Arduino制作循迹小车完全教程.docx

《Arduino制作循迹小车完全教程.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Arduino制作循迹小车完全教程.docx（9页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、Arduino制作循迹小车完全教程材料清单：车体：一张板（木板、塑料板、甚至是雪糕棒拼接的），万向轮或小轴承、铜柱、车轮、电机；硬件：ArduinoUno或ArdUinoNano,电棚区动模块、红外传感器*3、电源、杜邦线。软件：一个安装了ArdUino程序的电脑在讲解如何制作循迹小车之前，我们先了解一下它的结构组成和运行原理，理清软件硬件实现的思路，对我们后期制作循迹小车会更有帮助。宏观上看主要包括车体、硬件电路和软件编程三部分。它的整个运行原理就是前端的红外传感器检测黑线的存在，并将它的位置信号反馈给主控板，主控程序对小车位置进行分析，从而控制两个电机的速度（差速运行），达到直行、左转、右

2、转、倒车等操作效果。那么具体的制作和零件选择，我们来依次分析一下。车体部分：首先来拆解循迹小车的车体结构。循迹小车的车体可以做得非常简单，也可以设计的很复杂但更美观。一张板子配上电机和车轮就可以做好，如果想要设计出可爰的造型，那你就要费点时间和精力了。（1）这里不在设计上过于纠结，通过一个简单的结构说清楚车体的制作：这是一个简单的车体结构，一张塑料洞洞板，通过螺钉、螺母、电机固定架将电机固定在洞洞板上，再将与电机轴尺寸合适的车轮直接插到电机轴上，最后在洞洞板前端用铁丝固定一个小轴承充当前轮，车体部分就完成了。型号：电机：N20减速电机（购物网站很容易搜到，大概在10元左右）车轮：与电机轴配套的

3、D型孔的橡胶轮（搜索N20电机橡胶轮）电机固定架：搜索N20电机固定架。底板：搜索固位板可以找到很多，这个比较随意。轴承：外径IOmm左右都可以，或者也可以选择其他圆形结构替代。综上，重点是选定电机，车轮和固定架匹配电机就可以，至于底板可以自由选择，考虑好如何固定电机和前轮就可以。(2)另外介绍一种常见的可以买到的车体，如图：这种类型的车体是平时最常见的车体结构，在网上搜索智能车套件，会有很多选择。当然，想动手自己尝试设计组装的也可以买好配件自由发挥。对于这个底板，看上去很复杂，其实上面预留的孔也是随意切割，只要匹配电机和万向轮的固定孔位就可以。家里有木工工具的也可以自己锯一块木板，打几个孔也

4、能搞定。或者会CAD设计的，把图纸拿到街边的广告制作店铺，分分钟也可以加工出来漂亮的亚克力底板。电机：TT电机，相对N20电机要便宜一半左右轮子：选择与电机轴配套的孔型，这个电机轴是扁的，网上搜索TT电机橡胶轮可以找到。万向轮：网上很容易找到，重点关注螺丝固定孔与底板上对应孔的匹配。总结：车体部分实际上并不难，重点是要做好各个组件的安装匹配。同时，不要忘记后面主控板、传感器的安装位置，需要提前确定好，并预留孔位。硬件电路部分：硬件电路部分主要包括主控板、电机驱动模块、红外循迹传感器、电源等。(1)主控板以ArduinoUno为例进行讲解，对于没有编程经验的会简单一些，它还可以实现图形化编程界面

5、(Mixly),更是适合儿童编程学习。板子价格相对便宜，20元左右，一个板子+一条数据线就可以用起来了。主控板的外形如下图所示，它的学习不是一下可以说清楚的，我后面会给大家提供部分资料，也会把跟小车相关的用法讲清楚。从图上看到，这块板子有14个数字输入/输出端口，6个PWM端o数字端口主要用于传递高低电平，高电平为1,低电平为0；红外传感器就是连接到这些端口上，通过高低电平来传递消息；PWM端口是在板子上标有符号的端口，电机驱动的逻辑输入端口就是跟PWM端口连接,它是用来给电机设定速度的，一般值在0-255之间。USB接口通过数据线与电脑连接，便于下载程序到主板上。电源接口可以与外部5V或3.

6、3V电源连接，要注意看板子上的标识，不可以随意接，也可以用来给传感器供电。如果电源接口不够用，可自行连接导线扩展，但也要注意不能过多，电流太大容易烧芯片。注意：主控板供电只能是3.3V或5V,我们直接用后面的电棚区动模块中的5V供电便可以。板子的资料和对应软件下载都罗列出来：1 .插上UNO开发板，驱动会自动安装2 .在die里面选择板卡UNo3 .选择CoM端口，这个可以在我的电脑里查询，刚刚你的UNO开发板里面端口。自动梏式化CtrkT项目存档文件编辐项目工具帮助修正编码并重新加载串口监视器用口绘图器toneMelody/*MelodyWiFi101Firmware Updater开发板:

7、Arduino/Genuino Uno端口： COM3)串行端口取发板信息 COM3编程器：AVRISP mkr烧朝导程序PlaySa nelCtrl+Shift+MCtrl+Shift+Lcircuit:*8-Qhln speal这里把软件安装完成后的板卡选择和COM端口选择截图演示，以便不懂的朋友参阅。这两个端口的设置是为了将程序传输到主控板上，必须选择对应的板卡（主控板型号）和电脑连接端口。如下图：created21modified32）红外循迹传感器模块：就像人的眼睛，是用于判断黑线的。红外循迹传感器上有两个二极管，一个是发射红外信号，另一个可以接收红外信号。当传感器下方是黑线时，黑色

