1.HW-096 4路循迹模块(红外发射器和红外接收器)

输出信号:TTL电平(可直接连接单片机I/0号,感应到传感器反射回来的红外光时,红指示灯亮,输出低电平;没有红外光时,指示灯不亮,输出高电平。)

2.L298N电机驱动模块双继电器驱动4线2相电机

1:驱动步进电机
驱动普通4线2相电机 接法如图所示
使能ENA ENB 之后
从IN1–IN4输入如下驱动时序,即可控制步进电机的转速和方向

 

 

3.arduino uno开发板

成品

 

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。

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

​​​​​​​其中中间两路巡线是一直在黑线上,小车会直行,当任意一个出来,则小车会自动纠正,如果最外面的检测到黑线,则小车以更大速度纠正到正确黑线上面

 以上为处理直线、小弯、直角、锐角的传感器状态分析。

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,

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

/**
* @par Copyright (C): 2010-2019, Shenzhen Yahboom Tech
* @file         tracking.c
* @author       Danny
* @version      V1.0
* @date         2017.07.26
* @brief        巡线实验
* @details
* @par History  见如下说明
*
*/
int Left_motor_go = 8;        //左电机前进 AIN1
int Left_motor_back = 7;      //左电机后退 AIN2

int Right_motor_go = 2;       //右电机前进 BIN1
int Right_motor_back = 4;     //右电机后退 BIN2

int Left_motor_pwm = 6;       //左电机控速 PWMA
int Right_motor_pwm = 5;      //右电机控速 PWMB

int key = A0;                 //定义按键为arduino的模拟口A0

//循迹红外引脚定义
//TrackSensorLeftPin1 TrackSensorLeftPin2 TrackSensorRightPin1 TrackSensorRightPin2
//      A2                  A1                  A3                   A4
const int TrackSensorLeftPin1  =  A2;  //定义左边第一个循迹红外传感器引脚为A2
const int TrackSensorLeftPin2  =  A1;  //定义左边第二个循迹红外传感器引脚为A1
const int TrackSensorRightPin1 =  A3;  //定义右边第一个循迹红外传感器引脚为A3
const int TrackSensorRightPin2 =  A4;  //定义右边第二个循迹红外传感器引脚为A4

//定义各个循迹红外引脚采集的数据的变量
int TrackSensorLeftValue1;
int TrackSensorLeftValue2;
int TrackSensorRightValue1;
int TrackSensorRightValue2;

/**
* Function       setup
* @author        Danny
* @date          2017.07.25
* @brief         初始化配置
* @param[in]     void
* @retval        void
* @par History   无
*/
void setup()
{
  //初始化电机驱动IO口为输出方式
  pinMode(Left_motor_go, OUTPUT);
  pinMode(Left_motor_back, OUTPUT);
  pinMode(Right_motor_go, OUTPUT);
  pinMode(Right_motor_back, OUTPUT);

  //定义按键接口为输入接口
  pinMode(key, INPUT);

  //定义四路循迹红外传感器为输入接口
  pinMode(TrackSensorLeftPin1, INPUT);
  pinMode(TrackSensorLeftPin2, INPUT);
  pinMode(TrackSensorRightPin1, INPUT);
  pinMode(TrackSensorRightPin2, INPUT);

  //按键初始化为高电平
  digitalWrite(key, HIGH);

  //四路循迹红外传感器初始化为高电平
  digitalWrite(TrackSensorLeftPin1, HIGH);
  digitalWrite(TrackSensorLeftPin2, HIGH);
  digitalWrite(TrackSensorRightPin1, HIGH);
  digitalWrite(TrackSensorRightPin2, HIGH);

