智能小车实践（持续更新）

作者: Jafir | 来源:发表于2018-10-13 14:32 被阅读79次

前言

先前做了一个外包app关于google的blockly二次开发，文见Android 基于Android blockly和蓝牙通信的机器人编程APP，于是乎对于硬件方面也产生了一些兴趣，自己实现了软件，但是硬件还不太懂，于是乎开始学习研究一下硬件方面的知识，也打算自己做一个智能小车。

如果你也是个软件开发者，也希望自己多少能懂一点硬件知识，软硬兼修的话，可以跟着我一起也来制作一个智能小车。期间会遇到很多硬件相关的术语或者专有名词，优秀的你，肯定会不懂就查不懂就学的，这是最重要的过程。

先上图

有点丑线太多了有条件的可以绑起来

底面

斜面

侧面

需要实现的功能

1、蓝牙控制小车的行进
2、小车的速度可调
3、超声波避障
4、循迹

准备硬件材料

我这里花了点时间把之前的采购清单整理了一下，我当时找了很多家店，那家的比较便宜，分享给大家，不是打广告，只是为了让大家省点钱。（当时前后购买了好几次，运费给了不少，这里大家可以一次性买清）

1、红外循迹传感器 4个 [https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.5b4e2e8dE025fh&id=43751274135&_u=aldqfnla542]
2、BLE蓝牙hc-08（带引脚）[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.5b4e2e8dE025fh&id=36426439097&_u=aldqfnl3d00]
3、arduino uno [https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.5b4e2e8dE025fh&id=525462013769&_u=aldqfnl5f3a]
4、智能小车底盘及其轮子 [https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.5b4e2e8dE025fh&id=43735291557&_u=aldqfnl41dc]
5、L298n电机驱动模块[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.5b4e2e8dE025fh&id=521709080904&_u=aldqfnl6aaa]
6、超声波测距模块[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.5b4e2e8dE025fh&id=555002408091&_u=aldqfnlb0d6]
7、杜邦线 10cm 20cm 30cm 和母对母母对公公对公每样一排40根 [https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.5b4e2e8dE025fh&id=546979596255&_u=aldqfnla016]
8、18950电池盒[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.5b4e2e8dE025fh&id=521746780501&_u=aldqfnl8b94]
9、铜柱各类长短带头的不带头的都来个10根吧[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.5b4e2e8dE025fh&id=558741728111&_u=aldqfnl0dc7]
10、螺丝螺帽若干多数是3mm的其他的也可以买点 15根+吧[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.5b4e2e8dE025fh&id=521771839187&_u=aldqfnl2beb]
11、螺丝刀[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.5b4e2e8dE025fh&id=521703689593&_u=aldqfnlead1]
12、mini面包板[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.5b4e2e8dE025fh&id=521761502825&_u=aldqfnl6f02]
13、黑色电工胶带[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.5b4e2e8dE025fh&id=521702965521&_u=aldqfnle13c]
14、sg90舵机[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.5b4e2e8dE025fh&id=43792233123&_u=aldqfnl3bf5]
15、hr-sr04超声波模块支架[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.5b4e2e8dE025fh&id=521750109177&_u=aldqfnlf46b]
16、小电钻（可选）[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.5b4e2e8dE025fh&id=521708346105&_u=aldqfnlac59]
17、充电电池18650 3.7v 2只（我这里是神火，较贵，可买其他的注意:3.7v的普通超市是没有的，不是一般的7号或者5号电池）[https://item.jd.com/5171888.html]
18、充电器[https://item.jd.com/4284307.html]

