一、概述

二、机器人平台设计之arduino基础

三、机器人平台设计之电机驱动

/** 电机转动控制* 1.定义接线中电机对应的引脚* 2.setup 中设置引脚为输出模式* 3.loop中控制电机转动* */int DIRA = 4;
int PWMA = 5;void setup() {//两个引脚都设置为 OUTPUTpinMode(DIRA,OUTPUT);pinMode(PWMA,OUTPUT);
}void loop() {//先正向转动3秒digitalWrite(DIRA,HIGH);analogWrite(PWMA,100);delay(3000);//停止3秒digitalWrite(DIRA,HIGH);analogWrite(PWMA,0);delay(3000);//再反向转动3秒digitalWrite(DIRA,LOW);analogWrite(PWMA,100);delay(3000);//停止3秒digitalWrite(DIRA,LOW);analogWrite(PWMA,0);delay(3000);/** 注意: * 1.可以通过将DIRA设置为HIGH或LOW来控制电机转向，但是哪个标志位正转或反转需要根据需求判断，转向是相对的。* 2.PWM的取值为 [0,255],该值可自己设置。* */}

/** 测速实现:*  阶段1:脉冲数统计*  阶段2:速度计算* * 阶段1:*  1.定义所使用的中断引脚,以及计数器(使用 volatile 修饰)*  2.setup 中设置波特率，将引脚设置为输入模式*  3.使用 attachInterupt() 函数为引脚添加中断出发时机以及中断函数*  4.中断函数编写计算算法，并打印*    A.单频统计只需要统计单相上升沿或下降沿*    B.2倍频统计需要统计单相的上升沿和下降沿*    C.4倍频统计需要统计两相的上升沿和下降沿*  5.上传并查看结果*  * */
int motor_A = 21;//中端口是2
int motor_B = 20;//中断口是3
volatile int count = 0;//如果是正转，那么每计数一次自增1，如果是反转，那么每计数一次自减1 void count_A(){//单频计数实现//手动旋转电机一圈，输出结果为 一圈脉冲数 * 减速比/*if(digitalRead(motor_A) == HIGH){if(digitalRead(motor_B) == LOW){//A 高 B 低count++;  } else {//A 高 B 高count--;  }}*///2倍频计数实现//手动旋转电机一圈，输出结果为 一圈脉冲数 * 减速比 * 2if(digitalRead(motor_A) == HIGH){if(digitalRead(motor_B) == HIGH){//A 高 B 高count++;  } else {//A 高 B 低count--;  }} else {if(digitalRead(motor_B) == LOW){//A 低 B 低count++;  } else {//A 低 B 高count--;  }  }}//与A实现类似
//4倍频计数实现
//手动旋转电机一圈，输出结果为 一圈脉冲数 * 减速比 * 4
void count_B(){if(digitalRead(motor_B) == HIGH){if(digitalRead(motor_A) == LOW){//B 高 A 低count++;} else {//B 高 A 高count--;}} else {if(digitalRead(motor_A) == HIGH){//B 低 A 高count++;} else {//B 低 A 低count--;}}}void setup() {Serial.begin(57600);//设置波特率  pinMode(motor_A,INPUT);pinMode(motor_B,INPUT);attachInterrupt(2,count_A,CHANGE);//当电平发生改变时触发中断函数//四倍频统计需要为B相也添加中断attachInterrupt(3,count_B,CHANGE);
}void loop() {//测试计数器输出delay(2000);Serial.println(count);}

int reducation = 90;//减速比，根据电机参数设置，比如 15 | 30 | 60
int pulse = 11; //编码器旋转一圈产生的脉冲数该值需要参考商家电机参数
int per_round = pulse * reducation * 4;//车轮旋转一圈产生的脉冲数 
long start_time = millis();//一个计算周期的开始时刻，初始值为 millis();
long interval_time = 50;//一个计算周期 50ms
double current_vel;//获取当前转速的函数
void get_current_vel(){long right_now = millis();  long past_time = right_now - start_time;//计算逝去的时间if(past_time >= interval_time){//如果逝去时间大于等于一个计算周期//1.禁止中断noInterrupts();//2.计算转速 转速单位可以是秒，也可以是分钟... 自定义即可current_vel = (double)count / per_round / past_time * 1000 * 60;//3.重置计数器count = 0;//4.重置开始时间start_time = right_now;//5.重启中断interrupts();Serial.println(current_vel);}
}void loop() {delay(10);get_current_vel();}

