太极创客的项目太乐1号的改造
2024-06-03 14:55:08
太极创客的项目太乐1号原始地址：http://www.taichi-maker.com/homepage/arduino-tutorial-index/arduino-hardware/#taile1
本文修改后的源代码下载地址：https://download.csdn.net/download/acktomas/16633001
关于修改过程中类的引用的文章可参考：C++实例：类的组合，即在一个类中包含另一个类的对象
本文对太乐1号项目中的Arduino代码和库文件进行了一些修正，解决了太乐1号中舵机抖动，我初步查看造成抖动的原因是雷达传感器对舵机信号的干扰，将太乐1号中servo库的引用去掉，加入了newPing库，关于舵机抖动的解决方法，可以参考我的博文：舵机抖动的解决方法
arduino代码
#include <Tyler_2.h>
#include <SoftwareSerial.h>
#include <NewPing.h>
#define OK_DIST 25 // 避障距离参数（cm）
#define MAN 0 // 手动模式
#define AUTO 1 // 自动模式
#define GEST 2 // 体感模式#define TURN_LEFT_90 500 // 左转90度延迟参数
#define TURN_RIGHT_90 500 // 右转90度延迟参数
#define TURN_BACK 1600 // 掉头延迟参数
#define MAX_SPEED 200#define ECHO_PIN A0
#define TRIG_PIN A1
#define MAX_DISTANCE 200
#define SERVO_PIN 10
#define BLUE_TOOTH_PIN 9
// 建立SoftwareSerial对象，HC-06的TX接Arduino引脚9（AFMOTOR SERVO-2引脚）
SoftwareSerial softSerial(BLUE_TOOTH_PIN, 2);char cmdChar = '5'; // 存放串口控制指令字符
char cmdCharSave = cmdChar; // 串口控制指令缓存
byte systemMode = MAN; // 用于控制系统运行模式
// 建立太乐1号对象。其中对象参数分别是：
// (车轮电机1运转方向, 车轮电机2运转方向, 车轮电机3运转方向, 车轮电机4运转方向,
// 车轮电机运转速度，测距传感器TRIG引脚， 测距传感器ECHO引脚，最大测距距离 )
Tyler_2 tyler_2(1, 1, 1, 1, 200,TRIG_PIN,ECHO_PIN,SERVO_PIN,MAX_DISTANCE);void setup() {Serial.begin(9600); // 启动硬件串口（用于输出系统调试信息和接收电脑控制指令）delay(100);tyler_2.setHeadPos(90);delay(1000);
// Serial.println(F("***************************"));
}void loop() {if (softSerial.available()) { // 如果软件串口收到信息cmdChar = softSerial.read(); // 将信息传递给cmdChar变量
// Serial.print("cmdChar = "); // 硬件串口输出cmdChar变量信息，
// Serial.println(cmdChar); // 以便于开发调试使用}// if (Serial.available()) { // 如果硬件串口收到信息// cmdChar = Serial.read(); // 将信息传递给cmdChar变量// Serial.print("cmdChar = "); // 硬件串口输出cmdChar变量信息，// Serial.println(cmdChar); // 以便于开发调试使用// }runMode(); // 执行运行模式并实施相应控制}// 执行运行模式并实施相应控制
void runMode() {switch (cmdChar) {case 'A': // 用户输入控制指令字符为自动运行字符'A'systemMode = AUTO; // 将当前运行模式控制变量设置为AUTObreak;case 'M': // 用户输入控制指令字符为自动运行字符'M'systemMode = MAN; // 将当前运行模式控制变量设置为手动tyler_2.stop(); // 切换为手动模式后自动停车cmdChar = '5'; // 并且将控制指令字符设置为'5'（停车字符）break;case 'G': // 用户输入控制指令字符为自动运行字符'G'systemMode = GEST; // 将当前运行模式控制变量设置为体感模式tyler_2.stop(); // 切换为体感模式后自动停车cmdChar = '5'; // 并且将控制指令字符设置为'5'（停车字符）break;}if (systemMode == MAN || systemMode == GEST ) { // 如果当前运行模式为手动或体感manMode(); // 则使用手动控制函数控制太乐1号（体感和手动模式的控制字符相同）} else if (systemMode == AUTO) { // 如果当前运行模式为自动autoMode(); // 则使用自动控制函数控制太乐1号}// modeReport(); // 输出运行模式信息