组装小车

成型图：（多图预警！！！）

介绍图

1、首先按照小车的说明书把小车的马达和轮子都依次装上去，如图

2、然后把买来的杜邦线，可以直接拔掉接头，露出线

使用杜邦线如图和马达连接
3、然后接线，左边两排的马达会有连接，右边两排的马达会有连接。注意，这里我们先按照如图所示的方法接线。

马达上面的接口线和另一个马达下面的接口线接在一起

如图

4、第一层底盘底部装上3个循迹用的红外传感器，依次排列，9根线

现在装，是因为，如果后面盖上了上层底盘，就不太好装了
装上之后，第一层底盘的东西就装的差不多了
如图

5、第二层底盘上部，装上电池盒

现在装，是因为，如果后面盖上了上层底盘，就不太好装了

6、第二层底盘上部，装上舵机。这里使用到了，舵机支架和舵机，有点不太好装，耐心一点

现在装，是因为，如果后面盖上了上层底盘，就不太好装了

7、把两层底盘合并起来，OK，大功告成！！！！鼓掌👏
最终如图

这下小车就算拼装好了

ps: 这样一次性装好，可以避免多次的拆装底盘（我就是拆了好多次，好费神）

小车启动

小车装好了，激动了一会儿，但是还不能动，现在就要让它能跑起来
跑起来的话，我们需要使用：电机驱动、电池、arduino的板子

先简单介绍一下电机驱动：

电机驱动

电机1接口 out1 out2 和电机2接口out3 out4用于和马达的交互，原理就是，给马达的高低电平的不同，使得马达往前转动还是往后转动
供电正极：可接受5-12v的电压，和电池盒接在一起，两个3.7v的电池7.4伏，够用
地线：和电池盒的地线、arduino的地线连在一起
5v：连接arduino的电源线
ENA、ENB：调速用的，默认情况下，有个盖子，盖起来的，相当于直接连接，满压5v就代表全速。后面会接arduino的pwm接口，来调速
-In1~4: 接在arduino上

接入如图：

1、把马达对应的 4个线接入到电机的out1 out2 out3 out4口，
注意对照一下前面接线的颜色，顺序暂时可是弄成跟我的一样（因为后面arduino的代码里面要一致）

2、连接电池盒与电机（一般我们认为红色是电源、黑色为地线），连接arduino与电机

3、连接电机的in1-4口和arduino的19、18、17、16（有人问是哪里，A0~A5其实分别对应的是14-19）

示意图：

连接好，装上电池，接下来解释，写arduino的程序了

1、去官网下载编译器

长这样，我是mac的，不过操作方法都差不多

2、通过电源接口连接到电脑

选择这个uno

连接成功之后就有自己板子的信息了，如果没有的话，去网上查一下，下载对应操作系统的arduino的驱动就好

3、代码
这里我们就简单的让小车循环前后左右动。

#include <Servo.h>
//定义五中运动状态
#define STOP      0
#define FORWARD   1
#define BACKWARD  2
#define TURNLEFT  3
#define TURNRIGHT 4
//定义需要用到的引脚
int leftMotor1 = 16;
int leftMotor2 = 17;
int rightMotor1 = 18;
int rightMotor2 = 19;

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  //设置控制电机的引脚为输出状态
  pinMode(leftMotor1, OUTPUT);
  pinMode(leftMotor2, OUTPUT);
  pinMode(rightMotor1, OUTPUT);
  pinMode(rightMotor2, OUTPUT);
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  int cmd;
  for(cmd=0;cmd<5;cmd++)//依次执行向前、向后、向左、想有、停止四个运动状态
  {
    motorRun(cmd);  
    delay(2000);//每个命令执行2s 
  } 
}
//运动控制函数
void motorRun(int cmd)
{
  switch(cmd){
    case FORWARD:
      digitalWrite(leftMotor1, LOW);
      digitalWrite(leftMotor2, HIGH);
      digitalWrite(rightMotor1, LOW);
      digitalWrite(rightMotor2, HIGH);
      break;
     case BACKWARD:
      digitalWrite(leftMotor1, HIGH);
      digitalWrite(leftMotor2, LOW);
      digitalWrite(rightMotor1, HIGH);
      digitalWrite(rightMotor2, LOW);
      break;
     case TURNLEFT:
      digitalWrite(leftMotor1, HIGH);
      digitalWrite(leftMotor2, LOW);
      digitalWrite(rightMotor1, LOW);
      digitalWrite(rightMotor2, HIGH);
      break;
     case TURNRIGHT:
      digitalWrite(leftMotor1, LOW);
      digitalWrite(leftMotor2, HIGH);
      digitalWrite(rightMotor1, HIGH);
      digitalWrite(rightMotor2, LOW);
      break;
     default:
      digitalWrite(leftMotor1, LOW);
      digitalWrite(leftMotor2, LOW);
      digitalWrite(rightMotor1, LOW);
      digitalWrite(rightMotor2, LOW);
  }
}

OK，不出意外的话，你的小车也可以动起来啦！！！！鼓掌👏

代码解析：

 case FORWARD:
      digitalWrite(leftMotor1, LOW);
      digitalWrite(leftMotor2, HIGH);
      digitalWrite(rightMotor1, LOW);
      digitalWrite(rightMotor2, HIGH);
      break;

