第 14 课：红外传感器——前面有东西吗

我是吴老师。这节课一上来，我得先把你脑子里可能有的一个印象打碎。

你看到"红外传感器"这四个字，是不是想到了这个场景——

人一走到门口，灯自动亮了。人一走，灯自己灭了。

商场门口那个"欢迎光临"的门铃、楼道里的感应灯、大堂的自动门，都是这个效果。

但我要明确告诉你：那个东西，跟你手上这个模块，不是一回事。

一、它不是那个"感应人"的红外

你说的那种、能隔好几米感应到人走过来的，正式名字叫 PIR——人体红外传感器。它干的事是：感受人身上发出来的热量。人是个三十多度的热源，走到它前面，它"热"到了，就触发。

你手上这个，不是。

它是红外反射式的——发射 + 反射：

• 板上一个透明的灯珠，一直在往外发红外光（红外光人眼看不见，所以那个灯珠看着像没亮）
• 旁边一个黑色的接收头，专门看有没有红外光回来
• 光打到前面的东西上，弹回来，接收头收到 → 它就输出一个电平

说白了就是：拿个手电筒往黑地里照，有墙就有一片光反回来，没墙就照到空里去了。

看这张图，两件事一起看：

看到最后一行没有？这就是关键区别。

PIR 是"有人经过"这个事件；我们这个，是"前面有没有东西"这个状态。

所以别拿它做"人走到门口自动开门"——它根本做不到。不是因为代码写得不好，是它的物理原理就不支持：几厘米的距离，你人往那一站，它只知道"有东西"，不知道那东西是你还是你书包。这是这节课最重要的一个认知。

二、认识你手上这一块

模块长这样：一块蓝色的小板，上面最显眼的是两个圆圆的、像小眼睛一样的东西。怎么认？看颜色：

记住一句话：透明的那个负责"喊"，黑色的那个负责"听"。 这两个元件焊死在板上，你接反不了——你要接的只有下面那三根针。

板上还有两样东西：

• 一个蓝色的十字小电位器——它就是调"能看多远"的，后面专门讲
• 一个小指示灯——检测到东西的时候会变，接线前先看它，那是最直接的反馈

注意：不同批次的板子，灯的数量和亮灭规律可能不一样。别背，看你自己手上那块。

接线：三根线

丝印是 OUT GND VCC，跟按钮一样三根线：

注意 OUT 接的是数字引脚，不是 GPIO0~GPIO5 那种模拟引脚。

我特意选了 GPIO4——跟第 8 课按钮那节课一个脚。 为什么？因为你马上会看到，它俩是同一类东西。

三、它只回答"有"或者"没有"

这是这节课的第二个重点。

前面的光敏、热敏、麦克风，给你的都是一个连续的数值——0 到 4095 之间的任何一个数，你能看出"有多亮""有多响"。

红外不是。红外给你的只有两种答案。

看这张图：左边是数字信号，只有高低两档，直上直下；右边是模拟信号，连续起伏，哪都能去。

我们的红外，是左边那种。

这个比喻你记住：它是门卫，不是测距仪。

你问门卫"外面那个人离门口几米"，门卫只会一脸茫然地看着你——那不是他的活。 他只负责告诉你"有没有"。

想测"多远"，得等下一节课。 下一节的超声波模块，才是真正的"测距仪"。

这就是三种传感器的性格：光敏说"多少"，红外说"有/没有"，超声波说"几厘米"。你后面几个实战课题，就是分别用这三种性格各做一个东西。现在先把每种性格摸清楚。

四、为什么只有几厘米

你实际跑一遍就会发现：它只能感觉到几厘米以内。 手放到十厘米开外，它就"瞎"了。这不是坏了，这是它的设计。

两个原因，都挺朴素：

第一，发射管功率很小。 它就是个几毫米的小灯珠，不是探照灯。第二，光是一路散开的——发出去的时候是一小束，走到一米开外已经摊成很大一片了。摊开之后，能弹回接收头的就剩那么一丁点。

打个比方：你在黑屋子里拿手电照墙，近处一片亮；照十米外的墙，就是一个小光斑，还得看那墙反不反光。

那个蓝色电位器是干嘛的

就是调这个距离的。

它控制的不是"发射功率"，而是接收头的灵敏度——相当于给它配副眼镜，调它"多微弱的光也算看见了"。

• 往一个方向拧 → 更灵敏，几厘米外的东西也能触发（但可能太灵敏，环境光把它晃到，一直报"有东西"）
• 往另一个方向拧 → 更迟钝，得凑得很近才认

这个电位器直接决定你的作品能不能用。 比如做寻迹小车，你得把它调到一个"刚好只认地上那条黑线"的位置——调太灵，白底也触发；调太钝，黑线来了也不理你。

怎么找到那个位置？没有公式，就是拧。 一边拧一边试，试到它该响的时候响、该停的时候停。

这就是第 11 课那个"标定"的另一个版本。 上次是"先测再定阈值"，这次是"先拧再定位置"——同一件事：参数得在你的实际环境下调出来，抄不来。

五、它真正的两个用途

它不是用来"感应人"的，那它能干什么？

两个经典用途，都是几厘米内的活：

用途一：寻迹（跟着线走）

这是它最值钱的用法。

原理特别巧妙：黑线不反光，白底反光。

• 模块对着白纸 → 光打上去，白纸把光反射回来 → 接收头收到 → "有东西！"
• 模块对着黑线 → 光打上去，被黑色吸掉了，几乎不反射 → 接收头啥也没收到 → "没东西！"

所以它其实一直在问："我脚下是白的还是黑的？"