}// 太乐1号手动控制函数
void manMode() {switch (cmdChar) {case '8': // 前进tyler_2.forward();break;case '2': // 后退tyler_2.backward();break;case '4': //左转tyler_2.turnL();break;case '6': //右转tyler_2.turnR();break;case '5': //停止tyler_2.stop();break;case '7': //左前tyler_2.forwardL();break;case '9': //右前tyler_2.forwardR();break;case '1': //右后tyler_2.backwardR();break;case '3': //左后tyler_2.backwardL();break;}}// 太乐1号自动控制函数
void autoMode() {if (cmdChar == '5') { // 如果控制字符为'5'停止tyler_2.stop(); // 太乐1号停止tyler_2.setHeadPos(90); // 头部舵机恢复向前delay(50);} else { // 如果控制字符不是'5'停止delay(50); // 提高系统稳定性等待int frontDist = tyler_2.getDistance(); // 检查前方距离if (frontDist >= OK_DIST) { // 如果检测前方距离读数大于等于允许距离参数tyler_2.forward(); // 太乐1号向前} else { // 如果检测前方距离小于允许距离参数tyler_2.stop(); // 太乐1号停止// autoTurn(); // 检测左右侧距离并做出自动转向int leftDistance = look(175);tyler_2.setHeadPos(90); // 头部舵机恢复向前delay(100);int rightDistance = look(5);tyler_2.setHeadPos(90); // 头部舵机恢复向前delay(100);//检查左右距离并做出转向决定if ( rightDistance < OK_DIST && leftDistance < OK_DIST) { // 如果左右方向距离均小于允许距离// Serial.println("Turn back");turnBack(); // 掉头} else if ( rightDistance >= leftDistance) { // 如果右边距离大于左边距离// Serial.println("Turn Right");turnR90(); // 右转90度} else { // 如果左边距离大于右边距离// Serial.println("Turn Left");turnL90(); // 左转90度}}}
}
//检测距离
int look(uint8_t angle) {tyler_2.setHeadPos(angle);delay(500);int Dist = readDistance();// Serial.print(angle);// Serial.print("度角距离 = "); Serial.println(Dist);delay(100);return Dist;
}
// 检查左右方向距离并返回专项方向
void autoTurn() {// 检查右侧距离tyler_2.setHeadPos(5);delay(500);int rightDist = readDistance();delay(100);tyler_2.setHeadPos(175);delay(500);int leftDist = readDistance();delay(100);//将头部调整到正前方tyler_2.setHeadPos(90);delay(500);//检查左右距离并做出转向决定if ( rightDist < OK_DIST && leftDist < OK_DIST) { // 如果左右方向距离均小于允许距离turnBack(); // 掉头return;} else if ( rightDist >= leftDist) { // 如果右边距离大于左边距离turnR90(); // 右转90度return;} else { // 如果左边距离大于右边距离turnL90(); // 左转90度return;}
}// 左转90度
void turnL90() {tyler_2.turnL();delay(TURN_LEFT_90);
}// 右转90度
void turnR90() {tyler_2.turnR();delay(TURN_RIGHT_90);
}// 掉头
void turnBack() {tyler_2.turnL();delay(TURN_BACK);
}int readDistance() {delay(50);int cm = tyler_2.getDistance();//Serial.println(cm);if (cm == 0){cm = MAX_DISTANCE;}return cm;
}
/*控制指令字符模式控制AUTO --- 自动避障模式MAN --- 人工控制模式GEST --- 体感控制模式运行控制8 --- 前进2 --- 后退4 --- 左转6 --- 右转5 --- 停车7 --- 左前9 --- 右前1 --- 左后3 --- 右后A --- 自动模式M --- 手动模式G --- 体感模式
