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目录

1.环境搭建

1.1 电路模拟环境+3D建模环境

1.2蓝牙小车控制代码环境

2.Arduino串口通信

2.1 Arduino串口

2.2 系统函数

2.3 串口函数

2.3.1.Serial.begin()

2.3.2.Serial.print()

2.3.3.Serial.available()

2.3.4.Serial.read()

2.4 Digital I/O

2.4.1.digitalRead()

2.4.2.digitalWrite()

2.4.3.pinMode()

3.制作流程

3.1 电路模拟过程

3.1.1 模拟硬件

3.1.2 模拟代码

3.2 3D建模过程

3.2.1 模型选择

 3.3 焊接过程

4.成果导出

4.1 导出电路图

4.2 导出3D建模

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1.环境搭建

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1.1 电路模拟环境+3D建模环境

• 使用老师提供的网站：AUTUDESK

• 在该网站注册账号即可免费使用，可以最低限度满足本次项目要求

使用说明

• 电路模拟

  1. 点击创建新电路 

  2. 选择相应组件组合即可

• 3D建模

  1. 点击创建新设计

  2. 选择合适的3D组件组合即可

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1.2蓝牙小车控制代码环境

• 使用Arduino官网的IDE选择对应版本下载即可

Tips

• 在AUTUDESK模拟电路时，可以将代码导入，测试代码的正确性

• 基于Arduion电路板使用不同语言的函数的参考文献

• 对于该项目，我们只需掌握Digital I/O相关的函数即可

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2.Arduino串口通信

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2.1 Arduino串口

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Arduino采用USART通信模式，可以有硬串口，软串口两种实现方式。

通常将Arduino UNO上自带的串口0（RX）、1（TX）称为硬件串口，可与外围串口设备通信。而使用SoftwareSerial类库模拟成的串口，称为软件模拟串口（简称软串口）。如果要连接更多的串口设备，可以使用软串口。

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2.2 系统函数

1、初始化程序

setup()函数中的代码只会被运行一次，通常用来做一下初始化工作；

2、循环主程序

loop()函数中的代码会被无限次地重复运行，程序的主体部分会写在这里；

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2.3 串口函数

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2.3.1.Serial.begin()

描述：开启串口，通常置于setup()函数中。
原型：

• Serial.begin(speed)
• Serial.begin(speed, config)

参数：

• speed：波特率，一般取值9600,115200等。
• config：设置数据位、校验位和停止位。默认SERIAL_8N1表示8个数据位，无校验位，1个停止位。

返回值：无。

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2.3.2.Serial.print()

描述：串口输出数据，写入字符数据到串口。
原型：

• Serial.print(val)
• Serial.print(val, format)

参数：
val：打印的值，任意数据类型。
config：输出的数据格式。BIN(二进制)、OCT(八进制)、DEC(十进制)、HEX(十六进制)。对于浮点数，此参数指定要使用的小数位数。
示例：

Serial.print(78, BIN) 得到 “1001110”
Serial.print(78, OCT) 得到 “116”
Serial.print(78, DEC) 得到 “78”
Serial.print(78, HEX) 得到 “4E”
Serial.print(1.23456, 0) 得到 “1”
Serial.print(1.23456, 2) 得到 “1.23”
Serial.print(1.23456, 4) 得到 “1.2346”
Serial.print(‘N’) 得到 “N”
Serial.print(“Hello world.”) 得到 “Hello world.”

返回值：返回写入的字节数。
Serial.println()可以实现换行输出

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2.3.3.Serial.available()

描述：判断串口缓冲区的状态，返回从串口缓冲区读取的字节数。
原型：Serial.available()
参数：无。
返回值：可读取的字节数。

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2.3.4.Serial.read()

描述：读取串口数据，一次读一个字符，读完后删除已读数据。
原型：Serial.read()
参数：无。
返回值：返回串口缓存中第一个可读字节，当没有可读数据时返回-1，整数类型。

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2.4 Digital I/O

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2.4.1.digitalRead()

描述：从指定的数字引脚读取值，无论是HIGH还是LOW。

原型：digitalRead(pin)

参数：pin：读取的 Arduino 引脚号

返回值：HIGH或者LOW

示例：

将引脚 13 设置为与引脚 7 相同的值，声明为输入。

int ledPin = 13;  // LED connected to digital pin 13
int inPin = 7;    // pushbutton connected to digital pin 7
int val = 0;      // variable to store the read value
​
void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);  // sets the digital pin 13 as output
  pinMode(inPin, INPUT);    // sets the digital pin 7 as input
}
​
void loop() {
  val = digitalRead(inPin);   // read the input pin
  digitalWrite(ledPin, val);  // sets the LED to the button's value
}

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2.4.2.digitalWrite()

描述：

将一个HIGH或一个LOW值写入数字引脚。

• 如果引脚已配置为OUTPUTwith pinMode()，则其电压将设置为相应的值： 5V（或 3.3V 板上的 3.3V）为HIGH， 0V（接地）为LOW。

• 如果引脚配置为INPUT,digitalWrite()将启用 ( HIGH) 或禁用 ( LOW) 输入引脚上的内部上拉电阻。建议将 设置pinMode()为INPUT_PULLUP启用内部上拉电阻，参考数字引脚教程。

• 如果不设置pinMode()，OUTPUT将 LED 连接到引脚，调用 时digitalWrite(HIGH)，LED 可能会显得暗淡。没有明确设置pinMode()，digitalWrite()将启用内部上拉电阻，其作用类似于一个大限流电阻。

原型：digitalWrite(pin, value)

参数：

• pin：Arduino 引脚号。

• value:HIGH或LOW.

