在家里制作一个基于树莓派的智能小车

一、整体思路 

       组装一台智能小车可以说是男人的浪漫，对一台操控自如、金属底盘、指示灯交错的酷炫智能车，许多理工男都会像第一次去欢乐谷仰望太阳飞车时候的感受。那么如何组装一台这样机械朋克感十足地小车呢？且听我先阐述一下总体思路：

一台这样的小车首先需要几个重要系统组成，分别是底盘系统-包含车轮、底盘支架和固定螺丝，动力系统-包含电池组、控制板、发动机和串联线路，指令系统）、树莓派、指令控制程序、杜邦信号传导线，和传感系统-红外避障模块、避障程序、摄像头传感器（识别图像）、摄像头云台、舵机；这些系统构成了小车的支撑、行动、输入和输出能力；当然我们也可以根据自己需要，增加一些扩展套件，这里使用树莓派的主要原因就是便于扩展；

二、所需材料

      小车底盘金属架一套，形状自选；

　　阻尼电机4个，轮子4个（看架子支持，有2个的，也有8个的，需要几个买几个）；

   　树莓派 4B 版本 一个；

　　L298N 2路控制板2个（如果想要支持4驱，可以买8路控制器版本，价格20多大洋吧）

     子母杜邦线和连接线 N个（看接线复杂度）；

     其他功能组件（例如红外线避障检测器，温感检测，雷达检测等等）

　　18650锂电池组一套（这个不是必须，我买这个是为了给L298N单独供能已提高小车续航）

三、制作过程

动力架构图如下：

 

 L298N原理图：

 

 

 

 底盘实物(改良后)

 

 

这里需要注意一下

马达接线时候注意是有方向的，注意正极接入的方向要统一，不然会出现四个轮子分别转向不动方向的情况；

L298N的输出，最好是 1，2路输出用于一侧的正向和逆向行驶（也就是1负责右侧正向，2就负责右侧反向）。3，4路输出用于另一侧。这样在后面写驱动时候会方便控制一些。

  驱动编写，这里我选择的是python实现，主要是写起来简单高效；

 还是先上一个设计架构：

指令通讯系统

 

Python驱动代码程序地址：https://github.com/yzzhanga/car

 

#!/usr/bin/python3
# -*- coding: UTF-8 -*-
from time import sleep
import RPi.GPIO as GPIO

# POINT = [5,6,16,26]
# GPIO接口结合
LEFT_FRONT_PORT = [26,17] #左前轮 正负输出，这两个输出互斥，不能同时为正，但可以同时为负，不管同时为正或负，都视为刹车；
LEFT_BACK_PORT = [27,22] #左后轮
RIGHT_FRONT_PORT = [18,23] #右前轮
RIGHT_BACK_PORT = [24,25] #右后轮

#忽略重复setmode导致的报警，一般是在关闭程序时候没有调用destory方法导致
GPIO.setwarnings(False)

class L298nOrder:
    
    def setup():
        print("指令集初始化成功")
        GPIO.setmode(GPIO.BCM)
        GPIO.setup(LEFT_FRONT_PORT,GPIO.OUT)
        GPIO.setup(LEFT_BACK_PORT,GPIO.OUT)
        GPIO.setup(RIGHT_FRONT_PORT,GPIO.OUT)
        GPIO.setup(RIGHT_BACK_PORT,GPIO.OUT)

    #关闭GPIO的输出设置（这里有个前提是GPIO全部服务本集合，右可能会误关闭其他GPIO组合程序）
    def destory():
        print("指令驱动销毁")
        GPIO.cleanup()

    #转向程序 左中心线的顺时针和逆时针旋转
    def turnLeftRound(leftBool):
        if (leftBool):
            GPIO.output(LEFT_FRONT_PORT[0],True)
            GPIO.output(LEFT_FRONT_PORT[1],False)
            GPIO.output(RIGHT_BACK_PORT[0],False)
            GPIO.output(RIGHT_BACK_PORT[1],True)
            print ("执行指令:左转向")
        else:
            GPIO.output(LEFT_FRONT_PORT[0],False)
            GPIO.output(LEFT_FRONT_PORT[1],True)
            GPIO.output(RIGHT_BACK_PORT[0],True)
            GPIO.output(RIGHT_BACK_PORT[1],False)
            print ("执行指令:左转倒车")
    #转向程序 右中心线的顺时针和逆时针旋转
    def turnRightRound(rightBool):
        if (rightBool):
            GPIO.output(RIGHT_FRONT_PORT[0],True)
            GPIO.output(RIGHT_FRONT_PORT[1],False)
            GPIO.output(LEFT_BACK_PORT[0],False)
            GPIO.output(LEFT_BACK_PORT[1],True)
            print ("执行指令:右转向")
        else:
            GPIO.output(RIGHT_FRONT_PORT[0],False)
            GPIO.output(RIGHT_FRONT_PORT[1],True)
            GPIO.output(LEFT_BACK_PORT[0],True)
            GPIO.output(LEFT_BACK_PORT[1],False)
            print ("执行指令:右转倒车")
    #前进挡
    def allMove():
        GPIO.output(LEFT_FRONT_PORT[0],True)
        GPIO.output(LEFT_FRONT_PORT[1],False)
        GPIO.output(LEFT_BACK_PORT[0],True)
        GPIO.output(LEFT_BACK_PORT[1],False)
        GPIO.output(RIGHT_FRONT_PORT[0],True)
        GPIO.output(RIGHT_FRONT_PORT[1],False)
        GPIO.output(RIGHT_BACK_PORT[0],True)
        GPIO.output(RIGHT_BACK_PORT[1],False)
        print ("执行指令:前进")
    #倒车挡
    def allBack():
        GPIO.output(LEFT_FRONT_PORT[0],False)
        GPIO.output(LEFT_FRONT_PORT[1],True)
        GPIO.output(LEFT_BACK_PORT[0],False)
        GPIO.output(LEFT_BACK_PORT[1],True)
        GPIO.output(RIGHT_FRONT_PORT[0],False)
        GPIO.output(RIGHT_FRONT_PORT[1],True)
        GPIO.output(RIGHT_BACK_PORT[0],False)
        GPIO.output(RIGHT_BACK_PORT[1],True)
        print ("执行指令:后退")
    #刹车
    def stop():
        GPIO.output(LEFT_FRONT_PORT[0],False)
        GPIO.output(LEFT_FRONT_PORT[1],False)
        GPIO.output(LEFT_BACK_PORT[0],False)
        GPIO.output(LEFT_BACK_PORT[1],False)
        GPIO.output(RIGHT_FRONT_PORT[0],False)
        GPIO.output(RIGHT_FRONT_PORT[1],False)
        GPIO.output(RIGHT_BACK_PORT[0],False)
        GPIO.output(RIGHT_BACK_PORT[1],False)
        print ("执行指令:停止")

 

注意事项：

树莓派我安装的是ubuntu 21.0版本，默认是python3, 没有pip也没有rpi包，需要手动安装一下；

sudo apt-get install -y python-pip
sudo pip install rpi-python 

或

sudo apt-get instail -y python-pip
sudo apt--get install -y rpi-python

 

 

四、参考资料

• https://www.jianshu.com/p/f31b90cc756f   树莓派GPIO引脚和python gpio编程api介绍
• https://zhuanlan.zhihu.com/p/106592873 GPIO说明
• https://zhuanlan.zhihu.com/p/346930154 L298N电机驱动板说明