智能車教程(紅外、藍牙、OpenMV)

動手製作一個智能小車教程未完成

能親手製作智能車、機器人,大概是我們每一位marker都想實現的事情,那麼今天我們就來看看如何製作一輛可以紅外、藍牙控制,並且可以用openmv攝像頭實時追蹤色塊的智能車吧。


1.小車功能設計

現在我們手上有一套智能車模型套件、紅外遙控器及傳感器、藍牙模塊、一塊OpenMV攝像頭模塊。

  • 首先,要快速完成一輛小車的製作,我們可以選用智能車模型套件,直接拼裝成智能車,這可以節省我們不少設計的功夫,將精力放在功能實現上面。
  • 其次,我們可以使用紅外遙控和紅外接收模塊,對小車進行紅外控制;
  • 再次,我們可以通過藍牙模塊,通過手機app,藍牙遠程遙控智能車;
  • 最後,車子要做到智能,那必不可少的就是圖像識別,我們可以使用OpenMV攝像頭對顏色進行實時識別和跟蹤。

那就讓我們開始實現以上的想法吧,JUST DO IT

2.應用學到那些知識

做這個項目之前,你需要有:

  • 一點基礎的編程語法知識(任何語言)
  • 一顆耐心和創客的激情

做完這個項目,你可以掌握:

  • 電機驅動板L298N的使用方法
  • arduino的使用方法
  • 紅外模塊的使用方法
  • 藍牙模塊HC-05的調試方法
  • 手機控制藍牙的方法
  • OpenMV攝像頭模塊顏色識別的方法
  • OpenMV與arduino板子通信的方法

3.材料準備

1.智能車部分:模型套件,如下圖
在這裏插入圖片描述
2.控制電路部分:如下表

材料 數量
arduino模塊 1塊
L298N電機驅動模塊 1塊
紅外接收模塊 1塊
紅外遙控器 1件
藍牙模塊 1塊
USB轉TTL模塊(可選) 1塊
OpenMV3 攝像頭模塊 1塊
9-12V電源 1件
杜邦線 若干
螺絲、螺母、銅柱 若干
熱熔膠槍 1把
螺絲刀套件 1套
L298N電機驅動模塊 1塊
焊烙鐵(可選) 1件
剝線鉗(可選) 1把
電壓表(可選) 1件
android手機 1部

3.攝像頭部分:OpenMV攝像頭模塊,如下圖
在這裏插入圖片描述

4.組裝小車

按照說明書裝配小車模型。
TODO 待補充

5.製作紅外小車

  1. 如下如連接杜邦線
  2. 打開Arduino開發環境並添加庫文件,如未安裝,點擊這裏
  3. 上傳代碼
//紅外小車代碼及解釋
#include <IRremote.h>//打開IDE:項目→加載庫→添加→搜索IRremote→安裝IRredmote庫
int RECV_PIN = 11;//紅外接收端口
IRrecv irrecv(RECV_PIN);
decode_results results;//結構聲明

//==============================
int Left_motor_back=5;     //左電機後退(IN1)
int Left_motor_go=6;     //左電機前進(IN2)

int Right_motor_go=9;    // 右電機前進(IN3)
int Right_motor_back=10;    // 右電機後退(IN4)

void setup()
{
  //初始化電機驅動IO爲輸出方式
  pinMode(Left_motor_go,OUTPUT); // PIN 5 (PWM)
  pinMode(Left_motor_back,OUTPUT); // PIN 6 (PWM)
  pinMode(Right_motor_go,OUTPUT);// PIN 9 (PWM) 
  pinMode(Right_motor_back,OUTPUT);// PIN 10 (PWM)
  pinMode(13, OUTPUT);////端口模式,輸出
  Serial.begin(9600);   //波特率9600
  irrecv.enableIRIn(); // Start the receiver
}
void run()     // 前進
{
  digitalWrite(Right_motor_go,HIGH);  // 右電機前進
  digitalWrite(Right_motor_back,LOW);     
  digitalWrite(Left_motor_go,HIGH);  // 左電機前進
  digitalWrite(Left_motor_back,LOW);
}

