Arduino 避障小车教程：2WD 底盘 + L298N + HC-SR04 完整代码

一台避障小车，就是一个 2WD 底盘、一块 L298N 驱动板、一颗朝前的 HC-SR04，再加上一个「测距 — 判断 — 行驶」的循环。机械部分不过是一个下午的螺丝活；真正决定你的车是跑得起来还是只会爬的，是电池 —— 因为在马达见到电之前，L298N 已经悄悄吃掉了大约两伏。

做一台避障小车需要哪些零件？

2WD 底盘套件提供的是机械部分 —— 亚克力底板、两颗 TT 减速马达、轮子、一个前万向轮、螺丝，以及一个船型开关。所有电子件都得你自己配齐；而套件里确实附了的那个 AA 电池盒，正是这篇教程要换掉的唯一一样东西。

第一次下单最容易买错的，是杜邦线的公母。L298N 的控制排针和 HC-SR04 的排针都是公针，而 Uno 板边是母座，所以十条信号线全部用公对母。两条电源线是例外：一端是压在 L298N 螺丝端子下的裸露金属针，另一端要插进 Uno 上的母座，所以两头都必须是公头 —— 一条公对母线到了 Uno 那一端带的是母座，两个母座是插不到一起的。这两条要从公对公那一包里拿。面包板硬跳线在这里两种活都不合适。这块 Uno 是用全尺寸 USB-B 烧录的，所以还需要那条 A 转 B 数据线。

接线之前，底盘要怎么装？

2WD 底盘的亚克力板两面都贴着牛皮纸保护膜，所以你拆开包装看到的那块「纸板」并不是底盘。把两面的膜都撕掉，连那几片小小的 T 形马达固定片也一起撕干净，透明亚克力上的每一个孔位和槽口才会显出来。

焊接这一步躲不掉。TT 马达出厂时，后端盖上是两片裸露的金属焊片，另外附一对红黑导线，线头是搪过锡的裸铜：一共四个焊点，每颗马达两个。手法请看我们的焊接教程；如果你宁可把零件寄回来给我们，5 针焊接服务覆盖的正好就是这四个焊点。烙铁停留的时间要短 —— 焊片离塑料端盖只有几毫米。套件里那个船型开关的接脚也是裸露的，把它串进电池盒的正极线上又是两个焊点；不装开关也可以，那样关车的方法就是从电池盒里抠出一节电芯。L298N 那一侧完全不用焊 —— 那边每一根线都是压在螺丝底下的。

剩下的都是机械活 —— 马达卡进亚克力固定片之间、轮子压到白色十字轴上、万向轮装在前缘下方 —— 动手之前先看一遍别人怎么装，会省下不少来回：

套件里没有任何东西是用来固定 HC-SR04 的，所以趁甲板还空着先想好它的位置。传感器要装在最前端，摆平、正对前方，两颗探头都探出亚克力边缘 —— 缩在车头后面，它听到的是自己的底板，不是房间。「摆平」比看上去重要得多：那束超声波是一个大约 15 度的锥形，所以稍微朝下一点，它就会在前方二三十厘米处找到地板，并且当成一堵永远不会消失的墙。两条扎带穿过底板的槽口，或者一段绝缘胶带沿着板缘缠住，都够牢了；Uno 和 L298N 装在它后面的铜柱上，每一排排针都要留得到手。

为什么电池的选择决定了车子动不动得了？

L298N 用的是老式的双极型达林顿桥，不是 MOSFET 桥。马达电流要先穿过高侧一组导通的三极管，再穿过低侧一组，而饱和状态下的双极型三极管并不像一个闭合的开关，它身上始终顶着一段固执的压降。ST 的 L298 规格书把这两段合起来列为 1 A 时最小 1.8 V、最大 3.2 V 的总压降，而它的 Figure 1 画出这个压降随电流一路往上爬 —— 所以下面这些用 1.8 V 下限算出来的账，已经是最厚道的一种情况。这一份电永远到不了马达，它变成的是黑色散热片上的热。

再看套件自带的那个电池盒。四节新的 AA 电池是 6 V；减掉桥的那一份，马达大约只看到 4.2 V，而碱性电池的内阻会在两颗马达同时起动的一瞬间把它拉得更低。TT 马达的额定是 3–6 V、空载连续电流 150 mA ±10%，轮子被按住时是这个数字的好几倍 —— 所以一个带载就往下掉的 4.2 V，在瓷砖上是爬，到了地毯上就直接停住。6 V 也没办法通过 VIN 给 Uno 供电，VIN 要的是 7–12 V。