寻迹小车就是这么干的：车头底下装两个红外模块，一左一右。左边那个照到黑线了，说明车偏右了，就往左拐一点。来回修，车就跟着线走了。

这里有个坑你迟早会踩：如果黑线印得不够黑、或者地面本身是深色，它可能就分不出来了。寻迹好不好用，一半靠代码，一半靠你的线和底够不够"黑白分明"。

用途二：避障（前面有东西就报警）

撞墙之前停一下、倒车的时候滴滴响——这就是避障。

但它只有几厘米，所以：

• ✅ 适合：慢速的、贴着走的（小车慢慢往前挪，碰到东西前停下）
• ❌ 不适合：快的、要提前预判的（几厘米对一辆跑起来的车来说，来不及了）

第 27 课的红外感应灯，就是从这个用途来的。

六、它跟第 8 课的按钮，是一家人

前面我说了 OUT 接 GPIO4，跟按钮一个脚。现在把这件事讲透。

你回想一下按钮：要么按下，要么没按；读到 HIGH 或 LOW；用 digitalRead 读。

红外是一模一样的结构。 区别只在——"按下"这个动作，是谁做的：

看出来没有——代码几乎一模一样。

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(4, INPUT);          // 数字输入
}

void loop() {
  Serial.println(digitalRead(4));   // 不停地读、不停地打印
  delay(100);
}

这就是"数字输入"这一类的样子。 你这辈子做的东西里，凡是"是/否"类的输入——按钮、红外、霍尔开关、倾斜开关——全都是这三行代码。

换的是零件，骨架没变。 这句话我从第 9 课说到现在，你该有感觉了。

关于 INPUT 还是 INPUT_PULLUP：红外模块板上有自己的输出电路，一般写 INPUT 就行，不会悬空。但你别信我，信你的读数——如果数字一直是乱的、不跟着手变，改成 INPUT_PULLUP 再试一次。 这就是第 5 课那句"先测，再猜"。

七、动手：先把它摸熟

第一步：接好线，跑上面的代码，打开串口监视器。

第二步：看板上的小指示灯。 现在没有东西在前面，它是什么状态？

第三步：把手掌慢慢从远处凑近模块。 凑到某个距离的时候，你会看到两件事同时发生——板上的指示灯变了，串口里的数字也跳了。

记下这个距离：大概几厘米？再记下方向：是"有东西"的时候数字大，还是"没东西"的时候大。

这个方向别背，实测。 我这块板子可能是"有东西 = 低电平"，你那块可能一样也可能不一样。唯一可靠的办法是：拿手挡一下，看数字怎么变。 这跟第 8 课按钮那次是一回事。

第四步：用万用表量一下。 拨直流电压档，黑表笔搭 GND，红表笔搭 OUT——没东西的时候多少伏？有东西的时候多少伏？

应该是一个接近 3.3V，一个接近 0V。 跟串口里打出来的数字对得上吗？

第五步，这一步最重要：拧那个蓝色电位器。

拿张纸片固定在离模块大概 5 厘米的地方，然后慢慢拧。

你会看到：往一个方向拧，它就"看见"了；往另一个方向拧，它就"瞎"了。

这就是"探测距离"在你手底下被拉长、被缩短。 你拧的不是一个抽象的参数，你拧的是这个东西的"视力"。

拧完记得把它拧回一个正常位置。 拧到极端（要么太灵要么太钝），后面的实验会莫名其妙地不工作——而且你已经忘了是你自己拧的。这种"自己给自己埋的坑"，是硬件调试里最常见的。

第六步：黑白对比。 拿一张白纸和一块涂黑的纸（马克笔涂或者黑色电工胶布），放在离模块同样近的地方——白纸会让它"看见"，黑的就不一定了。

这个差别，就是寻迹小车的全部秘密。

自测

本节你要动手做的事

• [ ] 认清两个"眼睛"：哪个是透明的发射管、哪个是黑色的接收头，用手指点一下确认
• [ ] 接好线：VCC→3.3V，GND→GND，OUT→GPIO4（接之前先断电）
• [ ] 跑通读数：手从远处慢慢凑近，看串口数字什么时候跳、板上小灯什么时候变，记下方向和大概距离
• [ ] 万用表量一次：没东西和有东西时，OUT 对 GND 各是多少伏？
• [ ] 拧电位器：固定一张纸片在 5 厘米处，左右拧，亲眼看探测距离被拉长、缩短
• [ ] 黑白对比：白纸 vs 涂黑的纸，放在同样的距离，看它认不认
• [ ] 做完自测题

这节课的知识点少得可怜：pinMode(4, INPUT) 加一句 digitalRead(4)。但你带走了两样更值钱的东西。

第一样：一种新的输入"性格"。 到现在为止你手上有三种——光敏给"多少"，红外给"有/没有"，你还没见过给"几厘米"的。下一节课就补上。

第二样：一个特别重要的习惯——先搞清楚一个传感器"不能做什么"。

红外为什么做不了自动门？不是因为代码难，是因为它压根不具备那个物理能力。这个判断，你必须在动手之前就做出来。

新手最容易犯的错，不是写错代码，是选错了零件，然后花一整天去调试一个物理上就不可能实现的东西。 那种挫败感最伤人——你会以为是自己不行。其实不是你不行，是那个方案本来就不成立。

以后每拿到一个模块，先问一句："它到底在测什么？它的物理极限在哪？" 想清楚了再动手，能省你一整天。

下一节我们学超声波模块——套件里唯一能测距离的那个。 它会告诉你"前面那个东西离你 37 厘米"，而不是只喊一声"有东西"。

而且它是四根线的，比别的模块多一根。多出来的那根是干嘛的？下节课说。