  //调用按键扫描函数
  key_scan();
}

/**
* Function       run
* @author        Danny
* @date          2017.07.26
* @brief         小车前进
* @param[in1]    left_speed:左轮速度
* @param[in2]    right_speed:右轮速度
* @param[out]    void
* @retval        void
* @par History   无
*/
void run(int left_speed, int right_speed)
{
  //左电机前进
  digitalWrite(Left_motor_go, HIGH);   //左电机前进使能
  digitalWrite(Left_motor_back, LOW);  //左电机后退禁止
  analogWrite(Left_motor_pwm, left_speed );

  //右电机前进
  digitalWrite(Right_motor_go, HIGH);  //右电机前进使能
  digitalWrite(Right_motor_back, LOW); //右电机后退禁止
  analogWrite(Right_motor_pwm, right_speed);
}

/**
* Function       brake
* @author        Danny
* @date          2017.07.25
* @brief         小车刹车
* @param[in]     time:延时时间
* @param[out]    void
* @retval        void
* @par History   无
*/
void brake(int time)
{
  digitalWrite(Left_motor_go, LOW);
  digitalWrite(Left_motor_back, LOW);
  digitalWrite(Right_motor_go, LOW);
  digitalWrite(Right_motor_back, LOW);

  delay(time * 100);
}

/**
* Function       left
* @author        Danny
* @date          2017.07.25
* @brief         小车左转(左轮不动,右轮前进)
* @param[in1]    left_speed:左轮速度
* @param[in2]    right_speed:右轮速度
* @param[out]    void
* @retval        void
* @par History   无
*/
void left(int left_speed, int right_speed)
{
  //左电机停止
  digitalWrite(Left_motor_go, LOW);    //左电机前进禁止
  digitalWrite(Left_motor_back, LOW);  //左电机后退禁止
  analogWrite(Left_motor_pwm, left_speed);

  //右电机前进
  digitalWrite(Right_motor_go, HIGH);  //右电机前进使能
  digitalWrite(Right_motor_back, LOW); //右电机后退禁止
  analogWrite(Right_motor_pwm, right_speed);
}

/**
* Function       right
* @author        Danny
* @date          2017.07.25
* @brief         小车右转(右轮不动,左轮前进)
* @param[in1]    left_speed:左轮速度
* @param[in2]    right_speed:右轮速度
* @param[out]    void
* @retval        void
* @par History   无
*/
void right(int left_speed, int right_speed)
{
  //左电机前进
  digitalWrite(Left_motor_go, HIGH);   //左电机前进使能
  digitalWrite(Left_motor_back, LOW);  //左电机后退禁止
  analogWrite(Left_motor_pwm, left_speed);

  //右电机停止
  digitalWrite(Right_motor_go, LOW);   //右电机前进禁止
  digitalWrite(Right_motor_back, LOW); //右电机后退禁止
  analogWrite(Right_motor_pwm, right_speed);
}

/**
* Function       spin_left
* @author        Danny
* @date          2017.07.25
* @brief         小车原地左转(左轮后退,右轮前进)
* @param[in1]    left_speed:左轮速度
* @param[in2]    right_speed:右轮速度
* @param[out]    void
* @retval        void
* @par History   无
*/
void spin_left(int left_speed, int right_speed)
{
  //左电机后退
  digitalWrite(Left_motor_go, LOW);     //左电机前进禁止
  digitalWrite(Left_motor_back, HIGH);  //左电机后退使能
  analogWrite(Left_motor_pwm, left_speed);

  //右电机前进
  digitalWrite(Right_motor_go, HIGH);  //右电机前进使能
  digitalWrite(Right_motor_back, LOW); //右电机后退禁止
  analogWrite(Right_motor_pwm, right_speed);
}

/**
* Function       spin_right
* @author        Danny
* @date          2017.07.25
* @brief         小车原地右转(右轮后退,左轮前进)
* @param[in1]    left_speed:左轮速度
* @param[in2]    right_speed:右轮速度
* @param[out]    void
* @retval        void
* @par History   无
*/
void spin_right(int left_speed, int right_speed)
{
  //左电机前进
  digitalWrite(Left_motor_go, HIGH);    //左电机前进使能
  digitalWrite(Left_motor_back, LOW);   //左电机后退禁止
  analogWrite(Left_motor_pwm, left_speed);