void brake()         //剎車,停車
{
  digitalWrite(Right_motor_go,LOW);
  digitalWrite(Right_motor_back,LOW);
  digitalWrite(Left_motor_go,LOW);
  digitalWrite(Left_motor_back,LOW);
}

void left()         //左轉(左輪不動,右輪前進)
{
  digitalWrite(Right_motor_go,HIGH);    // 右電機前進
  digitalWrite(Right_motor_back,LOW);
  digitalWrite(Left_motor_go,LOW);   //左輪不動
  digitalWrite(Left_motor_back,LOW);
}

void spin_left()         //左轉(左輪後退,右輪前進)
{
  digitalWrite(Right_motor_go,HIGH);    // 右電機前進
  digitalWrite(Right_motor_back,LOW);
  digitalWrite(Left_motor_go,LOW);   //左輪後退
  digitalWrite(Left_motor_back,HIGH);
}

void right()        //右轉(右輪不動,左輪前進)
{
  digitalWrite(Right_motor_go,LOW);   //右電機不動
  digitalWrite(Right_motor_back,LOW);
  digitalWrite(Left_motor_go,HIGH);//左電機前進
  digitalWrite(Left_motor_back,LOW);
}

void spin_right()        //右轉(右輪後退,左輪前進)
{
  digitalWrite(Right_motor_go,LOW);   //右電機後退
  digitalWrite(Right_motor_back,HIGH);
  digitalWrite(Left_motor_go,HIGH);//左電機前進
  digitalWrite(Left_motor_back,LOW);
}

void back()          //後退
{
  digitalWrite(Right_motor_go,LOW);  //右輪後退
  digitalWrite(Right_motor_back,HIGH);
  digitalWrite(Left_motor_go,LOW);  //左輪後退
  digitalWrite(Left_motor_back,HIGH);
}

//=============================================================================
//讀取各個按鍵需要用到這段代碼
//=============================================================================

void read_key()
{
    if(irrecv.decode(&results)){  //如果接收到信息
        Serial.print("code:");
        Serial.println(results.value,HEX);//results.value爲16進制,unsigned long
        Serial.print("bits:");
        Serial.println(results.bits);//輸出元位數
        irrecv.resume();
      } 
}



void loop()
{
  read_key();
  if(irrecv.decode(&results)){  //如果接收到信息
   switch(results.value){
     case 0xFF18E7:  //前,對應2
       run();
       break;
     case 0xFF4AB5:  //後,對應8
       back();
       break;
     case 0xFF10EF:  //左,對應4
       left();
       break;
     case 0xFF5AA5:  //右,對應6
       right();
       break;
     case 0xFF38C7:  //停止,對應5
       brake();
       break;
     default:
       break;
   }
  irrecv.resume();
  }
}
  1. 測試成果
    在這裏插入圖片描述

6.製作藍牙小車

  1. 如下如連接杜邦線
  2. 打開Arduino開發環境
  3. 上傳代碼
//藍牙小車代碼及解釋
#define IN1 6 // 7 6 右輪
#define IN2 7 
#define IN3 4 // 5 4 左輪
#define IN4 5 

#define LEFT '3' //左轉編碼
#define RIGHT '4'//右轉編碼
#define GO '1'//前進編碼
#define BACK '2'//後退編碼
#define STOP '0'//停止編碼

char left_code = '1';

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(9600);
  pinMode(IN1,OUTPUT);
  pinMode(IN2,OUTPUT);
  pinMode(IN3,OUTPUT);
  pinMode(IN4,OUTPUT);
  initCar();
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  if(Serial.available()>0){
      char ch = Serial.read();
      if(ch == GO){
         //前進
         go();
      }else if(ch == BACK){
         //後退
         back();
      }else if(ch == LEFT){
         //左轉
         turnLeft();
      }else if(ch == RIGHT){
        //右轉
        turnRight();
      }else if(ch=='0'){
        //停車
        stopCar();
      }
    }
}

void initCar(){
  //默認全是低電平 停止狀態
  digitalWrite(IN1,LOW);      
  digitalWrite(IN2,LOW);
  digitalWrite(IN3,LOW);   
  digitalWrite(IN4,LOW);
}

