使用Arduino mega 2560读取PS2无线手柄信号并控制小车运动

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使用Arduino mega 2560读取PS2无线手柄信号并控制小车运动
- 1 前言
- 2 硬件连接
- - 2.1 硬件构成简介
  - 2.2 硬件连线
- 3 程序编制
- 4 实际测试
- 5 TIPS

1 前言

最近开始学习单片机和树莓派小车的编程相关内容，本例较为简单，旨在通过Arduino mega 2560 读取PS2无线手柄的左摇杆信号并驱动小车运动。

2 硬件连接

硬件连接是编程的基础，也正是在本例的探索过程中，我发现网上很多例子借用了他人的图片、程序，且接线的图片和程序存在不能对应的问题，浪费了我很多时间。所以本例虽然简单，但绝对原创，确保了图片和程序的对应性问题。

2.1 硬件构成简介

本例使用的小车底盘为双减速电机（供电12V减速比为30）后驱，前轮转向为DS3119舵机驱动；本例使用购买的L298N电机驱动板直接驱动两个后轮减速电机运动；本例使用的单片机为Arduino mega 2560，前轮转向舵机采用L298N驱动板上的5V输出供电，信号线直接与Arduino相连；无线手柄为购买的仿制PS2手柄，但好在接口基本相同且有标明；小车供电采用3个18650电池组成的电池组供电，额定电压11.1V。本例涉及硬件如下表：

器件名称	主要参数	备注
后轮驱动电机	减速电机，12V额定电压，30减速比	带编码器，但本例未用到
前轮转向舵机	DS3119数字舵机	与主流995等舵机控制相同
驱动板	L298N四路驱动板	四路刚好驱动两个电机的正反转
单片机	Arduino mega 2560	手头刚好有，其实用UNO也可以
无线手柄	仿制PS2无线手柄	手柄无线接收器有明确的信号口标识
主电源	3x18650电池组，额定电压11.1V	带双路圆口输出，一公一母，公头可直接插入arduino，母头需自己再配一个公头转接L298N电机驱动板上
副电源	5V（本例使用电压源）	本打算驱动舵机使用arduino或驱动板的5V电源，但发现会严重影响Arduino与无线手柄之间的通讯，遂使用单独5V电源驱动舵机
	排线若干	排线以一头公一头母的为主，大约用到10根左右

