[新手求助]“arduino Uno R3+L298N驱动器+rotary 增量型编码器+OLED
各位大神，小弟想做一个小滚轮系统，用于做生物学实验，不过由于小弟初学嵌入式开发，不懂编程，向各位大神求助，先行谢过啦！我想做的整个装置有点像跑步机，我想为小白鼠做个跑步机，来检测小白鼠的神经系统和运动能力。整个的实验过程如下：将5只小白鼠放到以2rpm低速旋转的滚轮上（各老鼠跑道相互隔离，互不干扰），然后缓慢的匀加速或者以6秒为间隔逐步加速，当滚轮达到一定速度时，某一个小白鼠会从滚轮上掉下来，掉下来的小白鼠踩在其所在跑道内的微动开关，这时需要记录以下信息，第几跑道、当前滚轮速度和滚轮加速所用的时间，并将此信息显示到OLED显示屏上。类似的其他几只老鼠会陆续掉下来，同样记录相关信息，并输出到显示屏上。
我初步想用arduino Uno R3开发板，L298N驱动器，rotary 增量型编码器，OLED显示屏等模块，小型微动开关（类似于鼠标的点按器），直流减速电机等搭建一个小的反馈系统，实现滚轮的速度调节、速度测量以及速度、时间等的显示。各自参数如下：
1.arduino Uno R3
(1).基本配制和参数
处理器 ATmega328
工作电压 5V
输入电压（推荐） 7-12V
输入电压（范围） 6-20V
数字IO脚 14 (其中6路作为PWM输出）
模拟输入脚 6
IO脚直流电流 40 mA
3.3V脚直流电流 50 mA
Flash Memory 32 KB （ATmega328，其中0.5 KB 用于 bootloader）
SRAM 2 KB （ATmega328）
EEPROM 1 KB （ATmega328）
工作时钟 16 MHz
（2）输入输出
14路数字输入输出口：工作电压为5V，每一路能输出和接入最大电流为40mA。每一路配置了20-50K欧姆内部上拉电阻（默认不连接)。除此之外，有些引脚有特定的功能
串口信号RX（0号）、TX（1号）: 与内部 ATmega8U2 USB-to-TTL 芯片相连，提供TTL电压水平的串口接收信号。
外部中断（2号和3号）：触发中断引脚，可设成上升沿、下降沿或同时触发。
脉冲宽度调制PWM（3、5、6、9、10 、11）：提供6路8位PWM输出。
SPI（10(SS)，11(MOSI)，12(MISO)，13(SCK)）：SPI通信接口。
LED（13号）：Arduino专门用于测试LED的保留接口，输出为高时点亮LED，反之输出为低时LED熄灭。
6路模拟输入A0到A5：每一路具有10位的分辨率（即输入有1024个不同值），默认输入信号范围为0到5V，可以通过AREF调整输入上限。除此之外，有些引脚有特定功能
TWI接口（SDA A4和SCL A5）：支持通信接口（兼容I2C总线）。
AREF：模拟输入信号的参考电压。
Reset：信号为低时复位单片机芯片。
（3）通信接口
串口：ATmega328内置的UART可以通过数字口0（RX）和1（TX）与外部实现串口通信；ATmega16U2可以访问数字口实现USB上的虚拟串口。
TWI（兼容I2C）接口：
SPI 接口：
2.L298N驱动器
产品参数：
（1）.驱动芯片：全新原装L298N双H桥直流电机驱动芯片
（2）.驱动部分端子供电范围Vs：＋5V～＋35V ；如需要板内取电，则供电范围Vs：+7V～+35V
（3）.驱动部分峰值电流Io：2A
（4）.逻辑部分端子供电范围Vss：＋5V～＋7V（可板内取电＋5V）
（5）.逻辑部分工作电流范围:0～36mA
（6）.控制信号输入电压范围：
低电平：－0.3V≤Vin≤1.5V
高电平：2.3V≤Vin≤Vss
（7）.使能信号输入电压范围：
低电平：－0.3≤Vin≤1.5V（控制信号无效）
高电平：2.3V≤Vin≤Vss（控制信号有效）
（8）.最大功耗：20W（温度T＝75℃时）
（9）.存储温度：－25℃～＋130℃
（10）.驱动板尺寸:53mm*43mm
（11）.驱动板重量：35g
（12).其他扩展：控制方向指示灯、逻辑部分板内取电接口。
驱动直流电机
由于本模块是2路的H桥驱动，所以可以同时驱动两个电机
使能ENA ENB之后，
可以分别从IN1 IN2输入PWM信号驱动电机1的转速和方向
可以分别从IN3 IN4输入PWM信号驱动电机2的转速和方向
信号如表所示：
直流电机 旋转方式 IN1 IN2 IN3 IN4 调速PWM信号
调速端A 调速端B
M1 正转 高 低 / / 高 /
反转 低 高 / / 高 /
停止 低 低 / / 高 /
M2 正转 / / 高 低 / 高
反转 / / 低 高 / 高
停止 / / 低 低 / 高
3.rotary 增量型编码器
型号：增量型旋转编码器，AB两相。通过旋转的光栅盘和光耦产生可识别方向的计数脉冲信号。
性能：600P/R-600脉冲每转。DC5-24V供电。最大机械转速6000转/分，响应频率：0-20KHz；
输出：AB两相输出矩形正交脉冲，电路输出为NPN集电极开路输出型。
接线输出：A相，B相，Vcc正电源，V0地。
4.OLED显示屏等模块
各引脚：VCC:3.3-5V，GND,SCL:串行时钟，SDA：串行数据
5.直流减速电机
DC: 12V160rpm 扭矩:0.5kg.cm 电流：0.3A
万分感谢！
-- 总体架构有了,总体资料也有了,是否将你的项目从一个着手点一点点扩大,这样就可以由浅入深了,否则你会无从入手的. 林定祥 发表于 2015-2-2 16:47 static/image/common/back.gif
总体架构有了,总体资料也有了,是否将你的项目从一个着手点一点点扩大,这样就可以由浅入深了,否则你会无从入 ...