/**
* 左轉
*/
void turnLeft(){
  digitalWrite(IN1,HIGH);      
  digitalWrite(IN2,LOW);         //右輪前進
  digitalWrite(IN3,LOW);      
  digitalWrite(IN4,LOW);         //左輪不動
}

/**
* 右轉
*/
void turnRight(){
  digitalWrite(IN1,LOW);      
  digitalWrite(IN2,LOW);         //右輪不動
  digitalWrite(IN3,HIGH);      
  digitalWrite(IN4,LOW);         //左輪前進
}

/**
* 前進
*/
void go(){
  digitalWrite(IN1,HIGH);      
  digitalWrite(IN2,LOW);         //右輪前進
  digitalWrite(IN3,HIGH);      
  digitalWrite(IN4,LOW);         //左輪前進
}

/**
* 倒車
*/
void back(){
  digitalWrite(IN1,LOW);      
  digitalWrite(IN2,HIGH);        //右輪後退
  digitalWrite(IN3,LOW);      
  digitalWrite(IN4,HIGH);        //左輪後退
}

/**
* 停車
*/
void stopCar(){
  initCar();
}
  1. 測試成果
    在這裏插入圖片描述

7.製作追蹤顏色小車

  1. 如下如連接杜邦線
  2. 打開Arduino開發環境
  3. 上傳代碼
// OpenMV小車代碼及解釋
#include <Wire.h>
#define BAUD_RATE 19200
#define CHAR_BUF 128

void setup() {
  Serial.begin(BAUD_RATE);
  Wire.begin();
  delay(1000); // 給OpenMV一個啓動的時間
}

void loop() {
  int32_t temp = 0;
  char buff[CHAR_BUF] = {0};

  Wire.requestFrom(0x12, 2);
  if (Wire.available() == 2) { // got length?    接收字符串

    temp = Wire.read() | (Wire.read() << 8);
    delay(1); // Give some setup time...

    Wire.requestFrom(0x12, temp);
    if (Wire.available() == temp) { // got full message?

      temp = 0;
      while (Wire.available()) buff[temp++] = Wire.read();

    } else {
      while (Wire.available()) Wire.read(); // Toss garbage bytes.
    }
  } else {
    while (Wire.available()) Wire.read(); // Toss garbage bytes.
  }

  Serial.print(buff);
  delay(1000); // Don't loop to quickly.
}
  1. 測試成果
    在這裏插入圖片描述

8.將三個功能集成,製作智能小車

  1. 打開Arduino開發環境
  2. 上傳代碼
   /*
 * 藍牙串口指令規定
 * 改變運行模式:紅外:I(默認)、藍牙:B、openmv:O
 * 藍牙控制參數設置:前進:1、後退:2、左轉:3、右轉:4、停車:0、油門:5、剎車:6
 */
#include <IRremote.h>
#include <Wire.h>
#define BAUD_RATE 9600
#define CHAR_BUF 128
float left_speed = 1.1;
float right_speed = 1.1;
char buff[CHAR_BUF] = {0};
int RECV_PIN = 11;//紅外接收端口
IRrecv irrecv(RECV_PIN);
decode_results results;//結構聲明
char mode = 'I';  //設置小車運行模式,默認紅外模式
int Left_motor_back=3;     //左電機後退(IN1)
int Left_motor_go=4;     //左電機前進(IN2)
int Right_motor_go=9;    // 右電機前進(IN3)
int Right_motor_back=10;    // 右電機後退(IN4)
int ENA = 5;      //PWM輸入A
int ENB = 6;      //PWM輸入B
int speed_default = 100;    //0-255之間,小車最低速度爲70,最佳速度爲100
char ch;
bool inverse_left=false;
bool inverse_right=false;