本例涉及的所有硬件（5V电压源除外）如下图所示：

2.2 硬件连线

所用端口、硬件连线如下图所示：

3 程序编制

本例所用全部程序如下：

#include <PS2X_lib.h>  //for v1.6#include <Servo.h>    //这是控制舵机必须包含的头文件PS2X ps2x; // create PS2 Controller Class
Servo myservo;        //创建一个舵机控制对象
//right now, the library does NOT support hot pluggable controllers, meaning
//you must always either restart your Arduino after you conect the controller,
//or call config_gamepad(pins) again after connecting the controller.
int Left_motor_back=6;       //左电机后退(IN1)
int Left_motor_go=7;         //左电机前进(IN2)int Right_motor_go=5;        // 右电机前进(IN3)
int Right_motor_back=4;      // 右电机后退(IN4)int Velocity=0;              //前进或后退的速度大小
int Direction=90;            //转向舵机的角度，舵机初始都是在90度，对应前轮在中位，本例小车底盘大概左转极限对应舵机70度，右转极限对应舵机110度int error = 0;               //这些是人家原来的手柄信号读取例程中的内容
byte type = 0;
byte vibrate = 0;void setup(){Serial.begin(57600);//初始化电机驱动IO为输出方式pinMode(Left_motor_go,OUTPUT); //将控制电机的四路信号口设置为输出模式pinMode(Left_motor_back,OUTPUT);  pinMode(Right_motor_go,OUTPUT);pinMode(Right_motor_back,OUTPUT);myservo.attach(8);             //将舵机信号口设置为相应的舵机模式
//CHANGES for v1.6 HERE!!! **************PAY ATTENTION*************error = ps2x.config_gamepad(13,11,10,12, true, true);   //setup pins and settings:  GamePad(clock, command, attention, data, Pressures?, Rumble?) check for errorif(error == 0){Serial.println("Found Controller, configured successful");Serial.println("Try out all the buttons, X will vibrate the controller, faster as you press harder;");Serial.println("holding L1 or R1 will print out the analog stick values.");Serial.println("Go to [url]www.billporter.info[/url] for updates and to report bugs.");
}else if(error == 1)Serial.println("No controller found, check wiring, see readme.txt to enable debug. visit [url]www.billporter.info[/url] for troubleshooting tips");else if(error == 2)Serial.println("Controller found but not accepting commands. see readme.txt to enable debug. Visit [url]www.billporter.info[/url] for troubleshooting tips");else if(error == 3)Serial.println("Controller refusing to enter Pressures mode, may not support it. ");//Serial.print(ps2x.Analog(1), HEX);type = ps2x.readType(); switch(type) {case 0:Serial.println("Unknown Controller type");break;case 1:Serial.println("DualShock Controller Found");break;case 2:Serial.println("GuitarHero Controller Found");break;}}void loop(){/* You must Read Gamepad to get new valuesRead GamePad and set vibration valuesps2x.read_gamepad(small motor on/off, larger motor strenght from 0-255)if you don't enable the rumble, use ps2x.read_gamepad(); with no valuesyou should call this at least once a second*/if(error == 1) //skip loop if no controller foundreturn; ps2x.read_gamepad(false, vibrate);          //read controller and set large motor to spin at 'vibrate' speed
if(ps2x.Analog(PSS_LY) <128){               //通过测试可知，左摇杆Y轴中位时是128，前推到顶为0，故此范围内执行if语句，为前进Velocity = map(ps2x.Analog(PSS_LY), 0, 128, 255, 0);//通过map函数将128-0的摇杆值对应为255-0的速度值analogWrite(Left_motor_go, Velocity);               //前进状态，两个电机的go通道为速度值，back通道为0analogWrite(Right_motor_go, Velocity);analogWrite(Left_motor_back, 0);analogWrite(Right_motor_back, 0);
}
else {                                      //相应的，左摇杆Y轴在128-255的时候，意味着后退Velocity = map(ps2x.Analog(PSS_LY), 128, 255, 0, 255);//通过map函数将128-255的摇杆值对应位0-255的速度值analogWrite(Left_motor_back, Velocity);               //后退状态，两个电机的back通道为速度值，go通道为0analogWrite(Right_motor_back, Velocity);analogWrite(Left_motor_go, 0);analogWrite(Right_motor_go, 0);
}Direction = map(ps2x.Analog(PSS_LX), 0, 255, 70, 110); //转向的控制较为简单，只需通过map函数将0-255的左摇杆X轴值对应为70-110的舵机角度
myservo.write(Direction);                              //将计算所得的舵机角度写入舵机delay(50);                                             //这个50ms的延时非常重要，去掉会影响arduino与手柄接收器的通讯}

程序的说明均已在注释中表述，这里不再赘述。

4 实际测试

测试视频请见完整测试视频

5 TIPS

不同模块之间的共地一定要做好，比如单片机和电机驱动板之间等，否则会出现莫名其妙错误。
舵机供电最好不要用单片机的5V和驱动板上面的5V，因为二者都是通过一个小的稳压芯片得来，带负载能力不是很强，所以很可能会带不起舵机。我的这套硬件就是这样。。。
排线接插的方式虽然方便，但很容易产生虚接，有的劣质排线甚至折两次内部就断了。出问题的时候，要耐心检查，有一个万用表最好，用蜂鸣通断功能逐个排除。
底盘硬件安装上有误差很正常，可能导致前轮的中位并不对应舵机的90度初始位置，这个时候要学会根据实际效果微调。
测试的时候没必要让小车到处跑，可以像我一样把小车架起来，方便。

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