8、可以大量吸收红外信号，从而导致返回的红外信号非常微弱；当传感器下方不是黑色时，大量的红外信号被反射回来，被接收端接收。从而可以判断黑线的存在了，这就是红外循迹传感器的作用原理。网上的红外循迹传感器也是多种多样，不过使用都是一样的，最主要的就是判断在扫描到黑线时，返回的是高电平还是低电平，这个在产品介绍那都会有介绍。红外循迹传感器模块大概如下图所示：图上看出传感器上有4个接线端和3个接线端的区别，它们都会有电源正极Vccs负极GNDx数字输出口DO,而多出那一个端口是AO,也就是模拟输出端，这个对我们使用并不影响，我们只使用数字输出端（DO）就可以。在使用时，只需将电源端接好，把数字输出端接到主

9、控板的数字输入/输出端口，便完成连接。具体连接图在后面展示。L298N1幅词在购买时注意购买红外循迹传感器模块，而不能直接购买红外传感器。因为单独的红外传感器是用不了的，需要其他芯片配合使用。模块上都是集成好的，可以直接使用。一十SSOmAh理由fstIK满册树诞DOUb-epow55/(3)电棚区动模块，是用于对电机速度和转向的控制模块。费用大概在10元左右，其端口连接会多点，但并不复杂。我来依次说明，如下图，左右两端蓝色的输出A和输出B是连接两个电机的，把左侧电机的两条线接到输出A,同理，右侧接到输出Bo外部供电可以选择5-35v,但一般12v或9v就足够。电源正极接在下图的12v供电端，

10、负极接在供电GND端，而图中5V供电可以用于给控制板和红外循迹传感器进行供电，注意负极都是要接到供电GNDo最后就是逻辑输入这四个端口，需要跟控制板上的数字输入/输出端口相连接，左侧两个是控制左侧电机，而右侧两个是控制右侧电机。具体的连接图小在最后展ZFo(4)电源部分则可以直接买12V锂电池，或者比较简单的就购买9v电池，配上连接头就能直接使用。由于篇幅有限，仅对用到的硬件部分进行简单介绍，但足以完成循迹小车的制作。下面我就把整体的硬件连接图展示出来。循遗传糖迹传s感器循遗传感器电机卵动模块辎出A输出B电机B电机AArduinoVnoR字|入出度口电9Y电池=MIIlllAl A2 Bl 8

11、2软件编程部分：该部分应该是整个循迹小车的核心，它赋予小车思想，让小车智能化。对于该部分的实现，方式方法都有很多种，比如利用ArduinoIDE界面直接代码编程，还可以通过图形化界面进行拖拽编程，如Mixlyo方法上有直接法，就是对电机的控制人为设定参数,简单粗暴；还有会结合PID算法的高级控制，这种方法对于小车的响应速度更快,也更合理，但是难度会高一些。该文章就是科普性质，所以先通过最简单的方式，实现小车的循迹功能。编程的整体思想是先判断黑线的位置，当中间传感器扫描到黑线时，小车位置正确，电机继续按原始速度行走；当左侧传感器扫描到黑线时，此时小车已经偏右，需要及时向左校正，左侧电机减速，右侧

12、电机加速，完成左转；当右侧传感器扫描到黑线时，此时小车已经偏左，需要及时向右校正，左侧电机加速，右侧电机减速，完成右转；下面列出上述电路连接对应的程序：staticintinitial_motor_speed=100;constintIN_A1=6;constintIN_A2=9;constintIN_B1=1O;constintIN_B2=11;constintsensor2=2;constintsensor3=3;constintsensor4=4;voidsetup()pinMode(IN.AlzOUTPUT);PinMOde(IN_A2,OUTPUT);pinMode(IN.BlzOU

13、TPUT);piMode(IN,B2zOUTPT);pinMode(sensor2JNPUT);pinMode(sensor3JNPUT);pinMode(sensor4zINPUT);)voidloop()charnum2,num3,num4;num2=digitalRead(sensor2);num3=digitalRead(sensor3);num4=digitalRead(sensor4);if(num4=0)analogWrite(IN-Alz150);analogWrite(IN_A2z0);analogWrite(IN_Bl,50);analogWrite(IN_B2,0);el

14、seif(num2=0)analogWrite(IN_Alz50);analogWrite(IN_A2z0);analogWrite(IN-Blf150);analogWrite(IN-B2z0);elseanalogWrite(IN_Alz100);analogWrite(IN-A2z0);analogWrite(IN,Blz100);analogWrite(IN-B2z0);)将程序拷贝并上传到主控板中，就完成程序输入了。如果你的电路连接跟图示的一样，那这个程序可以实现小车的循迹功能。如果你购买的循迹传感器检测到黑线输出高电平，只需要把程序中num4=0,nr2=0改成num4=l,nm2=l即可。又寸于程序部分不作详细的讲解,如有需要可以自行查阅资料或私信交流。到此为止，小车的车体、电路、软件均已完成，灵魂战车可以出发了！