  //右电机后退
  digitalWrite(Right_motor_go, LOW);    //右电机前进禁止
  digitalWrite(Right_motor_back, HIGH); //右电机后退使能
  analogWrite(Right_motor_pwm, right_speed);
}

/**
* Function       back
* @author        Danny
* @date          2017.07.25
* @brief         小车后退
* @param[in]     time:延时时间
* @param[out]    void
* @retval        void
* @par History   无
*/
void back(int time)
{
  //左电机后退
  digitalWrite(Left_motor_go, LOW);     //左电机前进禁止
  digitalWrite(Left_motor_back, HIGH);  //左电机后退使能
  analogWrite(Left_motor_pwm, 40);

  //右电机后退
  digitalWrite(Right_motor_go, LOW);    //右电机前进禁止
  digitalWrite(Right_motor_back, HIGH); //右电机后退使能
  analogWrite(Right_motor_pwm, 40);

  delay(time );
}

/**
* Function       key_scan
* @author        Danny
* @date          2017.07.25
* @brief         按键检测(包含软件按键去抖)
* @param[in]     void
* @param[out]    void
* @retval        void
* @par History   无
*/
void key_scan()
{
  while (digitalRead(key));       //当按键没有被按下一直循环
  while (!digitalRead(key))       //当按键被按下时
  {
    delay(10);                      //延时10ms
    if (digitalRead(key)  ==  LOW)//第二次判断按键是否被按下
    {
      delay(100);
      while (!digitalRead(key));  //判断按键是否被松开
    }
  }
}

/**
* Function       loop
* @author        Danny
* @date          2017.07.25
* @brief         先调用setup初始化配置里面的按键扫描函数,
*                循迹模式开启
* @param[in]     void
* @retval        void
* @par History   无
*/
void loop()
{
  //检测到黑线时循迹模块相应的指示灯亮,端口电平为LOW
  //未检测到黑线时循迹模块相应的指示灯灭,端口电平为HIGH
  TrackSensorLeftValue1  = digitalRead(TrackSensorLeftPin1);
  TrackSensorLeftValue2  = digitalRead(TrackSensorLeftPin2);
  TrackSensorRightValue1 = digitalRead(TrackSensorRightPin1);
  TrackSensorRightValue2 = digitalRead(TrackSensorRightPin2);

  //四路循迹引脚电平状态
  // 0 0 X 0
  // 1 0 X 0
  // 0 1 X 0
  //以上6种电平状态时小车原地右转,速度为250,延时80ms
  //处理右锐角和右直角的转动
  if ( (TrackSensorLeftValue1 == LOW || TrackSensorLeftValue2 == LOW) &&  TrackSensorRightValue2 == LOW)
  {
    spin_right(250, 250);
    delay(80);
  }
  //四路循迹引脚电平状态
  // 0 X 0 0       
  // 0 X 0 1 
  // 0 X 1 0       
  //处理左锐角和左直角的转动
  else if ( TrackSensorLeftValue1 == LOW && (TrackSensorRightValue1 == LOW ||  TrackSensorRightValue2 == LOW))
  {
    spin_left(250, 250);
    delay(80);
  }
  // 0 X X X
  //最左边检测到
  else if ( TrackSensorLeftValue1 == LOW)
  {
    spin_left(150, 150);
   //delay(2);
  }
  // X X X 0
  //最右边检测到
  else if ( TrackSensorRightValue2 == LOW )
  {
    spin_right(150, 150);
    //delay(2);
  }
  //四路循迹引脚电平状态
  // X 0 1 X
  //处理左小弯
  else if ( TrackSensorLeftValue2 == LOW && TrackSensorRightValue1 == HIGH)
  {
    left(0, 220);
  }
  //四路循迹引脚电平状态
  // X 1 0 X  
  //处理右小弯
  else if (TrackSensorLeftValue2 == HIGH && TrackSensorRightValue1 == LOW)
  {
    right(220, 0);
  }
  //四路循迹引脚电平状态
  // X 0 0 X
  //处理直线
  else if (TrackSensorLeftValue2 == LOW && TrackSensorRightValue1 == LOW)
  {
    run(255, 255);
  }
  //当为1 1 1 1时小车保持上一个小车运行状态
}