*/
// 通过串口输出运行模式信息
void modeReport() {if (cmdCharSave != cmdChar) {cmdCharSave = cmdChar;if (systemMode == MAN) {Serial.println("tyler_2: MANUAL Mode");opReport(); // 通过串口输出手动模式下的操作指令} else if (systemMode == AUTO) {Serial.println("tyler_2: AUTO Mode");} else if (systemMode == GEST) {Serial.println("tyler_2: GEST Mode");opReport(); // 通过串口输出体感模式下的操作指令}}
}// 通过串口输出当前操作信息
void opReport() {switch (cmdChar) {case '8':Serial.println("tyler_2: FORWARD");break;case '2':Serial.println("tyler_2: BACKWARD");break;case '4':Serial.println("tyler_2: TURN LEFT");break;case '6':Serial.println("tyler_2: TURN RIGHT");break;case '5':Serial.println("tyler_2: STOP");break;case '7':Serial.println("tyler_2: FORWARD LEFT");break;case '9':Serial.println("tyler_2: FORWARD RIGHT");break;case '1':Serial.println("tyler_2: BACKWARD LEFT");break;case '3':Serial.println("tyler_2: BACKWARD RIGHT");break;}
}
tyler_2.h文件
此部分主要修改了auto模式部分的代码，并增加了look函数，
#ifndef TYLER_2_H_
#define TYLER_2_H_#include "Arduino.h"
#include <AFMotor.h>
#include <NewPing.h>
// #include <Servo.h> //不调用此库，因为有雷达的原因，改为程序控制，防止舵机抖动。#define DEFAULT_SPEED 180 //默认太乐1号行动速度，100~255，速度过快使雷达的反应变慢，容易撞墙
#define MAX_DISTANCE 200 //定义超声波信号发射的最大距离为200
// 太乐1号类// class NewPing;
class Tyler_2{public:// 只提供车轮电机方向设置参数的构造函数
/* Tyler_2(bool dir1, bool dir2, bool dir3, bool dir4);// 提供车轮电机方向设置参数，车轮电机速度参数的构造函数Tyler_2(bool dir1, bool dir2, bool dir3, bool dir4, byte motorSpeed); */// 提供车轮电机方向设置参数，车轮电机速度参数， 测距传感器引脚参数的构造函数Tyler_2(bool dir1, bool dir2, bool dir3, bool dir4, byte motorSpeed, uint8_t trigPin, uint8_t echoPin,byte servoPin,unsigned int max_cm_distance=MAX_DISTANCE);// 提供车轮电机方向设置参数，车轮电机速度参数， 测距传感器引脚参数以及舵机控制引脚参数的构造函数// Tyler_2(bool dir1, bool dir2, bool dir3, bool dir4, byte motorSpeed, int trigPin, int echoPin, int servoPin);void forward(); // 前进void backward(); // 后退void turnL(); // 左转void turnR(); // 右转void forwardL(); // 左前void forwardR(); // 右前void backwardL(); // 左后void backwardR(); // 右后 void stop(); // 停车int getDistance(); // 获取距离传感器读数void setHeadPos(int pos); // 设定舵机角度int getHeadPos(); // 获取舵机角度// void headServoIni(); // 舵机初始化 acktomas修改private:void dcMotorIni(bool dir1, bool dir2, bool dir3, bool dir4); // 车轮电机初始化设置AF_DCMotor* dcMotor1 = new AF_DCMotor(1); // 车轮电机1AF_DCMotor* dcMotor2 = new AF_DCMotor(2); // 车轮电机2AF_DCMotor* dcMotor3 = new AF_DCMotor(3); // 车轮电机3AF_DCMotor* dcMotor4 = new AF_DCMotor(4); // 车轮电机4// Servo