void setup()
{
  //初始化電機驅動IO爲輸出方式
  pinMode(Left_motor_go,OUTPUT); // PIN 5 (PWM)
  pinMode(Left_motor_back,OUTPUT); // PIN 6 (PWM)
  pinMode(Right_motor_go,OUTPUT);// PIN 9 (PWM) 
  pinMode(Right_motor_back,OUTPUT);// PIN 10 (PWM)
  pinMode(ENA,OUTPUT);
  pinMode(ENB,OUTPUT);
  pinMode(13, OUTPUT);////端口模式,輸出
  Serial.begin(BAUD_RATE);   //波特率9600
  irrecv.enableIRIn(); // Start the receiver
  Wire.begin();
  delay(1000); // 給OpenMV一個啓動的時間
}
void run()     // 前進
{
  digitalWrite(Right_motor_go,HIGH);  // 右電機前進
  digitalWrite(Right_motor_back,LOW);     
  digitalWrite(Left_motor_go,HIGH);  // 左電機前進
  digitalWrite(Left_motor_back,LOW);
  analogWrite(ENA,speed_default);
  analogWrite(ENB,speed_default);
}

void brake()         //剎車,停車
{
  digitalWrite(Right_motor_go,LOW);
  digitalWrite(Right_motor_back,LOW);
  digitalWrite(Left_motor_go,LOW);
  digitalWrite(Left_motor_back,LOW);
  analogWrite(ENA,speed_default);
  analogWrite(ENB,speed_default);
}

void left()         //左轉(左輪不動,右輪前進)
{
  digitalWrite(Right_motor_go,HIGH);    // 右電機前進
  digitalWrite(Right_motor_back,LOW);
  digitalWrite(Left_motor_go,LOW);   //左輪不動
  digitalWrite(Left_motor_back,LOW);
  analogWrite(ENA,speed_default);
  analogWrite(ENB,speed_default);
}

void spin_left()         //左轉(左輪後退,右輪前進)
{
  digitalWrite(Right_motor_go,HIGH);    // 右電機前進
  digitalWrite(Right_motor_back,LOW);
  digitalWrite(Left_motor_go,LOW);   //左輪後退
  digitalWrite(Left_motor_back,HIGH);
  analogWrite(ENA,speed_default);
  analogWrite(ENB,speed_default);
}

void right()        //右轉(右輪不動,左輪前進)
{
  digitalWrite(Right_motor_go,LOW);   //右電機不動
  digitalWrite(Right_motor_back,LOW);
  digitalWrite(Left_motor_go,HIGH);//左電機前進
  digitalWrite(Left_motor_back,LOW);
  analogWrite(ENA,speed_default);
  analogWrite(ENB,speed_default);
}

void spin_right()        //右轉(右輪後退,左輪前進)
{
  digitalWrite(Right_motor_go,LOW);   //右電機後退
  digitalWrite(Right_motor_back,HIGH);
  digitalWrite(Left_motor_go,HIGH);//左電機前進
  digitalWrite(Left_motor_back,LOW);
  analogWrite(ENA,speed_default);
  analogWrite(ENB,speed_default);
}

void back()          //後退
{
  digitalWrite(Right_motor_go,LOW);  //右輪後退
  digitalWrite(Right_motor_back,HIGH);
  digitalWrite(Left_motor_go,LOW);  //左輪後退
  digitalWrite(Left_motor_back,HIGH);
  analogWrite(ENA,speed_default);
  analogWrite(ENB,speed_default);
}

//=============================================================================
//讀取各個按鍵需要用到這段代碼
//=============================================================================

void read_key()
{
    if(irrecv.decode(&results)){  //如果接收到信息
        Serial.print("code:");
        Serial.println(results.value,HEX);//results.value爲16進制,unsigned long
        Serial.print("bits:");
        Serial.println(results.bits);//輸出元位數
        irrecv.resume();
      } 
}