:'(我也想慢慢学啊，不过这个东东是我实验室做实验想要用，比较着急:Q求大神能给提供个程序模板，万分感谢！导师猛于虎啊，你懂得:lol我后期还想自己做个智能小车慢慢学习。 ptnqyi 发表于 2015-2-3 10:47 static/image/common/back.gif
我也想慢慢学啊，不过这个东东是我实验室做实验想要用，比较着急求大神能给提供个程序模板，万分感谢 ...
我在网上找了一个智能小车的程序，我觉得原理类似，不过不知道怎么用于我的装置，能帮我看下不:)
//定义变量程序段
//把小车左轮电机编码器码盘的OUTA信号连接到Arduino控制器的数字端口2，
//数字端口2是Arduino的外部中断0的端口。
#define PinA_left 2 //外部中断0
#define PinB_left 8 //小车左车轮电机编码器码盘的OUTB信号连接到数字端口8
//把小车右车轮电机编码器码盘的OUTA信号连接到Arduino控制器的数字端口3，
//数字端口3是Arduino的外部中断1的端口。
#define PinA_right 3 //外部中断1
#define PinB_right 9 //小车右车轮电机编码器码盘的OUTB信号连接到数字端口9
int E_left =5; //L298P直流电机驱动板的左轮电机使能端口连接到数字接口5
int M_left =4; //L298P直流电机驱动板的左轮电机转向端口连接到数字接口4
int E_right =6; //连接小车右轮电机的使能端口到数字接口6
int M_right =7; //连接小车右轮电机的转向端口到数字接口7
int val_right; //小车右轮电机的PWM功率值
int val_start;//上位机控制字节，用于控制电机是否启动；
int val_FB; //上位机控制字节，用于控制电机是正转还是反转；
int val_left;//上位机控制字节，用于提供给左轮电机PWM功率值。
int count1 = 0;//左轮编码器码盘脉冲计数值
int count2= 0; //右轮编码器码盘脉冲计数值
int rpm1 = 0;//左轮电机每分钟(min)转速(r/min)
int rpm2 = 0;//右轮电机每分钟(min)转速(r/min)
int rpm1_HIGH = 0;//左轮电机转速分解成高、低两个字节数据，以方便上传给PC机
int rpm1_LOW = 0;
int rpm2_HIGH = 0;//右轮电机转速分解成高、低两个字节数据
int rpm2_LOW = 0;
int flag;//设置小车行车状态，是前进、后退还是停止
unsigned long time = 0, old_time = 0; // 时间标记
unsigned long time1 = 0, time2 = 0; // 时间标记
//初始化程序段
void setup()
{
Serial.begin(9600); // 启动串口通信，波特率为9600b/s
pinMode(M_left, OUTPUT); //L298P直流电机驱动板的控制端口设置为输出模式
pinMode(E_left, OUTPUT);
pinMode(M_right, OUTPUT);
pinMode(E_right, OUTPUT);
pinMode(PinA_left,INPUT); //伺服电机编码器的OUTA和OUTB信号端设置为输入模式
pinMode(PinB_left,INPUT);
pinMode(PinA_right,INPUT);
pinMode(PinB_right,INPUT);
//定义外部中断0和1的中断子程序Code(),中断触发为下跳沿触发
//当编码器码盘的OUTA脉冲信号发生下跳沿中断时，
//将自动调用执行中断子程序Code()。
attachInterrupt(0, Code1, FALLING);//小车左车轮电机的编码器脉冲中断函数
attachInterrupt(1, Code2, FALLING);//小车右车轮电机的编码器脉冲中断函数
}
//子程序程序段
void advance()//小车前进
{
digitalWrite(M_left,HIGH);
analogWrite(E_left,val_left);
digitalWrite(M_right,LOW);
analogWrite(E_right,val_right);
}
void back()//小车后退
{
digitalWrite(M_left,LOW);
analogWrite(E_left,val_left);
digitalWrite(M_right,HIGH);
analogWrite(E_right,val_right);
}
void Stop()//小车停止
{
