使用 Johnny-Five 与 EVShield EV3 红外测距传感器构建距离报警器（Proximity

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【免费下载链接】johnny-five

JavaScript Robotics and IoT programming framework, developed at Bocoup.

项目地址：https://gitcode.com/gh_mirrors/jo/johnny-five

导读

本文基于 Johnny-Five 官方示例 docs/proximity-EVS_EV3_IR-alert.md，讲解如何在 johnny-five 项目中通过 EVShield 扩展板接入 LEGO EV3 红外传感器（控制器标识EVS_EV3_IR），实现"近距离触发红灯 / 远距离恢复绿灯"的距离报警器。读完本文，你将掌握 EV3 红外测距在 Johnny-Five 中的接线、Proximity组件初始化、cm/inches属性读取、change事件驱动逻辑，以及Led/Leds组合控制 LED 的完整实战方案。

示例概述：距离阈值触发的双色 LED 报警器

本示例的核心思路非常简单：用一个 EV3 红外传感器持续测量前方物体距离，当距离小于 35 厘米时点亮红灯（报警），否则保持绿灯常亮。代码分为三步：初始化主板、创建Proximity传感器实例、在change事件中依据proximity.cm切换 LED 状态。

const { Board, Led, Leds, Proximity } = require("johnny-five"); const board = new Board(); board.on("ready", () => { const proximity = new Proximity({ controller: "EVS_EV3_IR", pin: "BAS1" }); const red = new Led(10); const green = new Led(11); const leds = new Leds([red, green]); green.on(); proximity.on("change", () => { if (proximity.cm < 35) { if (!red.isOn) { leds.toggle(); } } else if (!green.isOn) { leds.toggle(); } }); });

这段代码与示例文件 eg/proximity-EVS_EV3_IR-alert.js 完全一致，可直接运行。

从命令行运行示例

该文档是 Johnny-Five 官方示例体系的一部分，运行方式与仓库内其他示例一致，在仓库根目录执行：

node eg/proximity-EVS_EV3_IR-alert.js

运行前提：

已在本机安装并连接 EVShield 扩展板，板载固件为支持 EV3 传感器的版本；
EVShield 上 BAS1 口接入 LEGO EV3 红外传感器（本示例对应pin: "BAS1"）；
Arduino 等主控通过 Firmata 固件与主机通信，Johnny-Five 会通过Board自动建立连接；
数字引脚 10、11 分别连接红灯、绿灯（示例中以Led(10)、Led(11)声明）；
仓库依赖已安装，即执行过npm install（参考 package.json）。

与基础测距示例的对照

仓库还提供了一份不带 LED 的纯日志版本 eg/proximity-EVS_EV3_IR.js，其文档见 docs/proximity-EVS_EV3_IR.md。两者唯一差异在"如何使用测量结果"：

// 纯日志版：每次距离变化时打印 cm / in proximity.on("change", () => { const {centimeters, inches} = proximity; console.log("Proximity: "); console.log(" cm : ", centimeters); console.log(" in : ", inches); console.log("-----------------"); });

对照学习可以更清楚：EVS_EV3_IR控制器负责把原始红外数据换算成厘米，而"报警"是应用层在change事件里自行实现的业务逻辑。

Proximity 组件的控制器与参数说明

Proximity是 Johnny-Five 中的测距组件，通过controller指定具体传感器型号，初始化时执行对应的数据采集与单位换算。在 lib/proximity.js 中可以看到完整控制器表，包括GP2Y0A21YK、GP2Y0A02YK0F、HCSR04、LIDARLITE等，其中与本文相关的两个 EV3 控制器为：

控制器名	适用传感器	底层实现要点
`EVS_EV3_IR`	LEGO EV3 红外传感器	通过 EVShield 读取 Proximity 寄存器，`toCm`直接返回原始值（单位已为厘米）
`EVS_EV3_US`	LEGO EV3 超声波传感器	读取方式相同，`toCm`将原始值除以 10 换算为厘米

本示例使用EVS_EV3_IR。pin参数必须是 EVShield 的合法端口名，支持BAS1、BAS2、BBS1、BBS2（传感器口）以及BAM1/BAM2/BBM1/BBM2（电机口）。端口解析逻辑在 lib/evshield.js 的EVS.shieldPort中实现：以BA开头映射到 Bank A（I2C 地址0x1A），以BB开头映射到 Bank B（地址0x1B）；S1/S2后缀决定使用哪一路传感器模式、模拟读取寄存器与偏移量（S2偏移为 52，见EVS.S2_OFFSET）。

