基于Arduino UNO的智能摇头避障小车

news2024/11/17 1:45:46

目录

1.首先介绍两个基本函数

2.L298N控制逻辑

3.让小车实现前后左右轮子动代码示例

4.串口介绍

5.跟随小车开发

6.摇头避障小车开发

7.实物展示

1.首先介绍两个基本函数

void setup() { 
// put your setup code here, to run once: 把你的设置代码放在这里，运行一次
}
void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly: 把你的主代码放在这里，重复运行
}

2.L298N控制逻辑

根据我们的接线：

左电机由引脚2,3控制，右电机由4，5控制。正反转导致前进后退需要根据输出端子那边的电机接线实际验证 测试。

接线说明：

左电机安装朝向是接杜邦线的那侧朝外（朝轮子） 左轮上，接左端子的OUT2口， 左轮下，接左端子的OUT1口， IN1由2控制，IN2为3控制 右电机安装朝向是接杜邦线的那侧朝内（背对轮子） 右轮上，接右端子的OUT3口， 右轮下，接右端子的OUT4口， IN3由4控制，IN4为5控制

3.让小车实现前后左右轮子动代码示例：

void setup() {
// put your setup code here, to run once:
//左轮信号方向初始化
pinMode(2,OUTPUT);// 配置2口为输出引脚
pinMode(3,OUTPUT);// 配置3口为输出引脚
//右轮信号方向初始化
pinMode(4,OUTPUT);// 配置4口为输出引脚
pinMode(5,OUTPUT);// 配置5口为输出引脚
}
void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
//小车前进
digitalWrite(2,LOW);
digitalWrite(3,HIGH);
digitalWrite(4,HIGH);
digitalWrite(5,LOW);
delay(1000);
//小车后退
digitalWrite(2,HIGH);
digitalWrite(3,LOW);
digitalWrite(4,LOW);
digitalWrite(5,HIGH);
delay(1000);
//小车左转，右轮前，左轮后
digitalWrite(2,HIGH);
digitalWrite(3,LOW);
digitalWrite(4,HIGH);
digitalWrite(5,LOW);
delay(1000);
//小车右转，左轮前，右轮后
digitalWrite(2,LOW);
digitalWrite(3,HIGH);
digitalWrite(4,LOW);
digitalWrite(5,HIGH);
delay(1000);
}

 可以用函数封装，代码示例：

void qianJin() {
// 小车前进的功能
digitalWrite(2,LOW);
digitalWrite(3,HIGH);
digitalWrite(4,HIGH);
digitalWrite(5,LOW);
}
void houTui() {//函数的封装
// 小车后退的功能
digitalWrite(2,HIGH);
digitalWrite(3,LOW);
digitalWrite(4,LOW);
digitalWrite(5,HIGH);
}
void zuoZhuan(){
digitalWrite(2,HIGH);
digitalWrite(3,LOW);
digitalWrite(4,HIGH);
digitalWrite(5,LOW);
}
void youZhuan(){
digitalWrite(2,LOW);
digitalWrite(3,HIGH);
digitalWrite(4,LOW);
digitalWrite(5,HIGH);
}
void carInit()
{
// put your setup code here, to run once:
pinMode(2,OUTPUT);// 配置2口为输出引脚
pinMode(3,OUTPUT);// 配置3口为输出引脚
//右轮信号方向初始化
pinMode(4,OUTPUT);// 配置4口为输出引脚
pinMode(5,OUTPUT);// 配置5口为输出引脚
}
void setup() {
carInit();
}
void loop() {
qianJin();//函数的调用
delay(1000);
houTui();
delay(1000);
zuoZhuan();
delay(1000);
youZhuan();
delay(1000);
}

4.串口介绍

我们把程序通过电脑下载到WemosD1上的时候，就是通过串口通信

在程序中，我们也可以通过函数调用实现串口通信

串口的初始化函数：

描述：开启串口，通常置于setup()函数中。 Serial.begin(speed)

参数： speed：波特率，一般取值9600,115200等。

ArduinoUno通过串口发送一个消息给电脑

Serial.print(“test message,这里是消息，喜欢发什么消息，就写什么消息”)