两节 18650 电芯装进双槽电池盒时是头尾相接，也就是串联：标称 7.4 V，充满 8.4 V。减掉桥的那一份，标称电压下马达大约看到 5.6 V，稳稳落在它们的额定区间里；而程序里前进用的 PWM 是 255 分之 200，刚充满的电池组平均下来仍在 5.2 V 上下。这 7.4 V 同时也高过 L298N 板载 5 V 稳压器的压差要求，而那个 +5V 螺丝端子正是用来给 Uno 供电的 —— 一块板加一颗传感器，连十分之一安培都用不到。

板上那颗小小的 5V-EN 跳线帽请留着：它把这颗稳压器接到 +12V 输入上，只有输入超过大约 12 V 才需要拔掉。另外，不要拿四槽 18650 电池盒来代替 —— 那一款是给更高电压的作品准备的：多槽电池盒同样是把电芯串起来，四节就是 14.8–16.8 V，即使先让桥分掉一份，也远远超出一颗 3–6 V 马达能承受的范围。

L298N、传感器和 Uno 要怎么接？

L298N 出厂时在 ENA 和 ENB 上各套着一个黑色跳线帽，把两个使能端永久拉高 —— 全速运转，没有调速可言。把它们拔掉，让露出来的针接到 Arduino 的 PWM 输出上；程序里那两个微调常数能起作用，靠的就是这一步。想再往下走，请看我们的 L298N 调速教程。

从	接到	为什么
电池盒红线，经过套件那个船型开关	L298N +12V 螺丝端子	这组 7.4 V 同时喂桥和板载的 5 V 稳压器
电池盒黑线	L298N GND（中间那颗螺丝）	马达电流的回流路径
L298N +5V 螺丝端子	Uno 5V 引脚	模块稳压出来的 5 V 供 Uno 和传感器用 —— 不必再加第二组电池
L298N GND	Uno GND	没有共地，IN 引脚就没有参考电平，车子的行为会变得毫无规律
L298N OUT1 / OUT2	左边马达的两根线	那个轮子转反了就把这两根对调 —— 代码一个字都不用改
L298N OUT3 / OUT4	右边马达的两根线	另一侧同理
L298N IN1 / IN2	Uno D9 / D8	一高一低，决定左边马达的转向
L298N IN3 / IN4	Uno D7 / D6	右边马达的同一组
L298N ENA / ENB（跳线帽已拔）	Uno D10 / D11	各自一侧的 PWM 转速，每颗马达的微调就住在这里
HC-SR04 Vcc	L298N +5V 螺丝端子，和给 Uno 的那根并排	Uno 只有一个 5V 引脚，而模块那根线已经占着了；螺丝端子能同时夹住两根。传感器大约吃 15 mA
HC-SR04 Gnd	Uno GND（板上一共有三个）	第二个 Uno 地脚，让传感器和 Arduino 共用同一个参考
HC-SR04 Trig_RX_SCL	Uno D3	那个 10 µs 的脉冲，用来发射声波
HC-SR04 Echo_TX_SDA	Uno D2	声音在空中飞多久，它就高多久

两节串联的 18650 和它们碰到的任何东西之间，是没有保险丝的：一节健康的 2200 mAh 电芯短路时能倒出几十安培，热到足以熔掉绝缘皮、烫伤手指。电池盒引线的绝缘皮只剥到螺丝端子需要的长度，螺丝要压在裸铜上而不是压在绝缘皮上，并且在电池组落进满是螺丝的底盘之前，把每一处裸露的接头都包好胶带。每一节电芯都要按照槽位上模压出来的极性放进去 —— 弹簧那一端永远是负极 —— 并且请用同型号、电量状态也相近的两节，免得强的那一节一路拖着弱的那一节走。

HC-SR04 是怎么把回声换算成厘米的？

Trig 被拉高 10 µs 时，HC-SR04 会从标着「T」的那颗探头发出八个周期的 40 kHz 声波，用「R」那颗去听，然后把 Echo 拉高，高电平持续的时间正好等于声音在空中飞行的时间。室温空气里声速大约 343 m/s —— 每微秒 0.0343 cm —— 而这趟路是去再回，所以厘米数就是微秒数 ÷ 58。单是这一块，我们另有一篇传感器教程。

