荡漾在求索溪里的Arduino遥控船

东方不掰

荡漾在求索溪里的Arduino遥控船（三峡大学学生制作）

   美丽的校园、灵秀的求索溪，如果小溪里有一条船，荡漾其中，势必会引来路人的目光。我们在一个明媚的午后，相约分别从寝室、教室和图书馆走出来，放下了教科书，拿起榔头、锯子、电烙铁，还有万能胶，打造了一条木质小船，加上Arduino电控，然后放到水中，玩了玩遥控船的游戏。通过这样的科技娱乐活动，或许可以学到一些知识，体验到一种课本以外的实践经历。

    因为之前完全没有造船经验、又要求手工制作，而且经费还有限，所以， 遥控船的打造实在是一件不容易的事。用最方便、最原始的工具，以及木块、木皮和万能胶材料，硬是把它做出来了。起初一直担心，船体内的电机与船外的螺旋桨的连接轴孔部分，如果处理不好，容易漏水，后来用黄油填满了轴孔，这样才把防水的问题解决了。但是实际测试时，才发现了新的问题，由于船体制作得比较狭长，就像玩具商店里买的静态航模一样的比例，后来发现小船老是往一个方向打转。原因很简单，由于纯手工活，船的长度方向上的中心线不能居中于船后方的两个螺旋桨。如果当初能把船体做宽些就好了，因为船体宽，布局两个螺旋桨时，它们的中心距可以拉开些，这样产生的扭转力矩会增大，而且船的中心线也容易做到相对居中。好在电控是用Arduino单片机控制，可以通过软件，给两个螺旋桨设置不同的转速来纠偏，我们通过验证，这种方法很奏效。

     相对小船机械部分的手工制作，电控部分的添加就容易得多，因为有利器---Arduino，一种易学易用的开源单片机硬件，它还配置了丰富的周边电子积木，根据说明书把它们正确连线，再把我演练过多次的遥控程序，下载到Arduino，接上电源，然后一次就运行成功了。     

遥控船视频：

http://v.youku.com/v_show/id_XNDYxNzc2MzQ4.html

美丽的校园和灵秀的求索溪：

国外乐高大牛的遥控船：

（这个船用的是 乐高设备，是早期“明轮船”的方案，设计得有创意，是否可以按照这样的思路也做个Arduino遥控船呢。）

   这次依然是 的DFRobot公司的Arduino电子积木，小船上的电控由Arduino UNO控制板、XBee传感器扩展板V5、APC220无线数传和

2A大功率H桥 L298N双路直流电机驱动板组成，遥控器

由Arduino UNO控制板、PS2游戏杆扩展板、APC220无线数传组成。对于PS2游戏杆扩展板的使用，可以参看我的博客文章，网址：http://blog.chinaaet.com/detail/28854.html。APC220使用参见网址：http://blog.chinaaet.com/detail/25849.html。这篇文章新出现的电控积木是

2A大功率H桥 L298N双路直流电机驱动板

（DF-MD V1.3），所以下面重点讲讲。

   这个直流电机驱动板是为了做ROBOT而开发的东东。当然，如果你有更好的想法，比如用于驱动步进电机也行。这个DF-MD V1.3大功率直流电机驱动板增加了散热器，可以承受更大的电流；控制端口为4个，这样可以节约控制器端口，而且控制方式也更为简单。采用LGS公司优秀大功率电机专用驱动芯片L298N，可直接驱动直流电机，驱动电流达2A。

驱动板产品说明书网址：http://goo.gl/QTfxO。

DF-MD V1.3功能图：（双击图片，可以放大观看。）

Arduino控制板与直流电机驱动板的硬件连线与电源供给：

   看上图，我的标注部分，值得注意，“9V电池扣”电池单独为Arduino控制板供电，“电机驱动电源”只给298N驱动板供电，“VD=VS”跳线帽插上，“电机驱动电源”同时为驱动板的逻辑部分和电机部分供电。Arduino控制板与298N驱动板接成“共地”。

      硬件端口按照上图连接好后，再把下面的Arduino程序下载到硬件控制板上，遥控船电控系统就打点妥当了。

遥控器程序：

1. /*主机遥控器程序任务：采集游戏杆扩展板上的PS摇杆和按键信息，处理后，
   
2. 通过APC220无线数传串口，向从机遥控船发送单字符命令，这些命令分别控制
   
3. 船的前后左右行走、以及调节船行驶的速度。*/
   
4. int JoyStick_X = 1; //游戏杆扩展板的PS摇杆X轴连在模拟端口1
   
5. int JoyStick_Y = 0; //游戏杆扩展板的PS摇杆Y轴连在模拟端口0
   
6. 
   