digitalWrite(E_right, LOW);
digitalWrite(E_left, LOW);
}
//主程序段
void loop()
{
if (Serial.available()>0) //如果Arduino控制器读缓冲区中存在上位机下达的字节
{
val_start= Serial.read(); //从读缓冲区中读取上位机的三个控制字节
delay(5);
val_FB = Serial.read();
delay(5);
val_left= Serial.read();
delay(5);
if(val_start==0x11) //如果读出的第一个字节为小车启动标志字节0x11
{
if(val_FB ==0xAA) //如果读出的第二个字节为小车前进标志字节0xAA
{
//读出的第三个字节为小车左车轮电机的PWM功率值，把它赋值给右车轮电机功率变量
val_right=val_left;
advance(); //小车前进
flag='a'; //设置小车前进标志字符
count1 = 0; //恢复到编码器测速的初始状态
count2 = 0;
old_time=millis();
}
else if(val_FB ==0xBB) //如果读出的第二个字节为小车后退标志字节0xBB
{
val_right=val_left;
back();//小车后退
flag='b'; //设置小车后退标志字符
count1 = 0; //恢复到编码器测速的初始状态
count2 = 0;
old_time=millis();
}
}
else if(val_start==0x22) //如果读出的第一个字节为小车停止标志字节0x22
{
Stop(); //小车停止
flag='s'; //设置小车停止标志字符
}
}
time = millis();//以毫秒为单位，计算当前时间
//计算出每一秒钟编码器码盘计得的脉冲数，
if(abs(time - old_time) >= 1000) // 如果计时时间已达1秒
{
detachInterrupt(0); // 关闭外部中断0
detachInterrupt(1); // 关闭外部中断1
//把每一秒钟编码器码盘计得的脉冲数，换算为当前转速值
//转速单位是每分钟多少转，即r/min。这个编码器码盘为12个齿。
rpm1 =(float)count1*60/12;//小车左车轮电机转速
rpm2 =(float)count2*60/12; //小车右车轮电机转速
rpm1_HIGH=rpm1/256;//把转速值分解为高字节和低字节
rpm1_LOW=rpm1%256;
rpm2_HIGH=rpm2/256;
rpm2_LOW=rpm2%256;
//根据左右车轮转速差rpm1-rpm2，乘以比例因子0.4，获得比例调节后的右车轮电机PWM功率值
val_right=(float)val_right+(rpm1-rpm2)*0.4;
Serial.print(rpm1_HIGH,BYTE);//向上位计算机上传左车轮电机当前转速的高、低字节
Serial.print(rpm1_LOW,BYTE);
Serial.print(rpm2_HIGH,BYTE);//向上位计算机上传右车轮电机当前转速的高、低字节
Serial.print(rpm2_LOW,BYTE);
Serial.print(val_right,BYTE);// 向上位计算机上传PID调节后的右轮电机PWM功率值
if(flag=='a') //根据刚刚调节后的小车电机PWM功率值，及时修正小车前进或者后退状态
advance();
if(flag=='b')
back();
//恢复到编码器测速的初始状态
count1 = 0; //把脉冲计数值清零，以便计算下一秒的脉冲计数
count2 = 0;
old_time=millis(); // 记录每秒测速时的时间节点
attachInterrupt(0, Code1,FALLING); // 重新开放外部中断0
attachInterrupt(1, Code2,FALLING); // 重新开放外部中断1
}
}
// 左侧车轮电机的编码器码盘计数中断子程序
void Code1()
{
//为了不计入噪音干扰脉冲，
//当2次中断之间的时间大于5ms时，计一次有效计数
if((millis()-time1)>5)
//当编码器码盘的OUTA脉冲信号下跳沿每中断一次，
count1 += 1; // 编码器码盘计数加一
time1==millis();
}
// 右侧车轮电机的编码器码盘计数中断子程序
void Code2()
{
if((millis()-time2)>5)
//当编码器码盘的OUTA脉冲信号下跳沿每中断一次，
count2 += 1; // 编码器码盘计数加一
time2==millis();
}
页:
[1]