headServo; // 建立头部舵机对象,acktomas修改int headServoPin; // 舵机控制引脚byte dcMotor1Forward; // 车轮电机1正转参数byte dcMotor1Backward; // 车轮电机1反转参数byte dcMotor2Forward; // 车轮电机2正转参数byte dcMotor2Backward; // 车轮电机2反转参数byte dcMotor3Forward; // 车轮电机3正转参数byte dcMotor3Backward; // 车轮电机3反转参数byte dcMotor4Forward; // 车轮电机4正转参数byte dcMotor4Backward; // 车轮电机4反转参数 int hcTrig; // 超声测距传感器Trig引脚int hcEcho; // 超声测距传感器Echo引脚long duration, cm; // 超声测距传感器用变量uint8_t lastServoAngle;NewPing sonar;
};
#endif
tyler_2.cpp
#include "Tyler_2.h"
//#include <NewPing.h>// 只提供车轮电机方向设置参数的构造函数
/* Tyler_2::Tyler_2(bool dir1, bool dir2, bool dir3, bool dir4):sonar(1, 1, 1){dcMotor1->setSpeed(DEFAULT_SPEED);dcMotor2->setSpeed(DEFAULT_SPEED);dcMotor3->setSpeed(DEFAULT_SPEED);dcMotor4->setSpeed(DEFAULT_SPEED);dcMotorIni( dir1, dir2, dir3, dir4);
}// 提供车轮电机方向设置参数，车轮电机速度参数的构造函数
Tyler_2::Tyler_2(bool dir1, bool dir2, bool dir3, bool dir4, byte motorSpeed):sonar(1, 1, 1){dcMotor1->setSpeed(motorSpeed);dcMotor2->setSpeed(motorSpeed);dcMotor3->setSpeed(motorSpeed);dcMotor4->setSpeed(motorSpeed);dcMotorIni( dir1, dir2, dir3, dir4);} */// 提供车轮电机方向设置参数，车轮电机速度参数， 测距传感器引脚参数的构造函数
Tyler_2::Tyler_2(bool dir1, bool dir2, bool dir3, bool dir4, byte motorSpeed, uint8_t trigPin, uint8_t echoPin,byte servoPin,unsigned int max_cm_distance=MAX_DISTANCE):sonar(trigPin, echoPin, max_cm_distance){headServoPin = servoPin;hcTrig = trigPin;hcEcho = echoPin;dcMotor1->setSpeed(motorSpeed);dcMotor2->setSpeed(motorSpeed);dcMotor3->setSpeed(motorSpeed);dcMotor4->setSpeed(motorSpeed);dcMotorIni( dir1, dir2, dir3, dir4);pinMode(trigPin, OUTPUT);pinMode(echoPin, INPUT);}// 提供车轮电机方向设置参数，车轮电机速度参数， 测距传感器引脚参数以及舵机控制引脚参数的构造函数
/* Tyler_2::Tyler_2(bool dir1, bool dir2, bool dir3, bool dir4, byte motorSpeed, int trigPin, int echoPin, int servoPin){headServoPin = servoPin;hcTrig = trigPin;hcEcho = echoPin;dcMotor1->setSpeed(motorSpeed);dcMotor2->setSpeed(motorSpeed);dcMotor3->setSpeed(motorSpeed);dcMotor4->setSpeed(motorSpeed);dcMotorIni( dir1, dir2, dir3, dir4);pinMode(trigPin, OUTPUT);pinMode(echoPin, INPUT);
} */// 设置舵机位置
void Tyler_2::setHeadPos(int angle){for (int i = 0; i < 50; i++) {int pulsewidth = (angle * 11) + 500; //将角度转化为500-2480的脉宽值digitalWrite(headServoPin, HIGH); //将舵机接口电平至高delayMicroseconds(pulsewidth); //延时脉宽值的微秒数digitalWrite(headServoPin, LOW); //将舵机接口电平至低delayMicroseconds(20000 - pulsewidth);}lastServoAngle = angle;// Serial.println(angle);
