|
上图为我们今天要完成的目标，看起来很复杂吗？下面我们一起来抽丝剥茧，一步步来完成吧！
一、需要准备哪些物品呢？ 树莓派2代B型、杜邦线、机器人底盘套件、面包板、L298N电机控制器、HC-SR04超声波测距传感器、 1 kΩ，2.2kΩ电阻各一个、LM2577 DC-DC可调升压转换器、3节5号电池支架、万用表、1#飞利浦螺丝刀、小针鼻钳。 二、你需要提前知道什么 这是一个初学者的项目，不需要任何的软件或硬件技能。但是如果你具备Arduino或相关单片机开发的知识基础，这个项目可以在1.5到2小时内完成,。如果这是你的第一个项目，我建议你花点时间看一些入门 Arduino和树莓派的学习视频，然后再开始动手做。 准备工作： 在树莓派2代上安装好Window 10 IoT Core系统。 在PC上安装好Windows 10 系统以及VisualStudio 2015。 开发一个简单的Windows程序来确定准备工作无误。 注意：需要2 - 3小时完成准备工作，但是多数时间是由安装程序自动完成的。 准备物品： 1) 树莓派2代及其标准配件：5V 2A电源，8GBclass10 SD卡以及网线 2) 杜邦线 3) 面包板 4) L298N电动机控制器 5) HC-SR04超声波距离传感器 6) 1 kΩ和2.2 kΩ电阻 7) LM2577直流-直流可调加强电源转换器模块 8) 3节电池座 可选：可装4节电池并带有开关的电池座可选：双面胶带、尼龙搭扣或橡皮筋 工具： 1)万用表 2) 1#飞利浦螺丝刀 3)小针鼻钳 可选：剥皮钳、烙铁、电线包布 树莓派引脚参考图： 三、操作步骤
步骤1：装配机器人底盘 所需时间：30分钟 工具：1#飞利浦螺丝刀；烙铁或电工胶带；可选的剥线器 部件：机器人底盘套件，带开关的4节电池座（可选）
提示：我会将发动机的电线整理到机箱周围，来保证它们不会被车轮缠绕。
对于电池底座，我比较偏向于比较简洁的电源开关。因为我将树莓派直接安装到了电池底座上，所以通过移动电池来关闭电源是比较困难的。电池机箱的安装有几种方法。如果机器人机箱与电池机箱有对应孔的话，你可以用对应大小的螺丝将两个安装到一起。除此之外，可以使用尼龙搭扣、双面胶或者橡皮筋来进行安装。我之前用过橡皮筋来安装，效果很好。在我安装的过程中，会尽量保持重心接近底部的中点。
步骤2：为L298N马达驱动器装电线
时间：20分钟 工具：1#飞利浦螺丝刀，小针鼻钳 组件：L298N马达驱动器，杜邦线
L298N电机驱动板可以通过控制引脚来实现正转和反转。首先，要将上一个步骤中连接到电动机上的两根线连接到车轮上，也就是说，将红黑线的一端连接到车轮A上，将另一根红黑线的一端连接到车轮B上。正负极并不是特别重要，如果你的车轮正负极连接错误，你可以通过编写代码命令去转换车轮的正负极。接下来，用线将电池小盒连接到供能终端上，红线接到12V输入端上，黑线接地，这4节5V电池是车轮的供能端。同时，还要确保L298N的地与树莓派的地相连。 （图2：L298N引脚图） L298N 可以支持车轮和微型处理器或计算机的单电源供能。电源可全部用于车轮供能。同时，电源的电压可以通过转换并控制到5V，用于微型处理器或计算机，同时也可通过5V终端应用在动力滑车上。然而，在过去的一些使用电动机的案例中，我发现利用L298N的5V电源供能具有很大的可变性，当一个车轮停止转动，就会有一个5V的输出电压下降（这个电压大到足以重置树莓派）。此外，在车轮不再转动的情况下，通过测量发现，5V的电压也仅剩下4.35V的输出电压。然而在实际应用中，这些电量仍然可以驱动树莓派启动（即使这个电量低于树莓派说明书指出的最低电压），然而，我并不想这方面标新立异，所以，我决定采用双电源供能，也就是说，一个电源用于车轮供电，一个电源用于树莓派供电。在这步之前，我已经件4节5号电池连接到了车轮的12V电压终端上，在下一步，我们将把3节5号电池连接到树莓派的电源上。
然而在我们继续组装L298N电动机之前，我们将继续把树莓派与L298N的电源连接好。首先，将L298N上写有“5V使能”标签的杜邦线移除，这步保证了车轮控制器是树莓派通过5V终端供电，而不是连接到12V的电压终端上。 （图3：L298N Enable ） 要点：要确定你将L298N上的5V跳线移除，否则的话，L298N会在5V电压终端输出一个可变的4到5V电压，这有可能导致树莓派使用过程中的一些问题。
然而，树莓派只有两个5V引脚，但在这个项目中，我需要3个，所以，我决定利用面包板开发一个电源轨，也就是使用面包板上连通的引脚来分担树莓派上的一部分电量。 电源轨的开发方法：首先，用一条红黑线将树莓派上2号（5V引脚）引脚连接上面包板上任意没有使用的一行上（我习惯性使用第一行或者最后一行），然后将树莓派上的一根线连接到面包板上的同一行上，这样就可以将树莓派上5V电量分配给面包板了。使用一条杜邦线就可以将L298N上的5V中转连接到电源轨上。
最后一步是要求将树莓派上的4个GPIO引脚连接到4个L298N车轮的输入引脚。即控制车轮A方向的IN1和IN2的引脚和控制车轮B的IN3和IN4引脚。将L298N上的杜邦线连接到两个车轮的使能的引脚上—ENA和ENB上。我的连接方式如下： N1与GPIO27（物理13号）相连 IN2与GPIO22（物理15号）相连 IN3与GPIO5（物理29号）相连 IN4与GPIO6（物理31号）相连
（图4:步骤2连线图） 步骤5:安装机器人底盘 时间：20分钟 工具：无 组件：橡皮筋（选用），双面胶（选用），Velcro（选用）
将4枚电池置于底盘中间，树莓派在电池外壳上面，L298N在树莓派的上方，安装全程使用橡皮筋相连。电源转换器装在底盘上，4枚电池旁边，并且用橡皮筋固定在电池座、树莓派以及车轮控制器上。
（图9：机器人）
步骤6：下载并且开发代码 时间：20分钟 工具：VisualStudio 2015 Community Edition 组件：上一步组装好的机器
提示：如果车轮在向错误方向，可以编写代码改变引脚设置或者在接线板上修改车轮上连线。 测量远距离子程序用以控制距离传感器获取数据，过程如下： 1) 确定触发器处于关闭状态，并且花些时间使其启动。 2) 快速打开触发器。 3) 等待echo被打开 4) 4当.echo被打开，开始计时。 5) 等待echo关闭。 6) 当echo关闭，停止计时。 7) 根据时间，计算障碍物的距离。 准备就绪后，你就可以启动程序，你也不需要手动启动程序，在你也通过设置APP来启动开始程序。
源码下载：
| 
组图打开中，请稍候......