可以看到前进的时候，我们把引脚leftMotor1设置为了低电压，leftMotor2设置为了高电压

有人会问为啥从图上看，为啥两个马达的高低电压不同，却是相同的方向。那是因为，这两个马达是这样放的。

如果是你把后面那个摆成跟前面那个一样，后面的下上就变成了上下，其实上下的高低电压就一致了。所以，前后轮的转动方向就一致了（这里根据我们的接线方法我们是前进，如果说接线方法不同或者接反了，可以把代码里面的LOW和HIGH进行互换）

转弯：
我们这里的行为方式是跟坦克类似的，因为我们没有转向轮。
如果想要左转，就是左边轮子向后，右边轮子向前。这样的话会是，原地的左转；如果想要，向左转弯，保持前进的话，就应该是，左边保持低速前进，右边保持高速前进；如果想要调整原地转动的速率和转幅，可以调整左轮的速度和右轮的速度差值来实现。后面的蓝牙小车调速会讲到。
右转也是同理。

蓝牙小车

我们会用到4个引脚

接线方法：

TX：接Arduino UNO开发板”RX”引脚
RX：接Arduino UNO开发板”TX”引脚
GND：接Arduino UNO开发板”GND”引脚
VCC：接Arduino UNO开发板”5V”或”3.3V”引脚

示意图

这里，我们使用到了调速功能，因为前面说到我们如果想要前进转弯，就需要设置左右两排轮子不同的速度来实现。这里需要电机驱动接入ENA ENB的引脚接口到arduino的PWM接口（arduino上面的引脚号码前有~的就是PWM接口，这里我们使用5、6）。

示意图

写入代码注意！：

我们这里如果接入了蓝牙的RXD、TXD的时候，如果想要连接arduino和电脑进行代码写入，是不行的。因为，如果蓝牙占用了RXD和TXD，没有办法写入了。拔掉一个，然后就可以了。

代码：

#include <Servo.h>


//定义五中运动状态
String STOP    =  "D105FFFF";

String UP  = "D101FFFF";
String DOWN = "D102FFFF";
String LEFT = "D103FFFF";
String RIGHT = "D104FFFF";

String LEFT_UP  = "D111FFFF";
String LEFT_DOWN = "D112FFFF";
String RIGHT_UP = "D113FFFF";
String RIGHT_DOWN = "D114FFFF";

//定义需要用到的引脚
int leftMotor1 = 16;
int leftMotor2 = 17;
int rightMotor1 = 18;
int rightMotor2 = 19;

int leftPWM = 5;
int rightPWM = 6;

int inputPin = 7; // 定义超声波信号接收接口
int outputPin = 8; // 定义超声波信号发出接口

String comdata = "";

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(9600);
  //设置控制电机的引脚为输出状态
  pinMode(leftMotor1, OUTPUT);
  pinMode(leftMotor2, OUTPUT);
  pinMode(rightMotor1, OUTPUT);
  pinMode(rightMotor2, OUTPUT);
  //超声波控制引脚初始化
  pinMode(inputPin, INPUT);
  pinMode(outputPin, OUTPUT);
  //调速
  pinMode(leftPWM, OUTPUT);
  pinMode(rightPWM, OUTPUT);
}

void loop() {
  while (Serial.available() > 0)
  {
    int i = Serial.read();
    char c = char(i);
    comdata += c;  //每次读一个char字符，并相加
    delay(2);
  }

  if (comdata.length() > 0) {
    Serial.println(comdata); //打印接收到的字符
    motorRun(comdata, 250);
    comdata = "";
  }
}