/**
* @par Copyright (C): 2010-2019, Shenzhen Yahboom Tech
* @file         tracking.c
* @author       Danny
* @version      V1.0
* @date         2017.07.26
* @brief        巡线实验
* @details
* @par History  见如下说明
*
*/
int Left_motor_go = 8;        //左电机前进 AIN1
int Left_motor_back = 7;      //左电机后退 AIN2

int Right_motor_go = 2;       //右电机前进 BIN1
int Right_motor_back = 4;     //右电机后退 BIN2

int Left_motor_pwm = 6;       //左电机控速 PWMA
int Right_motor_pwm = 5;      //右电机控速 PWMB

int key = A0;                 //定义按键为arduino的模拟口A0

//循迹红外引脚定义
//TrackSensorLeftPin1 TrackSensorLeftPin2 TrackSensorRightPin1 TrackSensorRightPin2
//      A2                  A1                  A3                   A4
const int TrackSensorLeftPin1  =  A2;  //定义左边第一个循迹红外传感器引脚为A2
const int TrackSensorLeftPin2  =  A1;  //定义左边第二个循迹红外传感器引脚为A1
const int TrackSensorRightPin1 =  A3;  //定义右边第一个循迹红外传感器引脚为A3
const int TrackSensorRightPin2 =  A4;  //定义右边第二个循迹红外传感器引脚为A4

//定义各个循迹红外引脚采集的数据的变量
int TrackSensorLeftValue1;
int TrackSensorLeftValue2;
int TrackSensorRightValue1;
int TrackSensorRightValue2;

/**
* Function       setup
* @author        Danny
* @date          2017.07.25
* @brief         初始化配置
* @param[in]     void
* @retval        void
* @par History   无
*/
void setup()
{
  //初始化电机驱动IO口为输出方式
  pinMode(Left_motor_go, OUTPUT);
  pinMode(Left_motor_back, OUTPUT);
  pinMode(Right_motor_go, OUTPUT);
  pinMode(Right_motor_back, OUTPUT);

  //定义按键接口为输入接口
  pinMode(key, INPUT);

  //定义四路循迹红外传感器为输入接口
  pinMode(TrackSensorLeftPin1, INPUT);
  pinMode(TrackSensorLeftPin2, INPUT);
  pinMode(TrackSensorRightPin1, INPUT);
  pinMode(TrackSensorRightPin2, INPUT);

  //按键初始化为高电平
  digitalWrite(key, HIGH);

  //四路循迹红外传感器初始化为高电平
  digitalWrite(TrackSensorLeftPin1, HIGH);
  digitalWrite(TrackSensorLeftPin2, HIGH);
  digitalWrite(TrackSensorRightPin1, HIGH);
  digitalWrite(TrackSensorRightPin2, HIGH);

  //调用按键扫描函数
  key_scan();
}

/**
* Function       run
* @author        Danny
* @date          2017.07.26
* @brief         小车前进
* @param[in1]    left_speed:左轮速度
* @param[in2]    right_speed:右轮速度
* @param[out]    void
* @retval        void
* @par History   无
*/
void run(int left_speed, int right_speed)
{
  //左电机前进
  digitalWrite(Left_motor_go, HIGH);   //左电机前进使能
  digitalWrite(Left_motor_back, LOW);  //左电机后退禁止
  analogWrite(Left_motor_pwm, left_speed );

  //右电机前进
  digitalWrite(Right_motor_go, HIGH);  //右电机前进使能
  digitalWrite(Right_motor_back, LOW); //右电机后退禁止
  analogWrite(Right_motor_pwm, right_speed);
}