我们发的这个版本用的是多模式丝印：Vcc / Trig_RX_SCL / Echo_TX_SDA / Gnd。如果你在找一支干脆写着「Trig」的脚，它就是 Trig_RX_SCL —— 多出来的那些名字属于这个作品用不上的其他模式。

接下来是那个让小车在空房间里搁浅的陷阱。Arduino 的 pulseIn() 超时之后返回的是 0，而不是一个错误 —— AVR 内核的 wiring_pulse.c 在没测到脉冲时返回的就是零，而不是一段时长。零除以 58 得到 0 cm，一份没有防备的程序会把它读成「有一堵墙贴在传感器上」，于是车子对着空气刹车。斜着的墙面、软性家具、空旷的地板，都会把声波散射到别处去。正确的做法是把零当成最大量程：没有回声，意味着前面什么都没有。

避障小车的完整源代码是什么？

HC-SR04 和 L298N 都不需要任何库。开发板选 Arduino Uno，用 A 转 B 数据线上传，再把串口监视器开在 9600 baud，就能一边把车拿在手上一边看读数。这份程序编译出来 3,194 字节，大约是 Uno 闪存的 9%。上传时电池开关要关着，然后先拔掉 USB，再开电池。这两路供电绝对不能同时带电：L298N 的 +5V 是直接进 Uno 的 5V 引脚的，既绕过了板上自己的稳压器，也绕过了守着 USB 口的那颗保险丝，所以这条电源轨前面什么都没有 —— 一旦它同时和笔记本的 5 V 接在一起，电压高的那一边就会往另一边灌电流。第一次跑之前，把车架在一本书上，让轮子悬空，这样一个写错的引脚号，代价只是一个空转的轮子，而不是从桌上摔下去。

// 2WD 避障小车：Arduino Uno + L298N + HC-SR04。
// 不需要任何库。Trig 和 Echo 就是普通数字脚，每颗马达占两支方向脚
// 外加 L298N 上一支 PWM 使能脚。

// ---- 引脚 ----
const uint8_t TRIG_PIN = 3;   // HC-SR04 Trig_RX_SCL
const uint8_t ECHO_PIN = 2;   // HC-SR04 Echo_TX_SDA

const uint8_t ENA_PIN = 10;   // 左马达转速         (PWM)
const uint8_t IN1_PIN = 9;    // 左马达方向
const uint8_t IN2_PIN = 8;
const uint8_t IN3_PIN = 7;    // 右马达方向
const uint8_t IN4_PIN = 6;
const uint8_t ENB_PIN = 11;   // 右马达转速         (PWM)

// ---- 你要调的就是这两个数 ----
// 没有两颗 TT 马达是一样的。让车在平地上直行，把跑在前面的那一侧
// 每次降 5 个计数，直到它走得笔直为止。
const uint8_t SPEED_LEFT  = 200;
const uint8_t SPEED_RIGHT = 200;
const uint8_t SPEED_TURN  = 220;  // 原地转向要对抗两个轮胎，所以要给得更高

// ---- 判断条件 ----
const uint16_t CLEAR_CM  = 25;    // 比这个近，车就要作出反应
const uint16_t NO_ECHO_CM = 400;  // 一次超时的测距算作什么：前方空旷

const unsigned long REVERSE_MS = 400;
const unsigned long PIVOT_MS   = 350;
const unsigned long ECHO_TIMEOUT_US = 25000UL;  // 往返约 4.3 m，超过就放弃

// 测一次距离。返回厘米数；什么都没回来时返回 NO_ECHO_CM。
uint16_t pingOnceCm() {
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH);
  delayMicroseconds(10);        // 规格书要求的 10 us 触发脉冲
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);

  unsigned long echoUs = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH, ECHO_TIMEOUT_US);

  // pulseIn 超时返回 0。这个零不是零厘米：
  // 没有回声，说明前方是空的，而不是有一堵墙贴着传感器。
  if (echoUs == 0) {
    return NO_ECHO_CM;
  }

