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Arduino循迹小车教程四----代码篇

发布: 2023年2月14日 10:17:50

文章目录

  • 一、完整的代码
  • 二、循迹代码详解
    • 1.循迹的原理
    • 2.判断情况
    • 3.调速代码
    • 4.循迹代码
    • 5.调试问题
  • 总结

代码分享给同学们啦，在同学们运行小车的过程中，总会遇见各种奇怪的情况，比如小车不动啦，硬件烧掉啦，正负极接反啦，这都是初学者的必经之路，你们可以独立思考解决问题，也可以百度或者询问他人，只要思想不滑坡，办法总比困难多！( ͡• ͜ʖ ͡• )

小车演示视频：https://www.bilibili.com/video/BV1ur4y1n7RP

提示：完整的代码可以直接烧录Arduino运行，不过地图不同，执行效果也不同，完全copy就能用，就不要想了

一、完整的代码

// 左边电机引脚5-6，右边电机引脚9-10，必须是有PWM功能的端口
// 循迹引脚 11-12-13-14，从车头方向的最左边开始排序
#define LeftMotor1 3  //Arduino的3号引脚连接在D0端口，利用宏定义可以方便后期改端口
#define LeftMotor2 5 	//Arduino的5号引脚连接在D1端口
#define RightMotor1 6	//Arduino的6号引脚连接在接D2端口
#define RightMotor2 9	//Arduino的9号引脚连接在接D3端口
#define track1 10	//Arduino的10号引脚连接在最左边的循迹模块的D0口，以下同理
#define track2 11
#define track3 12
#define track4 13

int Sensor[4] = {0, 0, 0, 0}; //初始化循迹的值
int i = 0;//计数或计时

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(9600); //串口初始化
  Track_Init(); //循迹模块初始化
  Motor_Init(); //电机引脚初始化
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  Sensor_Read();  //不断地读取循迹模块的高低电平
  xun_ji(); //循迹函数
  count();  //计数函数
  Print();  //打印循迹的高低电平
}

void Track_Init()
{
  //循迹模块D0引脚初始化，设置为输入模式
  pinMode(track1, INPUT);
  pinMode(track2, INPUT);
  pinMode(track3, INPUT);
  pinMode(track4, INPUT);
}
void Motor_Init()
{
  //电机引脚初始化，设置为输出模式
  pinMode(LeftMotor1, OUTPUT);
  pinMode(LeftMotor2, OUTPUT);
  pinMode(RightMotor1, OUTPUT);
  pinMode(RightMotor2, OUTPUT);
}
void Sensor_Read()
{
  Sensor [0] = digitalRead(track1); //检测到黑线为高电平（1），白线为低电平（0)
  Sensor [1] = digitalRead(track2);
  Sensor [2] = digitalRead(track3);
  Sensor [3] = digitalRead(track4);
}
void Motor_Speed(int Left1_Speed, int Left2_Speed, int Right1_Speed, int Right2_Speed)
{
  analogWrite(LeftMotor1, Left1_Speed); //控制电机的速度，不同的车模，代码执行效果不同！
  analogWrite(LeftMotor2, Left2_Speed);
  analogWrite(RightMotor1, Right1_Speed);
  analogWrite(RightMotor2, Right2_Speed);
}
void xun_ji() //小车的速度可根据实际地图进行调节
{
  if (Sensor [0] == 0 && Sensor [1] == 1 && Sensor [2] == 0 && Sensor [3] == 0)  //0-1-0-0 小左转
    Motor_Speed(50, 0, 150, 0); //左轮速度 50 右轮直走 250
  else if (Sensor [0] == 0 && Sensor [1] == 0 && Sensor [2] == 1 && Sensor [3] == 0)  //0-0-1-0 小右转
    Motor_Speed(150, 0, 50, 0); //左轮速度 250 右轮速度 50

  else if (Sensor [0] == 1 && Sensor [1] == 0 && Sensor [2] == 0 && Sensor [3] == 0)  //1-0-0-0 大左转
    Motor_Speed(0, 230, 255, 0); //左轮速度 -230 右轮直走 255
  else if (Sensor [0] == 0 && Sensor [1] == 0 && Sensor [2] == 0 && Sensor [3] == 1)  //0-0-0-1 大右转
    Motor_Speed(255, 0, 0, 230); //左轮直走 255 右轮速度 -230

  else if (Sensor [0] == 1 && Sensor [1] == 1 && Sensor [2] == 0 && Sensor [3] == 0)  //1-1-0-0 左急转弯
    Motor_Speed(0, 250, 250, 0); //左轮反转 -250 右轮直走 250
  else if (Sensor [0] == 0 && Sensor [1] == 0 && Sensor [2] == 1 && Sensor [3] == 1)  //0-0-1-1 右急转弯
    Motor_Speed(250, 0, 0, 250); //左轮直走 250 右轮反转 -250
  else  //除了左右转，就只剩下直走
    Motor_Speed(100, 0, 100, 0);
}
void count()	//计黑十字的函数封装
{
  if (i > 2)  //i的具体范围要根据地图的黑十字路口而定！
  {
    Motor_Speed(255, 255, 255, 255);  //如果到达终点，就停车
  }
  else if (Sensor [0] == 1 && Sensor [1] == 1 && Sensor [2] == 1 && Sensor [3] == 1) { //1-1-1-1 计数
    i++;
    delay(100); //延时可以防止i加的过快
  }
  else if (Sensor [0] == 0 && Sensor [1] == 1 && Sensor [2] == 1 && Sensor [3] == 0) { //0-1-1-0 计数
    i++;
    delay(100);
  }
  else if (Sensor [0] == 1 && Sensor [1] == 1 && Sensor [2] == 1 && Sensor [3] == 0) { //1-1-1-0  计数
    i++;
    delay(100);
  }
  else if (Sensor [0] == 0 && Sensor [1] == 1 && Sensor [2] == 1 && Sensor [3] == 1) { //0-1-1-1 计数
    i++;
    delay(100);
  }
}
void Print()	//在串口打印循迹的高低电平
{
  Serial.print(Sensor [0]);
  Serial.print("---");
  Serial.print(Sensor [1]);
  Serial.print("---");
  Serial.print(Sensor [2]);
  Serial.print("---");
  Serial.println(Sensor [3]);
}