//运动控制函数
void motorRun(String cmd, int value)
{
  analogWrite(leftPWM, value);  //设置PWM输出，即设置速度
  analogWrite(rightPWM, value);
  if (cmd == UP) {
    Serial.println("UP");
    digitalWrite(leftMotor1, LOW);
    digitalWrite(leftMotor2, HIGH);
    digitalWrite(rightMotor1, HIGH);
    digitalWrite(rightMotor2, LOW);
  } else  if (cmd == DOWN) {
    Serial.println("DOWN");
    digitalWrite(leftMotor1, HIGH);
    digitalWrite(leftMotor2, LOW);
    digitalWrite(rightMotor1, LOW);
    digitalWrite(rightMotor2, HIGH);
  } else  if (cmd == LEFT) {
    Serial.println("left");
    analogWrite(leftPWM, value - 90); //设置PWM输出，即设置速度
    analogWrite(rightPWM, value - 70);
    digitalWrite(leftMotor1, LOW);
    digitalWrite(leftMotor2, HIGH);
    digitalWrite(rightMotor1, LOW);
    digitalWrite(rightMotor2, HIGH);
  } else  if (cmd == RIGHT) {
    Serial.println("right");
    analogWrite(leftPWM, value - 70); //设置PWM输出，即设置速度
    analogWrite(rightPWM, value - 90);
    digitalWrite(leftMotor1, HIGH);
    digitalWrite(leftMotor2, LOW);
    digitalWrite(rightMotor1, HIGH);
    digitalWrite(rightMotor2, LOW);
  } else  if (cmd == LEFT_UP) {
    analogWrite(leftPWM, value - 150); //设置PWM输出，即设置速度
    Serial.println("LEFT_UP");
    digitalWrite(leftMotor1, LOW);
    digitalWrite(leftMotor2, HIGH);
    digitalWrite(rightMotor1, HIGH);
    digitalWrite(rightMotor2, LOW);
  } else  if (cmd == LEFT_DOWN) {
    Serial.println("LEFT_DOWN");
    analogWrite(leftPWM, value - 150); //设置PWM输出，即设置速度
    digitalWrite(leftMotor1, HIGH);
    digitalWrite(leftMotor2, LOW);
    digitalWrite(rightMotor1, LOW);
    digitalWrite(rightMotor2, HIGH);
  } else  if (cmd == RIGHT_UP) {
    analogWrite(rightPWM, value - 150); //设置PWM输出，即设置速度
    Serial.println("RIGHT_UP");
    digitalWrite(leftMotor1, LOW);
    digitalWrite(leftMotor2, HIGH);
    digitalWrite(rightMotor1, HIGH);
    digitalWrite(rightMotor2, LOW);
  } else  if (cmd == RIGHT_DOWN) {
    analogWrite(rightPWM, value - 150); //设置PWM输出，即设置速度
    Serial.println("RIGHT_DOWN");
    digitalWrite(leftMotor1, HIGH);
    digitalWrite(leftMotor2, LOW);
    digitalWrite(rightMotor1, LOW);
    digitalWrite(rightMotor2, HIGH);
  } else {
    Serial.println("stop");
    digitalWrite(leftMotor1, LOW);
    digitalWrite(leftMotor2, LOW);
    digitalWrite(rightMotor1, LOW);
    digitalWrite(rightMotor2, LOW);
  }
}

代码解析：

这里我们为了可以直接使用我自己的app，所以把指令直接定义为了和我app里面一样的。APP下载地址
一共有9个指令，这里的app里面对于小车行进做了两种操作。一种是上下左右停，一种是摇杆（其实就是上下左右左上右上左下右下）。如图：

上下左右

摇杆

  analogWrite(leftPWM, value);  //设置PWM输出，即设置速度
  analogWrite(rightPWM, value);

是左右两边轮子的调速代码

默认我们的对于PWM写入的最大速度值为255，按道理区间为1-255，但是，经过测试发现（根据不同电池情况），如果低于一定值的，就带不动马达转动了（我这里大约是100左右，如果电池没电了可能最小值更高）
原地左转

  } else  if (cmd == LEFT) {
    Serial.println("left");
    analogWrite(leftPWM, value - 90); //设置PWM输出，即设置速度
    analogWrite(rightPWM, value - 70);
    digitalWrite(leftMotor1, LOW);
    digitalWrite(leftMotor2, HIGH);
    digitalWrite(rightMotor1, LOW);
    digitalWrite(rightMotor2, HIGH);

这里我的左转，我不想让它原地的转动的转幅太大，所以我调小了两边的转速

左前

  } else  if (cmd == LEFT_UP) {
    analogWrite(leftPWM, value - 150); //设置PWM输出，即设置速度
    Serial.println("LEFT_UP");
    digitalWrite(leftMotor1, LOW);
    digitalWrite(leftMotor2, HIGH);
    digitalWrite(rightMotor1, HIGH);
    digitalWrite(rightMotor2, LOW);

这里，你会发现“左前”，其实代码是在“前进”的代码基础上加了一句调速代码，如我们先前所说，我们要保持前进的同时转弯，就需要向前，并且减速左边的轮子，就可以实现了。

ok，写入了代码，接好RX TX线，装上电池，就可以运行了。蓝牙的蓝色的灯也会亮起来。

这时候，可以使用下载好的app来连接蓝牙小车了。连接成功之后，就可以通过控制界面的两种控制方式来控制我们的小车啦！！！不出意外的话，鼓掌👏！！

智能小车实践（持续更新）

前言

先上图

需要实现的功能

准备硬件材料

组装小车

小车启动

蓝牙小车

写入代码注意！：

超声波避障

循迹

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