底层原理：EVS_EV3_IR 控制器如何读取红外距离

EVS_EV3_IR控制器的实现位于 lib/proximity.js 的Controllers.EVS_EV3_IR：

EVS_EV3_IR: { initialize: { value(options, callback) { const state = priv.get(this); state.shield = EVS.shieldPort(options.pin); state.ev3 = new EVS(Object.assign(options, { io: this.io })); state.ev3.setup(state.shield, EVS.Type_EV3); state.ev3.read(state.shield, EVS.Proximity, EVS.Proximity_Bytes, data => callback(data[0] | (data[1] << 8))); } }, toCm: { value(value) { return value; } } }

结合 lib/evshield.js 可还原完整调用链：

EVS.shieldPort(pin)解析端口名，得到bank、mode、offset、sensor等字段；
new EVS({io})创建 EVShield 驱动实例。构造函数会把 Bank A（0x1A）与 Bank B（0x1B）两个 I2C Bank 都建立连接，并通过模块级shared变量保证同一主板只实例化一次；
state.ev3.setup(...)向对应 Bank 的模式寄存器写入EVS.Type_EV3（0x13），通知扩展板该端口接入了 EV3 类型传感器；
state.ev3.read(...)从EVS.Proximity寄存器（0x83）连续读取EVS.Proximity_Bytes（2 字节），回调中用data[0] | (data[1] << 8)合成 16 位原始距离值；
原始值被写入Proximity内部状态，随后toCm原样返回（因为 EV3 红外传感器输出的已是厘米单位的整数值）。

数据刷新与事件

Proximity构造器在 lib/proximity.js 中通过setInterval按freq（默认 25 毫秒）周期性地把当前距离封装为{ cm, centimeters, in, inches }并发出data事件；只有当raw相对上次发生变化时才额外发出change事件。此外还通过Withinablemixin 提供within([min, max], unit, callback)区间回调能力。

单元测试佐证

test/proximity.js 中Proximity: EVS_EV3_IR测试套件（exports["Proximity: EVS_EV3_IR"]）验证了该控制器的完整行为：

stub 掉EVS.prototype.setup、EVS.prototype.read与i2cRead，模拟返回[15, 0]；
within测试断言this.inches === 5.85，即原始值 15 厘米 → 15 × 0.39 = 5.85 英寸，与Proximity.prototype中inches = centimeters * 0.39的换算完全吻合；
data/change测试使用假时钟tick(100)验证事件按freq触发。

这从测试层面确认了：EVS_EV3_IR的cm就是毫米级原始值的直接厘米表达，in由cm乘以 0.39 得到。

报警逻辑逐行拆解

回到本示例的报警实现，理解三处关键写法：

green.on(); // 启动时绿灯常亮，表示"安全"

proximity.on("change", () => { if (proximity.cm < 35) { // 距离小于 35cm：进入报警区 if (!red.isOn) { // 仅当红灯未亮时才翻转 leds.toggle(); } } else if (!green.isOn) { // 距离 >= 35cm：离开报警区 leds.toggle(); } });

阈值 35 厘米：LEGO EV3 红外传感器官方有效测距范围约为 5–70 厘米，35 厘米取中段，误报少且响应灵敏。你可以根据实际场景调整这个数字，也可以改用proximity.within([0, 35], "cm", ...)表达同样的区间逻辑；
用red.isOn/green.isOn做状态判断，是为了避免change高频触发时反复调用toggle()造成 LED 抖动；只有当状态确实需要切换时才翻转leds（红灯亮则绿灯灭，反之亦然）；
Led与Leds是 Johnny-Five 的 LED 组件与集合组件：Led(10)、Led(11)分别控制数字引脚 10、11，Leds([red, green])把两个灯聚合，toggle()会整体翻转集合内每个灯的开关状态。

扩展思路与注意事项

改用超声波传感器：仓库提供对应的EVS_EV3_US版本 eg/proximity-EVS_EV3_US-alert.js（文档见 docs/proximity-EVS_EV3_US-alert.md），除控制器名改为EVS_EV3_US、阈值改为 25 厘米外结构完全一致，可对照移植；
端口选择：示例使用BAS1，如该口被占用可换BAS2、BBS1、BBS2，只需同步修改pin；
事件粒度：data事件按固定频率持续触发，适合做平滑显示；change仅在值变化时触发，适合做阈值判断，本示例正是利用这一点避免无效计算；
数据单位：proximity.cm与proximity.centimeters等价，proximity.in与proximity.inches等价，二者由Proximity的只读属性统一提供（见 lib/proximity.js）。