7. int button_Grab =3;     //红色B按键连在数字端口3
   
8. int button_Release =4;  //蓝色C按键连在数字端口4
   
9. 
   
10. //B按键控制遥控船为高速
    
11. //C按键控制遥控船为低速
    
12. int B,C;//存储游戏杆扩展板的开关量按键的当前读取值
    
13. int x,y;  //存储游戏杆扩展板的模拟量PS摇杆X，Y轴的当前读取值
    
14. 
    
15. char flag;//存储主机向从机发送的单“字符”命令
    
16. //初始化
    
17. void setup()
    
18. {
    
19.   //把游戏杆扩展板上两个按键设置为开关量输入模式
    
20.   pinMode(button_Grab, INPUT);
    
21.   pinMode(button_Release, INPUT);
    
22.   //启动串行通信
    
23.   Serial.begin(9600);//设置串行通信的波特率
    
24. }
    
25. //主程序
    
26. void loop()
    
27. {
    
28.     x=analogRead(JoyStick_X);//读取PS摇杆X轴的模拟量信息
    
29.     y=analogRead(JoyStick_Y);//读取PS摇杆Y轴的模拟量信息
    
30.     //读取游戏杆扩展板上三个按键“是否按下”的状态
    
31.      B= digitalRead(button_Grab);
    
32.      C= digitalRead(button_Release);
    
33.         
    
34.     //如果PS摇杆Y轴向前摇动
    
35.     if(y>812)
    
36.     {
    
37.        //向从机遥控船发送前进命令
    
38.        flag='a';
    
39.        Serial.print(flag);
    
40.     }
    
41.     //如果PS摇杆Y轴向后摇动
    
42.     else if(y<212)
    
43.     {
    
44.        //向从机遥控船发送后退命令
    
45.        flag='b';
    
46.        Serial.print(flag);
    
47.     }
    
48.     //如果PS摇杆X轴向左摇动
    
49.     else if(x>812)
    
50.     {
    
51.        //向从机遥控船发送左转命令
    
52.        flag='c';
    
53.        Serial.print(flag);
    
54.     }
    
55.     //如果PS摇杆X轴向右摇动
    
56.     else if(x<212)
    
57.     {
    
58.        //向从机遥控船发送右转命令
    
59.        flag='d';
    
60.        Serial.print(flag);
    
61.     }   
    
62.     //如果B按键为按下状态，同时C按键为松开状态
    
63.     else if((B ==LOW)&&(C==HIGH))
    
64.     {
    
65.       //向从机遥控船发送“高速”行驶命令
    
66.       flag='e';
    
67.       Serial.print(flag);
    
68.     }
    
69.     //如果C按键为按下状态，同时B按键为松开状态
    
70.    else if((C==LOW)&&(B==HIGH))
    
71.     {
    
72.       //向从机遥控船发送“低速”行驶命令
    
73.       flag='f';
    
74.       Serial.print(flag);
    
75.     }  
    
76.    else
    
77.     {flag='n';
    
