智能小车实践（持续更新）
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👏！！
