趁着暑假时间充裕,准备制作一辆简易的树莓派小车,让树莓派不再吃灰,写此文记录折腾的过程。

小车需求简要介绍

  • 采用双轮差速方式移动

双轮方式需要的零件相对较少,省钱即是王道。

  • 通过网络远程控制小车

可通过wifi远程控制,或者配置内网穿透实现任意地点控制。

  • 能够实时传送图像

安装摄像头模块

  • 超声波测距

安装超声波测距模块

AlphaBot2-for-micro-bit

材料

  • 树莓派4B
  • N20减速电机 x 2
  • 43MM橡胶轮胎 x 2
  • 小车万向轮 x 2
  • TB6612FNG驱动模块
  • 摄像头模块
  • 超声波测距模块
  • 导线、面包板等

TB6612FNG驱动接口详解

TB6612FNG驱动如下图所示

TB6612FNG

接口说明:

  1. VM:电机驱动电源输入(2.74-10.8V)
  2. VCC:逻辑电平输入(5.0V)
  3. AO1和AO2:接直流电机A
  4. BO2和BO1:接直流电机B
  5. PWMA:控制电机A的转速
  6. AIN1和AIN2:控制电机A(停止、正转、反转)
  7. STBY:正常工作/待机状态控制端
  8. PWMB:控制电机B的转速
  9. BIN1和BIN2:控制电机B(停止、正转、反转)
  10. GND:接地

AIN1和AIN2用于控制电机A停止、正转、反转,真值表如下

AIN1001
AIN2010
状态停止正转反转

BIN1和BIN2的真值表同上

接线

附上树莓派40PIN引脚对照表

树莓派40PIN引脚对照表

树莓派GPIO和TB6612FNG的接线情况如下表

树莓派GPIO接口(BCM编码)TB6612FNG驱动接口说明
27STBY设置TB6612FNG驱动模块的状态(工作/待机)
18PWMA基于PWM控制电机A转速
14AIN1控制电机A停止、正转、反转
15AIN2控制电机A停止、正转、反转
19PWMB基于PWM控制电机B转速
23BIN1控制电机B停止、正转、反转
24BIN2控制电机B停止、正转、反转

电机驱动和树莓派4B共用一个5V 3A的电源,具体接线草图如下(下图是我用Notability画的,略显粗糙,将就一下)

接线草图

实际接线图

接线图

测试代码

小车需要有前进、后退、左转、右转、停止等5个动作,使用python编写测试代码如下

#motorTest.py
#导入 GPIO库
import RPi.GPIO as GPIO
import time

#设置 GPIO 模式为 BCM
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

#定义引脚
STBY = 27
PWMA = 18
AIN1 = 14
AIN2 = 15
PWMB = 19
BIN1 = 23
BIN2 = 24

#设置 GPIO 的工作方式
GPIO.setup(STBY, GPIO.OUT)
GPIO.setup(PWMA, GPIO.OUT)
GPIO.setup(AIN1, GPIO.OUT)
GPIO.setup(AIN2, GPIO.OUT)
GPIO.setup(PWMB, GPIO.OUT)
GPIO.setup(BIN1, GPIO.OUT)
GPIO.setup(BIN2, GPIO.OUT)
pwma = GPIO.PWM(PWMA,300)
pwmb = GPIO.PWM(PWMB,300)


# 前进或后退(大于零前进,小于零后退)
def goForward(speed):
    if(speed>=0):
        GPIO.output(AIN1,GPIO.LOW)
        GPIO.output(AIN2,GPIO.HIGH)
        GPIO.output(BIN1,GPIO.LOW)
        GPIO.output(BIN2,GPIO.HIGH)
        pwma.start(speed)
        pwmb.start(speed)
        time.sleep(0.02)
    else:
        GPIO.output(AIN2,GPIO.LOW)
        GPIO.output(AIN1,GPIO.HIGH)
        GPIO.output(BIN2,GPIO.LOW)
        GPIO.output(BIN1,GPIO.HIGH)
        pwma.start(-speed)
        pwmb.start(-speed)
        time.sleep(0.02)

# 左转或右转(大于零左转,小于零右转)
def turnLeft(speed):
    if(speed>=0):
        GPIO.output(AIN2,GPIO.LOW)
        GPIO.output(AIN1,GPIO.HIGH)
        GPIO.output(BIN1,GPIO.LOW)
        GPIO.output(BIN2,GPIO.HIGH)
        pwma.start(speed)
        pwmb.start(speed)
        time.sleep(0.02)
    else:
        GPIO.output(AIN1,GPIO.LOW)
        GPIO.output(AIN2,GPIO.HIGH)
        GPIO.output(BIN2,GPIO.LOW)
        GPIO.output(BIN1,GPIO.HIGH)
        pwma.start(-speed)
        pwmb.start(-speed)
        time.sleep(0.02)

def motorStop():
    GPIO.output(AIN1,GPIO.LOW)
    GPIO.output(AIN2,GPIO.LOW)

GPIO.output(STBY,GPIO.HIGH)
#以60%的速度前进
goForward(60)
time.sleep(2)
#以60%的速度后退
goForward(-60)
time.sleep(2)
#左转
turnLeft(60)
time.sleep(2)
#右转
turnLeft(-60)
time.sleep(2)
#停止
motorStop()

pwma.stop()
pwmb.stop()
GPIO.cleanup()

测试结果

将上述代码保存到motorTest.py中,运行测试脚本python3 motorTest.py

视频见知乎DIY树莓派小车(一)树莓派4B+TB6612FNG驱动直流电机 - 知乎 (zhihu.com)