  // 室温下声音走 1 cm 出去再 1 cm 回来，大约要 58 us。
  return (uint16_t)(echoUs / 58);
}

// 三次测距取中位数：一次离奇的反射从此再也指挥不动这台车。
uint16_t distanceCm() {
  uint16_t a = pingOnceCm();
  delay(30);
  uint16_t b = pingOnceCm();
  delay(30);
  uint16_t c = pingOnceCm();

  uint16_t swap;
  if (a > b) { swap = a; a = b; b = swap; }
  if (b > c) { swap = b; b = c; c = swap; }
  if (a > b) { swap = a; a = b; b = swap; }
  return b;
}

void driveLeft(bool forward, uint8_t speed) {
  digitalWrite(IN1_PIN, forward ? HIGH : LOW);
  digitalWrite(IN2_PIN, forward ? LOW : HIGH);
  analogWrite(ENA_PIN, speed);
}

void driveRight(bool forward, uint8_t speed) {
  digitalWrite(IN3_PIN, forward ? HIGH : LOW);
  digitalWrite(IN4_PIN, forward ? LOW : HIGH);
  analogWrite(ENB_PIN, speed);
}

void stopBoth() {
  analogWrite(ENA_PIN, 0);
  analogWrite(ENB_PIN, 0);
}

void goForward()  { driveLeft(true,  SPEED_LEFT);  driveRight(true,  SPEED_RIGHT); }
void goBackward() { driveLeft(false, SPEED_LEFT);  driveRight(false, SPEED_RIGHT); }
void pivotLeft()  { driveLeft(false, SPEED_TURN);  driveRight(true,  SPEED_TURN);  }
void pivotRight() { driveLeft(true,  SPEED_TURN);  driveRight(false, SPEED_TURN);  }

void setup() {
  Serial.begin(9600);

  pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT);
  pinMode(ECHO_PIN, INPUT);

  pinMode(ENA_PIN, OUTPUT);
  pinMode(IN1_PIN, OUTPUT);
  pinMode(IN2_PIN, OUTPUT);
  pinMode(IN3_PIN, OUTPUT);
  pinMode(IN4_PIN, OUTPUT);
  pinMode(ENB_PIN, OUTPUT);

  stopBoth();
  Serial.println(F("Obstacle car ready - put it down."));
  delay(2000);   // 留点时间把车放到地上并松手
}

void loop() {
  uint16_t cm = distanceCm();
  Serial.println(cm);

  if (cm > CLEAR_CM) {
    goForward();
    delay(40);
    return;
  }

  // 前方有东西。倒车之前先停：把一副带着负载的齿轮箱从前进直接
  // 甩进后退，是你能对塑料齿轮和 H 桥提出的最苛刻的要求。
  stopBoth();
  delay(200);

  goBackward();
  delay(REVERSE_MS);
  stopBoth();
  delay(150);

  // 左右各看一眼。没有舵机，车只能转动自己的车身来对准传感器，
  // 所以每转一次就测一次，然后往宽敞的那一边走。
  pivotLeft();
  delay(PIVOT_MS);
  stopBoth();
  delay(150);
  uint16_t leftCm = distanceCm();

  pivotRight();
  delay(PIVOT_MS * 2);
  stopBoth();
  delay(150);
  uint16_t rightCm = distanceCm();

  if (leftCm > rightCm) {
    pivotLeft();                // 转回来越过中线，回到刚才看左边的角度
    delay(PIVOT_MS * 2);
    stopBoth();
  }

  delay(100);   // 稳一下，下一圈循环就开进它选中的那个缺口
}

CLEAR_CM 取 25 而不是 5，是因为车子在「思考」的时候仍然在往前走。analogWrite() 把 PWM 交给了硬件定时器，所以整个 distanceCm() 执行期间马达照转不误，而三次测距加上中间的稳定延时大约要花掉十分之一秒 —— 其中若有一次要等到超时，还会更久。这段时间里车子会走出好几厘米，之后还要再多滑一点，因为 stopBoth() 是把使能脚拉低，那等于松开桥，让轮子惯性滑行而不是刹住。近端同样有讲究：HC-SR04 测不了大约 2 cm 以内的距离，落在这个盲区里的障碍物给不出可用的回声 —— 而这份程序按设计会把它读成空地。在 25 cm 就作出反应，等于把墙留在传感器还诚实的那一段量程里。

为什么它会画弧线，不走直线？

两颗 TT 马达从来不会一模一样：注塑齿轮组的摩擦不同，电刷磨合的情况也不同，所以同一个 PWM 值下总有一侧转得快些。这正是 SPEED_LEFT 和 SPEED_RIGHT 要分成两个常数的原因。把车放在平地上，看它往哪边偏：车总是朝快的那一侧的反方向拐，所以一台向左画弧的车，快的是右边那颗马达。把那一侧的常数降五个计数，重新上传，反复几次，直到它走上两三米还保持直线。

