红外寻迹无线小车

1. 引言

前面给大家介绍过TPYBoardv102开发板控制加速度无线传感器小车→猛戳回忆在此←，下面给大家介绍的是TPYBoard开发板制作红外寻迹小车。智能小车现在差不多是电子竞赛或者DIY中的主流了，寻迹，壁障，遥控什么的，相信大家也都见得很多了，这次就大家探讨一下寻迹小车的制作方法，不同于以往的是这次的程序不用C语言写，而是要使用python语言写。

2. 实验目的

研究智能小车结合红外探头寻迹前进。

3. 实验材料

• TPYBoard v102开发板1块（能跑python语言的开发板，小车的大脑

• 四路红外感应探头（小车的眼睛）

• 数据线一根

• 充电宝一个（给整个系统供电）

• 智能小车底盘（包括驱动模块）

• 杜邦线若干

实验目的和实验材料准备齐了，先来介绍一下各个主要部件。

TPYBoard v102开发板

MicroPython是在单片机上可以跑的Python，也就是说，你可以通过Python脚本语言开发单片机程序。由剑桥大学的理论物理学家乔治·达明设计。和Arduino类似，但Micro Python更强大。 MicroPython开发板让你可以通过Python代码轻松控制微控制器的各种外设，比如LED等，读取管脚电压，播放歌曲，和其他设备联网等等。TPYBoard是TurnipSmart公司制作的一款MicroPython开发板，这款开发板运行很流畅，关键是价格很便宜。

四路红外感应探头

1、当模块检测到前方障碍物信号时，电路板上红色指示灯点亮，同时OUT端口持续输出低电平信号,该模块检测距离2～1500px，检测角度35°，检测距离可以通过电位器进行调节，顺时针调电位器，检测距离增加；逆时针调电位器，检测距离减少。 2、传感器属于红外线反射探测,因此目标的反射率和形状是探测距离的关键。其中黑色探测距离最小,白色最大;小面积物体距离小,大面积距离大。 3、传感器模块输出端口OUT可直接与单片机IO口连接即可，也可以直接驱动一个5V继电器模块或者蜂鸣器模块；连接方式：VCC-VCC;GND-GND;OUT-IO。 4、比较器采用LM339，工作稳定； 5、可采用3.3V-5V直流电源对模块进行供电。当电源接通时，绿色电源指示灯点亮。

智能小车底盘

双电机驱动，万向轮改变方向。这是实验中最常用到的小车底盘，使用差速的方法进行转弯。配合使用L298N电机驱动模块，使用方法很简单，不多做介绍。

4. 寻迹原理

红外探头的安装

小车寻迹的原理其实就光的吸收，反射和散射。大家都知道，白色反射所有颜色的光，而黑色吸收所有颜色的光，这就为小车寻迹提供了有力的科学依据。在小车的车头上安装上红外探头（我是安装了四个），一字顺序排开。哪个探头接收不到反射或者散射回来的光时，说明这个探头此时正在黑色的寻迹带上。

返回信号的判断

如果要是正前方的探头接收不到光，那么说明小车此时走在黑色的寻迹带上。可以使小车直线行走。如果左面的探头接收不到光，那么说明小车左面出现了黑色寻迹带，此时小车应该执行左转弯。右转弯同左转弯原理。

如果要是小车前面，左面，右面三个方向全都接收不到光，或者是两个方向上的探头都接收不到光，到底是左转弯，右转弯还是继续直行，这个就要看你自己在程序里怎么做判断了。

硬件接线

接线其实很简单四路红外探头接线很简单，虽然有十八根线，但是有十二根是三根三根的分成四组的，对应着很好接线，剩下的六根，VCC和GND不多说了，还有四根是直接接到单片结IO口上就可以的。L298N的接线更简单了，这里不多介绍。

上个简单的帮助理解的原理图（其实我们做实验都是插线，不做PCB图和原理图的）。

再上个实物图给大家看看。

5. 运行与调试

制作完成后，剩下的就是该调试了，调试中应该注意细节和小车稳定性的优化。

6. 代码编写

再把我写的程序给大家看一下，有需要的可以看一下。

import pyb

from pyb import UART

from pyb import Pin

M0 = Pin('X1', Pin.IN)

M1 = Pin('X2', Pin.IN)

M2 = Pin('X3', Pin.IN)

M3 = Pin('X4', Pin.IN)

N1 = Pin('Y1', Pin.OUT_PP)

N2 = Pin('Y2', Pin.OUT_PP)

N3 = Pin('Y3', Pin.OUT_PP)

N4 = Pin('Y4', Pin.OUT_PP) 

print('while')

while True:

       print('while')

       pyb.LED(4).off()

       pyb.LED(3).off()

       pyb.LED(2).off()

       if(M0.value()==1):#检测到物体返回0。

               pyb.LED(4).on()

               pyb.delay(50)

               N1.low()

               N2.high()

               N3.low()

               N4.high()

               pyb.delay(30)

               #pyb.delay(5000)

       if(M3.value()==1):#检测到物体返回0。

                pyb.LED(3).on()

               pyb.delay(50)

               N1.high()

               N2.low()

               N3.high()

               N4.low()

               pyb.delay(30)

       if(M2.value()&M1.value()==1):

               pyb.LED(2).on()

               N1.low()

               N2.high()

               N3.high()

               N4.low()

               pyb.delay(70)