Serial.println(“test message,这里是消息，喜欢发什么消息，就写什么消息”), 比上面多了ln，代表换行

代码示例：

​
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(115200);
}
void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
Serial.print("zglnb");
Serial.println("zglnb");
}

​

打开测试

5.跟随小车开发

主要用到超声波模块，型号：HC-SR04

 原理图：

超声波代码通过串口测验：

void setup() {
// put your setup code here, to run once:
// Trig 接 9，通过9发送一个触发信号给超声波
pinMode(9,OUTPUT);
// Echo 接 8，通过读取8高电平维持的时间，确认超声波在空气中传播的时间
pinMode(8,INPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
long shijian;
long juli;
// put your main code here, to run repeatedly:
// 发送一个10us的信号给超声波，9Trig
digitalWrite(9, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(9, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(9, LOW);//超声波内部开始震荡，准备发送波
// 关注Echo高电平维持的时间，代表超声波发送到返回的时间,微秒
shijian = pulseIn(8,HIGH);
// 距离(cm) = 时间(s) * 速度340m/s 34000cm/s = cm
juli = shijian * 0.017;
Serial.print(juli);
Serial.println("cm");
}
//封装测距代码
//函数：名 参数 返回值
long getDis() {
// 测距函数
long shijian;
long juli;
// put your main code here, to run repeatedly:
// 发送一个10us的信号给超声波，9Trig
digitalWrite(9, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(9, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(9, LOW);//超声波内部开始震荡，准备发送波
// 关注Echo高电平维持的时间，代表超声波发送到返回的时间,微秒
shijian = pulseIn(8,HIGH);
// 距离(cm) = 时间(s) * 速度340m/s 34000cm/s = cm
juli = shijian * 0.017;
return juli;
}
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
// put your setup code here, to run once:
// Trig 接 9，通过9发送一个触发信号给超声波
pinMode(9,OUTPUT);
// Echo 接 8，通过读取8高电平维持的时间，确认超声波在空气中传播的时间
pinMode(8,INPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
long juli;
juli = getDis();
Serial.print(juli);
Serial.println("cm");
}

 跟随小车代码：

//前进
void qianJin() {
// 小车前进的功能
digitalWrite(2,LOW);
digitalWrite(3,HIGH);
digitalWrite(4,HIGH);
digitalWrite(5,LOW);
}
//后退
void houTui() {//函数的封装
// 小车后退的功能
digitalWrite(2,HIGH);
digitalWrite(3,LOW);
digitalWrite(4,LOW);
digitalWrite(5,HIGH);
}
//ting
void ting() {//函数的封装
// 小车后退的功能
digitalWrite(2,LOW);
digitalWrite(3,LOW);
digitalWrite(4,LOW);
digitalWrite(5,LOW);
}
//测距
//函数：名 参数 返回值
long getDis() {
// 测距函数
long shijian;
long juli;
// put your main code here, to run repeatedly:
// 发送一个10us的信号给超声波，9Trig
digitalWrite(9, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(9, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(9, LOW);//超声波内部开始震荡，准备发送波
// 关注Echo高电平维持的时间，代表超声波发送到返回的时间,微秒
shijian = pulseIn(8,HIGH);
// 距离(cm) = 时间(s) * 速度340m/s 34000cm/s = cm
juli = shijian * 0.017;
return juli;
}
void carInit()
{
// put your setup code here, to run once:
pinMode(2,OUTPUT);// 配置2口为输出引脚
pinMode(3,OUTPUT);// 配置3口为输出引脚
//右轮信号方向初始化
pinMode(4,OUTPUT);// 配置4口为输出引脚
pinMode(5,OUTPUT);// 配置5口为输出引脚
}
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
carInit();
// Trig 接 9，通过9发送一个触发信号给超声波
pinMode(9,OUTPUT);
// Echo 接 8，通过读取8高电平维持的时间，确认超声波在空气中传播的时间

pinMode(8,INPUT);
}
void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
delay(50);//为了放缓超声波交互的速度，交互过快，得出距离后会卡顿，影响效果体验
long juli;
juli = getDis();
//如果距离大于3且小于13，后退
if( 3 < juli && juli < 15){
houTui();
}
//如果距离大于14且小于40，前进
if( 14 < juli && juli < 40){
qianJin();
}
if(juli > 50){
ting();
}
}