//=============================================================================
//處理字符串buff
//============================================================================

void getCode(){    //buff經過傳輸,尾部有干擾,故用兩個空格分割
  String temp1,temp2;
  String string = String(buff);
  int postion = string.indexOf(" ");
  temp1 = string.substring(0,postion);
  string = string.substring(postion+1,string.length());
  postion = postion = string.indexOf(" ");
  temp2 = string.substring(0,postion);
  left_speed = temp1.toFloat();
  right_speed = temp2.toFloat();
}
//=============================================================================
//PWM模式的小車運動
//============================================================================
void openmvrun(){
  if(inverse_left) 
    left_speed=-left_speed;
  if(inverse_right)
    right_speed=-right_speed;

  int l_speed = abs(left_speed);
  int r_speed = abs(right_speed);
  

   if(left_speed<0){
     digitalWrite(Left_motor_go,LOW);   //左輪後退
     digitalWrite(Left_motor_back,HIGH);
   }else{
     digitalWrite(Left_motor_go,HIGH);//左電機前進
     digitalWrite(Left_motor_back,LOW);
   }
   analogWrite(ENA,l_speed);

   if(right_speed<0){
     digitalWrite(Right_motor_go,LOW);  //右輪後退
     digitalWrite(Right_motor_back,HIGH);
   }else{
     digitalWrite(Right_motor_go,HIGH);    // 右電機前進
     digitalWrite(Right_motor_back,LOW);
   }
   analogWrite(ENB,r_speed);
   
   Serial.print(l_speed);
   Serial.print(" ");
   Serial.print(r_speed);
}

void loop()
{
  
  if(Serial.available()>0){
      ch = Serial.read();
      if(ch == 'I'){
        //紅外模式
        mode = 'I';
      }else if(ch == 'B'){
        //藍牙模式
        mode = 'B';
      }else if(ch == 'O'){
        //openmv模式
        mode = 'O';
      }
  }
  if(mode == 'I'){     //紅外模式控制代碼
    //Serial.println("紅外模式");
    read_key();
    if(irrecv.decode(&results)){  //如果接收到信息
      Serial.println(results.value);
      switch(results.value){
       case 0xFF18E7:  //前,對應2
         run();
         break;
       case 0xFF4AB5:  //後,對應8
         back();
         break;
       case 0xFF10EF:  //左,對應4
         left();
         break;
       case 0xFF5AA5:  //右,對應6
         right();
         break;
       case 0xFF38C7:  //停止,對應5
         brake();
         break;
       default:
         break;
      }
      irrecv.resume();
    }
  }

  if(mode == 'B'){   //藍牙模式控制代碼
    //Serial.println("藍牙模式");
    char ch1 = '0';
    if(ch == '1'){
         //前進
         run();
         Serial.print("前進");
      }else if(ch == '2'){
         //後退
         back();
         Serial.print("後退");
      }else if(ch == '3'){
         //左轉
         left();
         Serial.print("左轉");
      }else if(ch == '4'){
        //右轉
        right();
        Serial.print("右轉");
      }else if(ch=='0'){
        //停車
        brake();
        Serial.print("停車");
      }else if(ch=='5'){
        speed_default +=5;
        ch = ch1;
      }else if(ch=='6'){
        speed_default -=5;
        ch = ch1;
      }
      ch1 = ch;
      Serial.println(speed_default);
  }

  if(mode == 'O'){      //openmv模式控制代碼
    //Serial.println("openmv模式");
    int32_t temp = 0; 
    Wire.requestFrom(0x12, 2);
    if (Wire.available() == 2) { // got length?  
      temp = Wire.read() | (Wire.read() << 8);
      delay(1); // Give some setup time... 
      Wire.requestFrom(0x12, temp);
      if (Wire.available() == temp) { // got full message? 
        temp = 0;
        while (Wire.available()) buff[temp++] = Wire.read();  
      } else {
        while (Wire.available()) Wire.read(); // Toss garbage bytes.
      }
    } else {
      while (Wire.available()) Wire.read(); // Toss garbage bytes.
    }
  
    //Serial.println(buff);
    getCode();
    //Serial.println(left_speed+"  "+"right_speed="+right_speed);
    //Serial.print(left_speed);
    //Serial.print(" ");
    //Serial.print(right_speed);
    openmvrun();
    delay(1); // Don't loop to quickly.
  }
}

9.項目總結

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