}// 获取舵机位置
int Tyler_2::getHeadPos(){// return headServo.read(); return lastServoAngle;
}// 读取传感器距离读数（单位为厘米）
int Tyler_2::getDistance(){/* digitalWrite(hcTrig, LOW);delayMicroseconds(5);digitalWrite(hcTrig, HIGH);delayMicroseconds(10);digitalWrite(hcTrig, LOW);duration = pulseIn(hcEcho, HIGH);cm = (duration/2) / 29.1; */delay(50);int cm = sonar.ping_cm();if (cm == 0){cm = MAX_DISTANCE;}return cm;
}// 车轮电机初始化(设置各个车轮转动方向，使其符合程序控制需要)
void Tyler_2::dcMotorIni(bool dir1, bool dir2, bool dir3, bool dir4){if (dir1 == 1){dcMotor1Forward = FORWARD;dcMotor1Backward = BACKWARD;} else {dcMotor1Forward = BACKWARD;dcMotor1Backward = FORWARD;}if (dir2 == 1){dcMotor2Forward = FORWARD;dcMotor2Backward = BACKWARD;} else {dcMotor2Forward = BACKWARD;dcMotor2Backward = FORWARD;} if (dir3 == 1){dcMotor3Forward = FORWARD;dcMotor3Backward = BACKWARD;} else {dcMotor3Forward = BACKWARD;dcMotor3Backward = FORWARD;}if (dir4 == 1){dcMotor4Forward = FORWARD;dcMotor4Backward = BACKWARD;} else {dcMotor4Forward = BACKWARD;dcMotor4Backward = FORWARD;}
}// 前进
void Tyler_2::forward(){ dcMotor1->run(dcMotor1Forward);dcMotor2->run(dcMotor2Forward); dcMotor3->run(dcMotor3Forward);dcMotor4->run(dcMotor4Forward);
}// 后退
void Tyler_2::backward(){dcMotor1->run(dcMotor1Backward);dcMotor2->run(dcMotor2Backward);dcMotor3->run(dcMotor3Backward);dcMotor4->run(dcMotor4Backward);
}// 左转
void Tyler_2::turnL(){dcMotor1->run(dcMotor1Forward);dcMotor2->run(dcMotor2Forward);dcMotor3->run(dcMotor3Backward);dcMotor4->run(dcMotor4Backward);
}// 右转
void Tyler_2::turnR(){dcMotor1->run(dcMotor1Backward);dcMotor2->run(dcMotor2Backward);dcMotor3->run(dcMotor3Forward);dcMotor4->run(dcMotor4Forward);
}// 左前
void Tyler_2::forwardL(){dcMotor1->run(dcMotor1Forward); dcMotor2->run(dcMotor2Forward); dcMotor3->run(RELEASE);dcMotor4->run(RELEASE); }// 右前
void Tyler_2::forwardR(){dcMotor1->run(RELEASE); dcMotor2->run(RELEASE); dcMotor3->run(dcMotor3Forward);dcMotor4->run(dcMotor4Forward);
}// 左后
void Tyler_2::backwardL(){dcMotor1->run(RELEASE); dcMotor2->run(RELEASE); dcMotor3->run(dcMotor3Backward);dcMotor4->run(dcMotor4Backward);
}// 右后
void Tyler_2::backwardR(){dcMotor1->run(dcMotor1Backward); dcMotor2->run(dcMotor2Backward); dcMotor3->run(RELEASE);dcMotor4->run(RELEASE);
}// 停止
void Tyler_2::stop(){dcMotor1->run(RELEASE);dcMotor2->run(RELEASE);dcMotor3->run(RELEASE);dcMotor4->run(RELEASE);
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