78.        Serial.print(flag);//向从机遥控船发送停止命令
    
79.     }
    
80.     delay(20);//延时，等待数据发送成功   
    
81. }
    

复制代码

遥控船程序：

1. //L298N直流电机驱动板与Arduino控制板的端口连接设置
   
2. int E_right =5; //连接电机1的使能端口到数字接口5
   
3. int M_right =4; //连接电机1的转向端口到数字接口4
   
4. int E_left =6;//连接电机2的使能端口到数字接口6
   
5. int M_left=7; //连接电机2的转向端口到数字接口7
   
6. int val;//存储遥控器主机向遥控车上的从机发送数据
   
7. /*由于船的机械结构是纯手工打造，而且船体狭长，船的中心线不与
   
8. 船后方的两个螺旋桨居中，所以如果驱动螺旋桨的两个电机转速一样，
   
9. 会使船偏转打转，于是把两个电机的转速设置得不同，用来纠偏。
   
10. 左右螺旋桨电机的具体值应该实验来确定。*/
    
11. float velocity1=250;//右螺旋桨电机速度调节
    
12. float velocity2=200;//左螺旋桨电机速度调节
    
13. float velocity=250;//转弯时船速调节
    
14. 
    
15. void setup()  //初始化
    
16. {
    
17.    //给各数字接口设置输入输出状态  
    
18.    pinMode(M_right, OUTPUT);
    
19.    pinMode(E_right, OUTPUT);
    
20.    pinMode(M_left, OUTPUT);
    
21.    pinMode(E_left, OUTPUT);   
    
22.   //启动串行通信
    
23.   Serial.begin(9600);//设置串行通信的波特率
    
24. }
    
25. void advance()//船前进
    
26. {
    
27.      digitalWrite(M_right,HIGH);
    
28.      analogWrite(E_right,int(velocity1));
    
29.      digitalWrite(M_left,HIGH);
    
30.      analogWrite(E_left,int(velocity2));
    
31. }
    
32. void back()//船后退
    
33. {
    
34.      digitalWrite(M_right,LOW);
    
35.      analogWrite(E_right,int(velocity1));
    
36.      digitalWrite(M_left,LOW);
    
37.      analogWrite(E_left,int(velocity2));
    
38. }
    
39. void left()//船左转
    
40. {
    
41.      digitalWrite(M_right,HIGH);
    
42.      analogWrite(E_right,int(velocity));
    
43.      digitalWrite(M_left,LOW);
    
44.      analogWrite(E_left,int(velocity));
    
45. }
    
46. void right()//船右转
    
47. {
    
48.      digitalWrite(M_right,LOW);
    
49.      analogWrite(E_right,int(velocity));
    
50.      digitalWrite(M_left,HIGH);
    
51.      analogWrite(E_left,int(velocity));     
    
52. }
    
53. void Stop()//船停止
    
54. {
    
55.      digitalWrite(E_right, LOW); //右电机停
    
56.      digitalWrite(E_left, LOW); //左电机停
    
57. }
    
58. //主程序
    
59. void loop()
    
60. {
    
61.   if(Serial.available()>0) //查询串口有无数据
    
62.   {
    
63.         val=Serial.read();//读取遥控器主机发送的数据
    
64.         if(val=='a')//如果主机发送字符'a'，
    
65.         {
    
66.           advance();//前进         
    
67.         }
    
68.         if(val=='b')//如果主机发送字符'b'，
    
69.         {
    
70.            back();//后退           
    
71.         }
    
72.         if(val=='c')//如果主机发送字符'c'，
    
73.         {
    
74.           left();//左转   
    
75.                      
    
76.         }
    
77.         if(val=='d')//如果主机发送字符'd'，
    
78.         {
    
79.            right();//右转         
    
80.         }
    
81.         if(val=='n')//如果主机发送字符'n'，
    
82.         {
    
83.           Stop();//停止
    
84.          }
    
85.         if(val=='e')//如果主机发送字符'e'，
    
86.         {
    
87.           velocity1=250;//船速度设置为高速
    
88.           velocity2=200;
    
89.          }
    
90.         if(val=='f')//如果主机发送字符'f'，
    
91.         {  
    
92.           velocity1=200;////船速度设置为低速
    
93.           velocity2=150;
    
94.         }
    
95.   }   
    
96. }

复制代码

    同样的硬件配置，同样的程序设计，既可以用在遥控船上，也可以控制遥控车，下面就是采用慧鱼积木作为车体的遥控车图片和视频。






http://v.youku.com/v_show/id_XNDU3NTQ1NTgw.html

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在到此一游！~

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                         感人

zjy7870477

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