人工智能-树莓派小车（3）——GPIO控制小车

上一个教程介绍了树莓派的GPIO接口，并且简单的利用这个接口控制了小灯的亮灭，详细见人工智能之我与树莓派（2），本次教程将更进一步，利用GPIO口实现控制智能小车的前进后退以及超声波避障、红外线探测等功能。

智能小车硬件

硬件包括小车底盘套装（底盘、车轮、电机）、超声波探测模块、红外线感应模块、树莓派、开发板（提供电机外部供电线路、扩展GPIO口等）、电池。

GPIO接口设置

引脚定义

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

使用BCM编号

通道配置

########LED口定义#################
LED0 = 10
LED1 = 9
LED2 = 25
LED_L = 11
LED_R = 8
LED_F = 7
LED_CTR = 5

########电机驱动接口定义#################
ENA = 13    #//L298使能A
ENB = 20    #//L298使能B
IN1 = 19    #//电机接口1
IN2 = 16    #//电机接口2
IN3 = 21    #//电机接口3
IN4 = 26    #//电机接口4

########舵机接口定义#################

########超声波接口定义#################
ECHO = 4    #超声波接收脚位  
TRIG = 17   #超声波发射脚位

########红外传感器接口定义#################
IR_R = 18   #小车右侧巡线红外
IR_L = 27   #小车左侧巡线红外
IR_M = 22   #小车中间避障红外
IRF_R = 23  #小车跟随右侧红外
IRF_L = 24  #小车跟随左侧红外

管脚类型设置及初始化

##########忽略警告###############
GPIO.setwarnings(False)

#########led初始化为000##########
GPIO.setup(LED0,GPIO.OUT,initial=GPIO.HIGH)
GPIO.setup(LED1,GPIO.OUT,initial=GPIO.HIGH)
GPIO.setup(LED2,GPIO.OUT,initial=GPIO.HIGH)
GPIO.setup(LED_L,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)
GPIO.setup(LED_R,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)
GPIO.setup(LED_F,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)

#########电机初始化为LOW##########
GPIO.setup(ENA,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)
ENA_pwm=GPIO.PWM(ENA,1000) 
ENA_pwm.start(0) 
ENA_pwm.ChangeDutyCycle(50)
GPIO.setup(IN1,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)
GPIO.setup(IN2,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)
GPIO.setup(ENB,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)
ENB_pwm=GPIO.PWM(ENB,1000) 
ENB_pwm.start(0) 
ENB_pwm.ChangeDutyCycle(50)
GPIO.setup(IN3,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)
GPIO.setup(IN4,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)



#########红外初始化为输入，并内部拉高#########
GPIO.setup(IR_R,GPIO.IN,pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
GPIO.setup(IR_L,GPIO.IN,pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
GPIO.setup(IR_M,GPIO.IN,pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
GPIO.setup(IRF_R,GPIO.IN,pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
GPIO.setup(IRF_L,GPIO.IN,pull_up_down=GPIO.PUD_UP)



##########超声波模块管脚类型设置#########
GPIO.setup(TRIG,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)#超声波模块发射端管脚设置trig
GPIO.setup(ECHO,GPIO.IN,pull_up_down=GPIO.PUD_UP)#超声波模块接收端管脚设置echo

接口连线

控制代码

开关前大灯

####################################################
##名称 Open_Light()
##功能 开大灯LED_F
##入口参数 ：无
##出口参数 ：无
####################################################

def Open_Flight():#开大灯LED_F
    GPIO.output(LED_F,GPIO.HIGH)#大灯正极接IO  负极接GND

####################################################
##名称 Close_Light()
##功能 关大灯LED_F
##入口参数 ：无
##出口参数 ：无
####################################################

def Close_Flight():#关大灯
    GPIO.output(LED_F,GPIO.LOW)#大灯正极接IO  负极接GND

机器人方向控制

def Motor_Forward():
    print ( 'motor forward' )
    GPIO.output(ENA,True)
    GPIO.output(ENB,True)
    GPIO.output(IN1,True)
    GPIO.output(IN2,False)
    GPIO.output(IN3,True)
    GPIO.output(IN4,False)

def Motor_Backward():
    print ( 'motor_backward' )
    GPIO.output(ENA,True)
    GPIO.output(ENB,True)
    GPIO.output(IN1,False)
    GPIO.output(IN2,True)
    GPIO.output(IN3,False)
    GPIO.output(IN4,True)

def Motor_TurnLeft():
    print ( 'motor_turnleft' )
    GPIO.output(ENA,True)
    GPIO.output(ENB,True)
    GPIO.output(IN1,True)
    GPIO.output(IN2,False)
    GPIO.output(IN3,False)
    GPIO.output(IN4,True)

def Motor_TurnRight():
    print ( 'motor_turnright' )
    GPIO.output(ENA,True)
    GPIO.output(ENB,True)
    GPIO.output(IN1,False)
    GPIO.output(IN2,True)
    GPIO.output(IN3,True)
    GPIO.output(IN4,False)

def Motor_Stop():
    print ( 'motor_stop' )
    GPIO.output(ENA,False)
    GPIO.output(ENB,False)
    GPIO.output(IN1,False)
    GPIO.output(IN2,False)
    GPIO.output(IN3,False)
    GPIO.output(IN4,False)

超声波避障

def checkdist():
    GPIO.output(17,GPIO.HIGH)
    time.sleep(0.000015)
    GPIO.output(17,GPIO.LOW)
    while not GPIO.input(4):
               pass
    t1 = time.time()
    while GPIO.input(4):
               pass
    t2 = time.time()
    return (t2-t1)*340/2
try:
         while True:
        ds = checkdist()
        if ds > 0.15:
            print 'Distance: %0.3f m' %ds
            Motor_Forward()
        else:
            Motor_Stop()
        time.sleep(0.1)
except KeyboardInterrupt:
         GPIO.cleanup()

红外线避障

def Avoiding():#红外避障函数
    if GPIO.input(IR_M) == False:
        Motor_Stop()
    else:
        Motor_Forward()
try:
        while True:
            Avoiding()
            time.sleep(0.1)
except KeyboardInterrupt:
         GPIO.cleanup()

效果演示

GPIO控制小车

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