【基于Arduino的蓝牙控制小车】3D+电路图+控制代码详解 |
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【基于Arduino的蓝牙控制小车】3D+电路图+控制代码详解
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更好的阅读体验 目录 1.环境搭建 1.1 电路模拟环境+3D建模环境 1.2蓝牙小车控制代码环境 2.Arduino串口通信 2.1 Arduino串口 2.2 系统函数 2.3 串口函数 2.3.1.Serial.begin() 2.3.2.Serial.print() 2.3.3.Serial.available() 2.3.4.Serial.read() 2.4 Digital I/O 2.4.1.digitalRead() 2.4.2.digitalWrite() 2.4.3.pinMode() 3.制作流程 3.1 电路模拟过程 3.1.1 模拟硬件 3.1.2 模拟代码 3.2 3D建模过程 3.2.1 模型选择 3.3 焊接过程 4.成果导出 4.1 导出电路图 4.2 导出3D建模 1.环境搭建 1.1 电路模拟环境+3D建模环境使用老师提供的网站：AUTUDESK 在该网站注册账号即可免费使用，可以最低限度满足本次项目要求 使用说明 电路模拟 点击创建新电路 选择相应组件组合即可 3D建模 点击创建新设计 选择合适的3D组件组合即可 1.2蓝牙小车控制代码环境使用Arduino官网的IDE选择对应版本下载即可 Tips 在AUTUDESK模拟电路时，可以将代码导入，测试代码的正确性 基于Arduion电路板使用不同语言的函数的参考文献 对于该项目，我们只需掌握Digital I/O相关的函数即可 2.Arduino串口通信 2.1 Arduino串口Arduino采用USART通信模式，可以有硬串口，软串口两种实现方式。 通常将Arduino UNO上自带的串口0（RX）、1（TX）称为硬件串口，可与外围串口设备通信。而使用SoftwareSerial类库模拟成的串口，称为软件模拟串口（简称软串口）。如果要连接更多的串口设备，可以使用软串口。 2.2 系统函数1、初始化程序 setup()函数中的代码只会被运行一次，通常用来做一下初始化工作； 2、循环主程序 loop()函数中的代码会被无限次地重复运行，程序的主体部分会写在这里； 2.3 串口函数 2.3.1.Serial.begin()描述：开启串口，通常置于setup()函数中。原型： Serial.begin(speed)Serial.begin(speed, config)参数： speed：波特率，一般取值9600,115200等。config：设置数据位、校验位和停止位。默认SERIAL_8N1表示8个数据位，无校验位，1个停止位。返回值：无。 2.3.2.Serial.print()描述：串口输出数据，写入字符数据到串口。原型： Serial.print(val)Serial.print(val, format)参数： val：打印的值，任意数据类型。 config：输出的数据格式。BIN(二进制)、OCT(八进制)、DEC(十进制)、HEX(十六进制)。对于浮点数，此参数指定要使用的小数位数。示例： Serial.print(78, BIN) 得到 “1001110” Serial.print(78, OCT) 得到 “116” Serial.print(78, DEC) 得到 “78” Serial.print(78, HEX) 得到 “4E” Serial.print(1.23456, 0) 得到 “1” Serial.print(1.23456, 2) 得到 “1.23” Serial.print(1.23456, 4) 得到 “1.2346” Serial.print(‘N’) 得到 “N” Serial.print(“Hello world.”) 得到 “Hello world.”返回值：返回写入的字节数。Serial.println()可以实现换行输出 2.3.3.Serial.available()描述：判断串口缓冲区的状态，返回从串口缓冲区读取的字节数。原型：Serial.available()参数：无。 返回值：可读取的字节数。 2.3.4.Serial.read()描述：读取串口数据，一次读一个字符，读完后删除已读数据。原型：Serial.read()参数：无。返回值：返回串口缓存中第一个可读字节，当没有可读数据时返回-1，整数类型。 2.4 Digital I/O 2.4.1.digitalRead()描述：从指定的数字引脚读取值，无论是HIGH还是LOW。 原型：digitalRead(pin) 参数：pin：读取的 Arduino 引脚号 返回值：HIGH或者LOW 示例： 将引脚 13 设置为与引脚 7 相同的值，声明为输入。 int ledPin = 13; // LED connected to digital pin 13 int inPin = 7; // pushbutton connected to digital pin 7 int val = 0; // variable to store the read value void setup() { pinMode(ledPin, OUTPUT); // sets the digital pin 13 as output pinMode(inPin, INPUT); // sets the digital pin 7 as input } void loop() { val = digitalRead(inPin); // read the input pin digitalWrite(ledPin, val); // sets the LED to the button's value } 2.4.2.digitalWrite()描述： 将一个HIGH或一个LOW值写入数字引脚。 如果引脚已配置为OUTPUTwith pinMode()，则其电压将设置为相应的值： 5V（或 3.3V 板上的 3.3V）为HIGH， 0V（接地）为LOW。 如果引脚配置为INPUT,digitalWrite()将启用 ( HIGH) 或禁用 ( LOW) 输入引脚上的内部上拉电阻。建议将 设置pinMode()为INPUT_PULLUP启用内部上拉电阻，参考数字引脚教程。 如果不设置pinMode()，OUTPUT将 LED 连接到引脚，调用 时digitalWrite(HIGH)，LED 可能会显得暗淡。没有明确设置pinMode()，digitalWrite()将启用内部上拉电阻，其作用类似于一个大限流电阻。 