6.摇头避障小车开发

需要舵机模块

 如下图所示，最便宜的舵机sg90，常用三根或者四根接线，黄色为PWM信号控制用处：垃圾桶项目开盖 用、智能小车的全比例转向、摄像头云台、机械臂等 常见的有0-90°、0-180°、0-360°

Arduino官方提供Servo类来支持舵机操作

//舵机的初始化
Servo myServo; //定义一个Servo变量
myServo.attach(10);//把舵机黄色信号线插在arduino的引脚10
myServo.write(0);//转到某角度，根据实际执行观看
myServo.write(90);//转到某角度，根据实际执行观看

摇头避障小车代码：

#include <Servo.h>
Servo myServo;//因为很多子函数要用这个变量，所以把servo定义成全局变量，作用域是整个代码文件
void ting() {
// 小车前进的功能
digitalWrite(2, LOW);
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(5, LOW);
}
void qianJin() {
// 小车前进的功能
digitalWrite(2, LOW);
digitalWrite(3, HIGH);
digitalWrite(4, HIGH);
digitalWrite(5, LOW);
}
void houTui() {//函数的封装
// 小车后退的功能
digitalWrite(2, HIGH);
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(5, HIGH);
}
void zuoZhuan() {
digitalWrite(2, HIGH);
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, HIGH);
digitalWrite(5, LOW);
}
void youZhuan() {
digitalWrite(2, LOW);
digitalWrite(3, HIGH);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(5, HIGH);
}
void carInit()
{
// put your setup code here, to run once:
pinMode(2, OUTPUT); // 配置2口为输出引脚
pinMode(3, OUTPUT); // 配置3口为输出引脚
//右轮信号方向初始化
pinMode(4, OUTPUT); // 配置4口为输出引脚
pinMode(5, OUTPUT); // 配置5口为输出引脚
}
long getDis() {
// 测距函数
long shijian;
long juli;
// put your main code here, to run repeatedly:
// 发送一个10us的信号给超声波，9Trig
digitalWrite(9, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(9, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(9, LOW);//超声波内部开始震荡，准备发送波
// 关注Echo高电平维持的时间，代表超声波发送到返回的时间,微秒
shijian = pulseIn(8, HIGH);
// 距离(cm) = 时间(s) * 速度340m/s 34000cm/s = cm
juli = shijian * 0.017;
return juli;
}
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
//定义一个Servo变量
carInit();
myServo.attach(10);//把舵机黄色信号线插在arduino的引脚10
// Trig 接 9，通过9发送一个触发信号给超声波
pinMode(9, OUTPUT);
// Echo 接 8，通过读取8高电平维持的时间，确认超声波在空气中传播的时间
pinMode(8, INPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
long youjuli;
long zhongjuli;
long zuojuli;
//如果前面没有障碍物，我让小车往前走
myServo.write(100);//中间方向
delay(500);
zhongjuli = getDis();
Serial.print("中间距离是：");
Serial.println(zhongjuli);
if (zhongjuli < 35) {
ting();//检测到前方右障碍物
//往右边摇头，并测距
myServo.write(30);//右方向
delay(500);
youjuli = getDis();
Serial.print("右边距离是：");
Serial.println(youjuli);
myServo.write(100);//测完右边距离，再回到中间，此时可以不测距
delay(500);
//往左边摇头，测左边距离
myServo.write(170);//左边方向
delay(500);
zuojuli = getDis();
Serial.print("左边距离是：");
Serial.println(zuojuli);
myServo.write(100);//测完右边距离，再回到中间，此时可以不测距
delay(500);
if(zuojuli > youjuli){
Serial.println("左转");
zuoZhuan();
delay(100);
ting();
}
if(zuojuli < youjuli){
Serial.println("右转");
youZhuan();
delay(100);
ting();
}
} else { //前方无障碍物，小车前进
qianJin();
}
}

7.实物展示

 

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