两个数都不要压太低。大约低于 100 之后，桥的压降之后剩下的平均电压已经推不动齿轮组的静摩擦，轮子只会嗡嗡响却不转 —— 一个很低的 PWM 值不是「慢的马达」，而是一颗堵转的马达。

这套流程的形状和它的数字一样重要：先左右各看一眼再决定转向，正是破解「墙角陷阱」的关键 —— 一台永远往同一边转的车，会在两面墙之间来回弹。装在同一副底盘上的循线小车解决的则是相反的问题。

车子跑起来之后还能加什么？

SG90 舵机是最顺理成章的升级：把 HC-SR04 架在舵机轴上，它自己就能左右张望，不必再靠整台车转身 —— 更快，也远没那么容易在掉头途中撞上桌脚；落到代码里，就是把两次原地转向换成两个舵机角度，而比较的逻辑原封不动，做法可以参考我们的自动垃圾桶教程。支架要有心理准备自己想办法，因为这类舵机是裸装出货的，不带舵盘和螺丝 —— 一小片亚克力加绝缘胶带就搞定了。

4WD 底盘可以原封不动地跑这份程序：把每一侧的两颗马达并联接进 L298N 的同一个通道，一对正常行驶的马达只占掉这个通道 2 A 额定的一小部分，而且在地毯上抓地力更好。例外是堵转 —— 一颗卡住的 TT 马达大约要 1.5 A，所以卡死的一对已经超过通道的额定；请把车弄出来，而不是让它硬顶。不过那是另一套件：没有万向轮、没有开关，也没有 AA 电池盒。最后再配一块 TP4056 充电板把整个方案收尾；动手之前请先读我们的 18650 充电教程。

我们从真实客户那里常看到的错误

线全接好了，但什么都不动。先检查 ENA 和 ENB 的跳线帽，再检查地：跳线帽拔了却没有驱动使能脚，等于两个通道都是关着的；而 L298N 的 GND 如果从来没有接到 Uno 的地上，IN 引脚就是悬空的，它们对着的是一个 Arduino 根本看不见的电池负极。

有一个轮子转反了。什么都没坏 —— 直流马达的转向，无非就是它两根线里哪一根接的是正。把那颗马达在 OUT1/OUT2 或者 OUT3/OUT4 上的两根线对调，代码不用动。

插着 USB 时跑得好好的，一换电池就死。通常是电池没电、电芯装反，或者把电池组接到了 Uno 上而不是 L298N 的 +12V 端子上 —— 先量一下电池组的电压。

一转弯它就自己重启。原地转向是这台车电流最大的动作，而 Uno 靠的是 L298N 上那颗小小的 5 V 稳压器，它的输入要比输出高出大约两伏才行。一组充满电的 7.4 V 电池，这点余量绰绰有余；而内阻偏高的老化电芯、只充了一半的电芯或者拆机回收的电芯就没有，至于套件那组 6 V 的 AA 电池，还没被拉垮就已经低于稳压器想要的电压了。症状非常好认：车子会僵住两秒钟，然后从头再走一遍整套流程 —— 因为那正是 setup() 里的 delay(2000) 又跑了一次。

马达一转，读数就开始乱跳。直流马达内部的电刷打火，就是一个带着两根天线的小型无线电发射机，所以请把每颗马达的两根线绞在一起，并且让它们远离传感器那四根线走。在每颗马达的两个接线端子上焊一颗 0.1 µF 的瓷片电容，是这类套件上的标准解法。

常见问题

前面明明没有东西，车子为什么会停？

一次超时的测距会让 pulseIn() 返回 0，而没有防备的代码会把它变成 0 cm。请把零当成最大量程。

配 L298N 的小车该用什么电池？

两节串联的 18650，不要用 9 V 方块电池：烟雾报警器用的那种电池内阻太高，两颗马达同时起动就能把它的电压拉垮，顺带把 Arduino 重启掉。

该看见的墙，传感器为什么会漏掉？

超声波的反射像光打在镜子上，所以一个斜面会把声音送到旁边去，而窗帘和沙发则直接把它吸收掉。请让它摆平、正对前方。

可以用 ESP32 代替 Uno 吗？

可以，但有一点要注意：Echo 输出会摆到 5 V，而 ESP32 的引脚是 3.3 V 的，所以这一条线需要一个两电阻分压。IN 和 EN 则直接接受 3.3 V 逻辑，不用改。

最后更新：2026年8月。有问题？WhatsApp 联系我们。