/**
* Function       brake
* @author        Danny
* @date          2017.07.25
* @brief         小车刹车
* @param[in]     time:延时时间
* @param[out]    void
* @retval        void
* @par History   无
*/
void brake(int time)
{
  digitalWrite(Left_motor_go, LOW);
  digitalWrite(Left_motor_back, LOW);
  digitalWrite(Right_motor_go, LOW);
  digitalWrite(Right_motor_back, LOW);

  delay(time * 100);
}

/**
* Function       left
* @author        Danny
* @date          2017.07.25
* @brief         小车左转(左轮不动,右轮前进)
* @param[in1]    left_speed:左轮速度
* @param[in2]    right_speed:右轮速度
* @param[out]    void
* @retval        void
* @par History   无
*/
void left(int left_speed, int right_speed)
{
  //左电机停止
  digitalWrite(Left_motor_go, LOW);    //左电机前进禁止
  digitalWrite(Left_motor_back, LOW);  //左电机后退禁止
  analogWrite(Left_motor_pwm, left_speed);

  //右电机前进
  digitalWrite(Right_motor_go, HIGH);  //右电机前进使能
  digitalWrite(Right_motor_back, LOW); //右电机后退禁止
  analogWrite(Right_motor_pwm, right_speed);
}

/**
* Function       right
* @author        Danny
* @date          2017.07.25
* @brief         小车右转(右轮不动,左轮前进)
* @param[in1]    left_speed:左轮速度
* @param[in2]    right_speed:右轮速度
* @param[out]    void
* @retval        void
* @par History   无
*/
void right(int left_speed, int right_speed)
{
  //左电机前进
  digitalWrite(Left_motor_go, HIGH);   //左电机前进使能
  digitalWrite(Left_motor_back, LOW);  //左电机后退禁止
  analogWrite(Left_motor_pwm, left_speed);

  //右电机停止
  digitalWrite(Right_motor_go, LOW);   //右电机前进禁止
  digitalWrite(Right_motor_back, LOW); //右电机后退禁止
  analogWrite(Right_motor_pwm, right_speed);
}

/**
* Function       spin_left
* @author        Danny
* @date          2017.07.25
* @brief         小车原地左转(左轮后退,右轮前进)
* @param[in1]    left_speed:左轮速度
* @param[in2]    right_speed:右轮速度
* @param[out]    void
* @retval        void
* @par History   无
*/
void spin_left(int left_speed, int right_speed)
{
  //左电机后退
  digitalWrite(Left_motor_go, LOW);     //左电机前进禁止
  digitalWrite(Left_motor_back, HIGH);  //左电机后退使能
  analogWrite(Left_motor_pwm, left_speed);

  //右电机前进
  digitalWrite(Right_motor_go, HIGH);  //右电机前进使能
  digitalWrite(Right_motor_back, LOW); //右电机后退禁止
  analogWrite(Right_motor_pwm, right_speed);
}

/**
* Function       spin_right
* @author        Danny
* @date          2017.07.25
* @brief         小车原地右转(右轮后退,左轮前进)
* @param[in1]    left_speed:左轮速度
* @param[in2]    right_speed:右轮速度
* @param[out]    void
* @retval        void
* @par History   无
*/
void spin_right(int left_speed, int right_speed)
{
  //左电机前进
  digitalWrite(Left_motor_go, HIGH);    //左电机前进使能
  digitalWrite(Left_motor_back, LOW);   //左电机后退禁止
  analogWrite(Left_motor_pwm, left_speed);

  //右电机后退
  digitalWrite(Right_motor_go, LOW);    //右电机前进禁止
  digitalWrite(Right_motor_back, HIGH); //右电机后退使能
  analogWrite(Right_motor_pwm, right_speed);
}