二、循迹代码详解

1.循迹的原理

我们做的四驱小车前轮是不能转向的，那么怎么样才可以左右转呢？
其实就是通过左右轮的差速就可以转弯，想要小车左转的话，那么 右轮的速度就要大于左轮的速度，想要小车向左转90°的话，差速就行不通了，这时候怎么办呢？当然也是有解决办法的啦！可以让左轮反转，右轮正转，小车就可以原地大幅度转弯了，反转和正转的数值越大，小车转弯的幅度也就越大，具体的数值，就要看你们的地图的情况了。

2.判断情况

循迹模块的主要情况，其中0表示检测到白线，1表示检测到黑线

Sensor [0]Sensor [1]Sensor [2]Sensor [3]运动状态
0000直走
0100小左转
0010小右转
0001大左转
1000大右转
1100左急转弯
0011右急转弯
1111直走

3.调速代码

Left1_Speed、Left2_Speed控制左轮的速度，Right1_Speed、Right2_Speed控制右轮的速度，相信大家在网上看到过很多把转弯和直走单独封装起来的代码，那样子也可以，不过我个人觉得，传四个参数进去，更加直观、简洁，同学们也可以根据自己的看法来对代码进行取舍

void Motor_Speed(int Left1_Speed, int Left2_Speed, int Right1_Speed, int Right2_Speed)
{
  analogWrite(LeftMotor1, Left1_Speed); //控制电机的速度，不同的车模，代码执行效果不同！
  analogWrite(LeftMotor2, Left2_Speed);
  analogWrite(RightMotor1, Right1_Speed);
  analogWrite(RightMotor2, Right2_Speed);
}

4.循迹代码

当里面的两个循迹模块，有一个检测到黑线（0-1-0-0或0-0-1-0），说明小车轻微偏离轨道，这时候我们可以用差速，让小车小转弯，这样小车就摆正回来了

  if (Sensor [0] == 0 && Sensor [1] == 1 && Sensor [2] == 0 && Sensor [3] == 0)  //0-1-0-0 小左转
    Motor_Speed(50, 0, 250, 0); //左轮速度 50 右轮直走 250
  else if (Sensor [0] == 0 && Sensor [1] == 0 && Sensor [2] == 1 && Sensor [3] == 0)  //0-0-1-0 小右转
    Motor_Speed(250, 0, 50, 0); //左轮速度 250 右轮速度 50

当外面的两个循迹模块，其中一个检测到黑线时（1-0-0-0或0-0-0-1），说明小车严重偏离轨道，这时差速就没什么用了，为了让小车回正，可以用反转，让小车以大幅度转弯

  else if (Sensor [0] == 1 && Sensor [1] == 0 && Sensor [2] == 0 && Sensor [3] == 0)  //1-0-0-0 大左转
    Motor_Speed(0, 230, 255, 0); //左轮速度 -230 右轮直走 255
  else if (Sensor [0] == 0 && Sensor [1] == 0 && Sensor [2] == 0 && Sensor [3] == 1)  //0-0-0-1 大右转
    Motor_Speed(255, 0, 0, 230); //左轮直走 255 右轮速度 -230

当小车遇到直角时，会出现左边两个或者右边两个循迹模块同时检测到黑线（1-1-0-0或0-0-1-1），这时小车就需要更大的转弯幅度了，也就是更大的反转

  else if (Sensor [0] == 1 && Sensor [1] == 1 && Sensor [2] == 0 && Sensor [3] == 0)  //1-1-0-0 左急转弯
    Motor_Speed(0, 250, 250, 0); //左轮反转 -250 右轮直走 250
  else if (Sensor [0] == 0 && Sensor [1] == 0 && Sensor [2] == 1 && Sensor [3] == 1)  //0-0-1-1 右急转弯
    Motor_Speed(250, 0, 0, 250); //左轮直走 250 右轮反转 -250

学会了用 if语句判断循迹的情况后，你们也可以学着用switch语句来判断，这样代码运行得会更快，也可以学PID算法，这样小车转弯会变得十分丝滑。

5.调试问题

  1. 你让小车左转或者直走，但是它有点叛逆，它偏不听你的，去右转或者后退，这种情况也是正常的，两种方法：①硬件上，你把电机驱动模块的接线反过来就可以了；②软件上，把代码的速度反过来就可以了，一般的话，我建议你还是把线给调转一下吧。
  2. 小车不会动了，你可以检查一下是不是哪里的接线没接好，或者代码写的有问题。
  3. 总之嘞，万事开头难（︶^︶），遇到问题停下来思考思考，分析到底是哪里出了问题，是在不明白的，就多多去百度啦，多多问大佬啦，只要思想不滑坡，办法总比困难多！多积累经验，多沉淀自己，你们会比大佬更加厉害！

总结

我相信你们通过自己的努力后，小车能过运行起来了！那么你可以理解代码，试着改一下速度或者是引脚，多去体会其中的道理，也自己去摸索一下怎样的速度是最合适的，要是感觉循迹小车太简单，没意思了，你也可以尝试着做蓝牙遥控小车、超声波避障小车、红外跟随小车呀，总之，多动手，勤思考，办法总比困难多。加油吧！同学们！(0^ ◇ ^0)

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