返回值：无

示例:

//该代码使数字引脚 13 an并通过在和之间以一秒的速度OUTPUT交替来切换它。

void setup() {
  pinMode(13, OUTPUT);    // sets the digital pin 13 as output
}
​
void loop() {
  digitalWrite(13, HIGH); // sets the digital pin 13 on
  delay(1000);            // waits for a second
  digitalWrite(13, LOW);  // sets the digital pin 13 off
  delay(1000);            // waits for a second
}

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2.4.3.pinMode()

描述:

将指定的引脚配置为输入或输出。有关引脚功能的详细信息，参考数字引脚页面。

从 Arduino 1.0.1 开始，可以使用 mode 启用内部上拉电阻INPUT_PULLUP。此外，该INPUT模式明确禁用内部上拉。

原型：pinMode(pin, mode)

参数

• pin：要设置模式的 Arduino 引脚号。

• mode: INPUT,OUTPUT或INPUT_PULLUP. 参考数字引脚页面。

返回值：无

示例：

//该代码使数字引脚 13OUTPUT和切换它HIGH和LOW

void setup() {
  pinMode(13, OUTPUT);    // sets the digital pin 13 as output
}
​
void loop() {
  digitalWrite(13, HIGH); // sets the digital pin 13 on
  delay(1000);            // waits for a second
  digitalWrite(13, LOW);  // sets the digital pin 13 off
  delay(1000);            // waits for a second
}

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3.制作流程

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3.1 电路模拟过程

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3.1.1 模拟硬件

• 首先，需要在模拟环境中添加一块Arduino电路板

• 其次，需要四个直流电机，用于实现行进及转向控制功能

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3.1.2 模拟代码

• 可以先在IDE环境中编译，之后导入虚拟环境中模拟

（1）. 前进、后退及停止功能

实现该功能，需要控制引脚输出的信号，使得两个引脚在直流电机的接口产生电位差，且要保证四个电机的电位差相等，使得小车可以沿着统一方向行驶，当不存在电位差时，电机停止运作，实现停止功能。

前进代码的实现：

void car_go(){
​
 digitalWrite(p1,HIGH);
​
 digitalWrite(p2,LOW);
​
 digitalWrite(p3,HIGH);
​
 digitalWrite(p4,LOW);
​
}

执行后的结果

 可以看到四个电机均向正方向转动

后退代码的实现

void car_back(){
​
 digitalWrite(p1,LOW);
​
 digitalWrite(p2,HIGH);
​
 digitalWrite(p3,LOW);
​
 digitalWrite(p4,HIGH);
​
}

执行后的结果

 可以看到四个电机均向反方向转动

停止代码的实现

void car_stop(){
​
 digitalWrite(p1,LOW);
​
 digitalWrite(p2,LOW);
​
 digitalWrite(p3,LOW);
​
 digitalWrite(p4,LOW);
​
}

执行后的结果

 可以看到四个电机均停止转动

（2）. 转向功能

实现小车转向功能，可以控制两侧电机运作方向相反，同侧电机运作方向同步，通过改变引脚的输出信号，可以实现该功能。

小车左转向代码的实现

void car_left(){
​
 digitalWrite(p1,LOW);
​
 digitalWrite(p2,HIGH);
​
 digitalWrite(p3,HIGH);
​
 digitalWrite(p4,LOW);
​
}

执行后的结果

 可以看到上方同侧电机正向转动，下方同侧电机反向转动

小车右转向代码的实现

void car_right(){
​
 digitalWrite(p1,HIGH);
​
 digitalWrite(p2,LOW);
​
 digitalWrite(p3,LOW);
​
 digitalWrite(p4,HIGH);
​
}

执行后的结果

  可以看到上方同侧电机反向转动，下方同侧电机正向转动

（3）. HC-06蓝牙模块链接功能

对Arduino链接HC-06蓝牙模块后，在启动时需要对串口进行链接

链接图

代码调试

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial BT(8, 9);  //新建对象，接收脚为8，发送脚为9

char val1;  //存储接收的变量



void setup() {

  Serial.begin(9600);   //与电脑的串口连接

  Serial.println("BT is ready!");

  BT.begin(9600);  //设置蓝牙模块波特率

}



void loop() {

  //如果串口接收到数据，就输出到蓝牙串口

  if (Serial.available()) {

    val 1= Serial.read();

    BT.print(val1);

  }



  //如果接收到蓝牙模块的数据，输出到屏幕

  if (BT.available()) {

    val1 = BT.read();

    Serial.print(val1);

  }

}

（4）. 蓝牙模块数据处理功能

当通过蓝牙向小车板载的HC-06蓝牙模块发出信号时，小车需要对接收到的蓝牙信号进行处理，以实现对小车的控制

小车蓝牙信息处理代码的实现

if(Serial.available()>0){ //当接收信号的返回值大于0时说明接收到了信号
​
  char val=Serial.read(); //读入接收的信号值
​
  
​
  if(val=='f'){ //当信号为’f’时，执行前进的代码
​
   car_go();
​
  }
​
  else if(val=='b'){  //当信号为’b’时，执行后退的代码
​
   car_back();
​
  }
​
  else if(val=='l'){  //当信号为’l’时，执行左转的代码
​
   car_left();
​
  }
​
  else if(val=='r'){  //当信号为’r’时，执行右转的代码
​
   car_right();
​
  }
​
  else{ //当信号非法时，执行停止的代码
​
   car_stop();
​
  }
​
 }

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3.2 3D建模过程

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3.2.1 模型选择

• 根据个人风格的不同，选择内置库中自己喜欢的模型组合即可，以下是我的建模成品图

主视图

左视图

俯视图

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 3.3 焊接过程

• 推荐看我好基友的这篇优质详解大一专业认知实习

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4.成果导出

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4.1 导出电路图

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4.2 导出3D建模