/**
* Function       back
* @author        Danny
* @date          2017.07.25
* @brief         小车后退
* @param[in]     time:延时时间
* @param[out]    void
* @retval        void
* @par History   无
*/
void back(int time)
{
  //左电机后退
  digitalWrite(Left_motor_go, LOW);     //左电机前进禁止
  digitalWrite(Left_motor_back, HIGH);  //左电机后退使能
  analogWrite(Left_motor_pwm, 40);

  //右电机后退
  digitalWrite(Right_motor_go, LOW);    //右电机前进禁止
  digitalWrite(Right_motor_back, HIGH); //右电机后退使能
  analogWrite(Right_motor_pwm, 40);

  delay(time );
}

/**
* Function       key_scan
* @author        Danny
* @date          2017.07.25
* @brief         按键检测(包含软件按键去抖)
* @param[in]     void
* @param[out]    void
* @retval        void
* @par History   无
*/
void key_scan()
{
  while (digitalRead(key));       //当按键没有被按下一直循环
  while (!digitalRead(key))       //当按键被按下时
  {
    delay(10);	                  //延时10ms
    if (digitalRead(key)  ==  LOW)//第二次判断按键是否被按下
    {
      delay(100);
      while (!digitalRead(key));  //判断按键是否被松开
    }
  }
}

/**
* Function       loop
* @author        Danny
* @date          2017.07.25
* @brief         先调用setup初始化配置里面的按键扫描函数,
*                循迹模式开启
* @param[in]     void
* @retval        void
* @par History   无
*/
void loop()
{
  //检测到黑线时循迹模块相应的指示灯亮,端口电平为LOW
  //未检测到黑线时循迹模块相应的指示灯灭,端口电平为HIGH
  TrackSensorLeftValue1  = digitalRead(TrackSensorLeftPin1);
  TrackSensorLeftValue2  = digitalRead(TrackSensorLeftPin2);
  TrackSensorRightValue1 = digitalRead(TrackSensorRightPin1);
  TrackSensorRightValue2 = digitalRead(TrackSensorRightPin2);

  //四路循迹引脚电平状态
  // 0 0 X 0
  // 1 0 X 0
  // 0 1 X 0
  //以上6种电平状态时小车原地右转,速度为250,延时80ms
  //处理右锐角和右直角的转动
  if ( (TrackSensorLeftValue1 == LOW || TrackSensorLeftValue2 == LOW) &&  TrackSensorRightValue2 == LOW)
  {
    spin_right(250, 250);
    delay(80);
  }
  //四路循迹引脚电平状态
  // 0 X 0 0       
  // 0 X 0 1 
  // 0 X 1 0       
  //处理左锐角和左直角的转动
  else if ( TrackSensorLeftValue1 == LOW && (TrackSensorRightValue1 == LOW ||  TrackSensorRightValue2 == LOW))
  {
    spin_left(250, 250);
    delay(80);
  }
  // 0 X X X
  //最左边检测到
  else if ( TrackSensorLeftValue1 == LOW)
  {
    spin_left(150, 150);
   //delay(2);
  }
  // X X X 0
  //最右边检测到
  else if ( TrackSensorRightValue2 == LOW )
  {
    spin_right(150, 150);
    //delay(2);
  }
  //四路循迹引脚电平状态
  // X 0 1 X
  //处理左小弯
  else if ( TrackSensorLeftValue2 == LOW && TrackSensorRightValue1 == HIGH)
  {
    left(0, 220);
  }
  //四路循迹引脚电平状态
  // X 1 0 X  
  //处理右小弯
  else if (TrackSensorLeftValue2 == HIGH && TrackSensorRightValue1 == LOW)
  {
    right(220, 0);
  }
  //四路循迹引脚电平状态
  // X 0 0 X
  //处理直线
  else if (TrackSensorLeftValue2 == LOW && TrackSensorRightValue1 == LOW)
  {
    run(255, 255);
  }
  //当为1 1 1 1时小车保持上一个小车运行状态
}



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