/** PID 调速实现:* 1.代码准备，复制并修改电机控制以及测速代码* 2.包含PID头文件* 3.创建PID对象* 4.在setup中启用自动调试* 5.调试并更新PWM* */#include <PID_v1.h> int DIRA = 4;
int PWMA = 5;int motor_A = 21;//中端口是2
int motor_B = 20;//中断口是3
volatile int count = 0;//如果是正转，那么每计数一次自增1，如果是反转，那么每计数一次自减1 void count_A(){//单频计数实现//手动旋转电机一圈，输出结果为 一圈脉冲数 * 减速比/*if(digitalRead(motor_A) == HIGH){if(digitalRead(motor_B) == LOW){//A 高 B 低count++;  } else {//A 高 B 高count--;  }}*///2倍频计数实现//手动旋转电机一圈，输出结果为 一圈脉冲数 * 减速比 * 2if(digitalRead(motor_A) == HIGH){if(digitalRead(motor_B) == HIGH){//A 高 B 高count++;  } else {//A 高 B 低count--;  }} else {if(digitalRead(motor_B) == LOW){//A 低 B 低count++;  } else {//A 低 B 高count--;  }  }}//与A实现类似
//4倍频计数实现
//手动旋转电机一圈，输出结果为 一圈脉冲数 * 减速比 * 4
void count_B(){if(digitalRead(motor_B) == HIGH){if(digitalRead(motor_A) == LOW){//B 高 A 低count++;} else {//B 高 A 高count--;}} else {if(digitalRead(motor_A) == HIGH){//B 低 A 高count++;} else {//B 低 A 低count--;}}}int reducation = 90;//减速比，根据电机参数设置，比如 15 | 30 | 60
int pulse = 11; //编码器旋转一圈产生的脉冲数该值需要参考商家电机参数
int per_round = pulse * reducation * 4;//车轮旋转一圈产生的脉冲数 
long start_time = millis();//一个计算周期的开始时刻，初始值为 millis();
long interval_time = 50;//一个计算周期 50ms
double current_vel;//获取当前转速的函数
void get_current_vel(){long right_now = millis();  long past_time = right_now - start_time;//计算逝去的时间if(past_time >= interval_time){//如果逝去时间大于等于一个计算周期//1.禁止中断noInterrupts();//2.计算转速 转速单位可以是秒，也可以是分钟... 自定义即可current_vel = (double)count / per_round / past_time * 1000 * 60;//3.重置计数器count = 0;//4.重置开始时间start_time = right_now;//5.重启中断interrupts();Serial.println(current_vel);}
}//-------------------------------------PID-------------------------------------------
//创建 PID 对象
//1.当前转速 2.计算输出的pwm 3.目标转速 4.kp 5.ki 6.kd 7.当输入与目标值出现偏差时，向哪个方向控制
double pwm;//电机驱动的PWM值
double target = 80;
double kp=1.5, ki=3.0, kd=0.1;
PID pid(&current_vel,&pwm,&target,kp,ki,kd,DIRECT);//速度更新函数
void update_vel(){//获取当前速度get_current_vel();pid.Compute();//计算需要输出的PWMdigitalWrite(DIRA,HIGH);analogWrite(PWMA,pwm);}void setup() {Serial.begin(57600);//设置波特率  pinMode(18,INPUT);pinMode(19,INPUT);//两个电机驱动引脚都设置为 OUTPUTpinMode(DIRA,OUTPUT);pinMode(PWMA,OUTPUT);attachInterrupt(2,count_A,CHANGE);//当电平发生改变时触发中断函数//四倍频统计需要为B相也添加中断attachInterrupt(3,count_B,CHANGE);pid.SetMode(AUTOMATIC);
}void loop() {delay(10);update_vel();}

四、机器人平台设计之传感器