上图为我们今天要完成的目标,看起来很复杂吗?下面我们一起来抽丝剥茧,一步步来完成吧!
一、需要准备哪些物品呢?
万博网页版登陆页派2代B型、杜邦线、机器人底盘套件、面包板、L298N电机控制器、HC-SR04超声波测距传感器、 1 kΩ,2.2kΩ电阻各一个、LM2577 DC-DC可调升压转换器、3节5号电池支架、万用表、1#飞利浦螺丝刀、小针鼻钳。
二、你需要提前知道什么
这是一个初学者的项目,不需要任何的软件或硬件技能。但是如果你具备Arduino或相关单片机开发的知识基础,这个项目可以在1.5到2小时内完成,。如果这是你的第一个项目,我建议你花点时间看一些入门 Arduino和万博网页版登陆页派的学习视频,然后再开始动手做。
准备工作:
在万博网页版登陆页派2代上安装好Window 10 IoT Core系统。
在PC上安装好Windows 10 系统以及VisualStudio 2015。
开发一个简单的Windows程序来确定准备工作无误。
注意:需要2 - 3小时完成准备工作,但是多数时间是由安装程序自动完成的。
准备物品:
1) 万博网页版登陆页派2代及其标准配件:5V 2A电源,8GBclass10 SD卡以及网线
2) 杜邦线
3) 面包板
4) L298N电动机控制器
5) HC-SR04超声波距离传感器
6) 1 kΩ和2.2 kΩ电阻
7) LM2577直流-直流可调加强电源转换器模块
8) 3节电池座
可选:可装4节电池并带有开关的电池座可选:双面胶带、尼龙搭扣或橡皮筋
工具:
1)万用表
2) 1#飞利浦螺丝刀
3)小针鼻钳
可选:剥皮钳、烙铁、电线包布
万博网页版登陆页派引脚参考图:
三、操作步骤
步骤1:装配机器人底盘
所需时间:30分钟
工具:1#飞利浦螺丝刀;烙铁或电工胶带;可选的剥线器
部件:机器人底盘套件,带开关的4节电池座(可选)
提示:我会将发动机的电线整理到机箱周围,来保证它们不会被车轮缠绕。
对于电池底座,我比较偏向于比较简洁的电源开关。因为我将万博网页版登陆页派直接安装到了电池底座上,所以通过移动电池来关闭电源是比较困难的。电池机箱的安装有几种方法。如果机器人机箱与电池机箱有对应孔的话,你可以用对应大小的螺丝将两个安装到一起。除此之外,可以使用尼龙搭扣、双面胶或者橡皮筋来进行安装。我之前用过橡皮筋来安装,效果很好。在我安装的过程中,会尽量保持重心接近底部的中点。
步骤2:为L298N马达驱动器装电线
时间:20分钟
工具:1#飞利浦螺丝刀,小针鼻钳
组件:L298N马达驱动器,杜邦线
L298N电机驱动板可以通过控制引脚来实现正转和反转。首先,要将上一个步骤中连接到电动机上的两根线连接到车轮上,也就是说,将红黑线的一端连接到车轮A上,将另一根红黑线的一端连接到车轮B上。正负极并不是特别重要,如果你的车轮正负极连接错误,你可以通过编写代码命令去转换车轮的正负极。接下来,用线将电池小盒连接到供能终端上,红线接到12V输入端上,黑线接地,这4节5V电池是车轮的供能端。同时,还要确保L298N的地与万博网页版登陆页派的地相连。
(图2:L298N引脚图)
L298N 可以支持车轮和微型处理器或计算机的单电源供能。电源可全部用于车轮供能。同时,电源的电压可以通过转换并控制到5V,用于微型处理器或计算机,同时也可通过5V终端应用在动力滑车上。然而,在过去的一些使用电动机的案例中,我发现利用L298N的5V电源供能具有很大的可变性,当一个车轮停止转动,就会有一个5V的输出电压下降(这个电压大到足以重置万博网页版登陆页派)。此外,在车轮不再转动的情况下,通过测量发现,5V的电压也仅剩下4.35V的输出电压。然而在实际应用中,这些电量仍然可以驱动万博网页版登陆页派启动(即使这个电量低于万博网页版登陆页派说明书指出的最低电压),然而,我并不想这方面标新立异,所以,我决定采用双电源供能,也就是说,一个电源用于车轮供电,一个电源用于万博网页版登陆页派供电。在这步之前,我已经件4节5号电池连接到了车轮的12V电压终端上,在下一步,我们将把3节5号电池连接到万博网页版登陆页派的电源上。
然而在我们继续组装L298N电动机之前,我们将继续把万博网页版登陆页派与L298N的电源连接好。首先,将L298N上写有“5V使能”标签的杜邦线移除,这步保证了车轮控制器是万博网页版登陆页派通过5V终端供电,而不是连接到12V的电压终端上。
(图3:L298N Enable )
要点:要确定你将L298N上的5V跳线移除,否则的话,L298N会在5V电压终端输出一个可变的4到5V电压,这有可能导致万博网页版登陆页派使用过程中的一些问题。
然而,万博网页版登陆页派只有两个5V引脚,但在这个项目中,我需要3个,所以,我决定利用面包板开发一个电源轨,也就是使用面包板上连通的引脚来分担万博网页版登陆页派上的一部分电量。
电源轨的开发方法:首先,用一条红黑线将万博网页版登陆页派上2号(5V引脚)引脚连接上面包板上任意没有使用的一行上(我习惯性使用第一行或者最后一行),然后将万博网页版登陆页派上的一根线连接到面包板上的同一行上,这样就可以将万博网页版登陆页派上5V电量分配给面包板了。使用一条杜邦线就可以将L298N上的5V中转连接到电源轨上。
最后一步是要求将万博网页版登陆页派上的4个GPIO引脚连接到4个L298N车轮的输入引脚。即控制车轮A方向的IN1和IN2的引脚和控制车轮B的IN3和IN4引脚。将L298N上的杜邦线连接到两个车轮的使能的引脚上—ENA和ENB上。我的连接方式如下:
N1与GPIO27(物理13号)相连
IN2与GPIO22(物理15号)相连
IN3与GPIO5(物理29号)相连
IN4与GPIO6(物理31号)相连
(图4:步骤2连线图)
步骤5:安装机器人底盘
时间:20分钟
工具:无
组件:橡皮筋(选用),双面胶(选用),Velcro(选用)
将4枚电池置于底盘中间,万博网页版登陆页派在电池外壳上面,L298N在万博网页版登陆页派的上方,安装全程使用橡皮筋相连。电源转换器装在底盘上,4枚电池旁边,并且用橡皮筋固定在电池座、万博网页版登陆页派以及车轮控制器上。
(图9:机器人)
步骤6:下载并且开发代码
时间:20分钟
工具:VisualStudio 2015 Community Edition
组件:上一步组装好的机器
提示:如果车轮在向错误方向,可以编写代码改变引脚设置或者在接线板上修改车轮上连线。
测量远距离子程序用以控制距离传感器获取数据,过程如下:
1) 确定触发器处于关闭状态,并且花些时间使其启动。
2) 快速打开触发器。
3) 等待echo被打开
4) 4当.echo被打开,开始计时。
5) 等待echo关闭。
6) 当echo关闭,停止计时。
7) 根据时间,计算障碍物的距离。
准备就绪后,你就可以启动程序,你也不需要手动启动程序,在你也通过设置APP来启动开始程序。
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