原型：digitalWrite(pin, value) 参数： pin：Arduino 引脚号。 value:HIGH或LOW. 返回值：无 示例: //该代码使数字引脚 13 an并通过在和之间以一秒的速度OUTPUT交替来切换它。 void setup() { pinMode(13, OUTPUT); // sets the digital pin 13 as output } void loop() { digitalWrite(13, HIGH); // sets the digital pin 13 on delay(1000); // waits for a second digitalWrite(13, LOW); // sets the digital pin 13 off delay(1000); // waits for a second } 2.4.3.pinMode()描述: 将指定的引脚配置为输入或输出。有关引脚功能的详细信息，参考数字引脚页面。 从 Arduino 1.0.1 开始，可以使用 mode 启用内部上拉电阻INPUT_PULLUP。此外，该INPUT模式明确禁用内部上拉。 原型：pinMode(pin, mode) 参数 pin：要设置模式的 Arduino 引脚号。 mode: INPUT,OUTPUT或INPUT_PULLUP. 参考数字引脚页面。 返回值：无 示例： //该代码使数字引脚 13OUTPUT和切换它HIGH和LOW void setup() { pinMode(13, OUTPUT); // sets the digital pin 13 as output } void loop() { digitalWrite(13, HIGH); // sets the digital pin 13 on delay(1000); // waits for a second digitalWrite(13, LOW); // sets the digital pin 13 off delay(1000); // waits for a second } 3.制作流程 3.1 电路模拟过程 3.1.1 模拟硬件首先，需要在模拟环境中添加一块Arduino电路板 其次，需要四个直流电机，用于实现行进及转向控制功能 3.1.2 模拟代码可以先在IDE环境中编译，之后导入虚拟环境中模拟 （1）. 前进、后退及停止功能 实现该功能，需要控制引脚输出的信号，使得两个引脚在直流电机的接口产生电位差，且要保证四个电机的电位差相等，使得小车可以沿着统一方向行驶，当不存在电位差时，电机停止运作，实现停止功能。 前进代码的实现： void car_go(){ digitalWrite(p1,HIGH); digitalWrite(p2,LOW); digitalWrite(p3,HIGH); digitalWrite(p4,LOW); }执行后的结果 可以看到四个电机均向正方向转动 后退代码的实现 void car_back(){ digitalWrite(p1,LOW); digitalWrite(p2,HIGH); digitalWrite(p3,LOW); digitalWrite(p4,HIGH); }执行后的结果 可以看到四个电机均向反方向转动 停止代码的实现 void car_stop(){ digitalWrite(p1,LOW); digitalWrite(p2,LOW); digitalWrite(p3,LOW); digitalWrite(p4,LOW); }执行后的结果 可以看到四个电机均停止转动 （2）. 转向功能 实现小车转向功能，可以控制两侧电机运作方向相反，同侧电机运作方向同步，通过改变引脚的输出信号，可以实现该功能。 小车左转向代码的实现 void car_left(){ digitalWrite(p1,LOW); digitalWrite(p2,HIGH); digitalWrite(p3,HIGH); digitalWrite(p4,LOW); }执行后的结果 可以看到上方同侧电机正向转动，下方同侧电机反向转动 小车右转向代码的实现 void car_right(){ digitalWrite(p1,HIGH); digitalWrite(p2,LOW); digitalWrite(p3,LOW); digitalWrite(p4,HIGH); }执行后的结果 可以看到上方同侧电机反向转动，下方同侧电机正向转动 （3）. HC-06蓝牙模块链接功能 对Arduino链接HC-06蓝牙模块后，在启动时需要对串口进行链接 链接图
代码调试 #include SoftwareSerial BT(8, 9); //新建对象，接收脚为8，发送脚为9 char val1; //存储接收的变量 void setup() { Serial.begin(9600); //与电脑的串口连接 Serial.println("BT is ready!"); BT.begin(9600); //设置蓝牙模块波特率 } void loop() { //如果串口接收到数据，就输出到蓝牙串口 if (Serial.available()) { val 1= Serial.read(); BT.print(val1); } //如果接收到蓝牙模块的数据，输出到屏幕 if (BT.available()) { val1 = BT.read(); Serial.print(val1); } }（4）. 蓝牙模块数据处理功能 当通过蓝牙向小车板载的HC-06蓝牙模块发出信号时，小车需要对接收到的蓝牙信号进行处理，以实现对小车的控制 小车蓝牙信息处理代码的实现 if(Serial.available()>0){ //当接收信号的返回值大于0时说明接收到了信号 char val=Serial.read(); //读入接收的信号值 if(val=='f'){ //当信号为’f’时，执行前进的代码 car_go(); } else if(val=='b'){ //当信号为’b’时，执行后退的代码 car_back(); } else if(val=='l'){ //当信号为’l’时，执行左转的代码 car_left(); } else if(val=='r'){ //当信号为’r’时，执行右转的代码 car_right(); } else{ //当信号非法时，执行停止的代码 car_stop(); } } 3.2 3D建模过程 3.2.1 模型选择根据个人风格的不同，选择内置库中自己喜欢的模型组合即可，以下是我的建模成品图 主视图 左视图 俯视图 推荐看我好基友的这篇优质详解大一专业认知实习 4.成果导出 4.1 导出电路图
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