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【學(xué)霸帶節(jié)奏】教你DIY跳舞機器人之“上位機部分”

作者:郭曉宇 時間:2018-04-03 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

  通過前兩周介紹的機器人硬件部分和軟件部分,你打造的機器人是否已經(jīng)可以運動起來了?這周小編將主要介紹機器人的上位機部分,讓你可以自由控制自己的小π。小π機器人的上位機部分分為電腦端的上位機軟件和手機端的APP。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201804/377851.htm

  一、手機APP

  1、appinventor簡介

  App Inventor 原是Google實驗室(Google Lab)的一個子計劃,由一群Google工程師和勇于挑戰(zhàn)的Google使用者共同參與設(shè)計完成。Google App Inventor是一個完全在線開發(fā)的Android編程環(huán)境,拋棄復(fù)雜的程式代碼而使用積木式的堆疊法來完成開發(fā)者的Android程式。除此之外它也正式支持樂高NXT機器人,對于Android初學(xué)者或是機器人開發(fā)者來說是一大福音。因為對于想要用手機控制機器人的使用者而言,他們不大需要太華麗的界面,只要使用基本元件例如按鈕、文字輸入輸出即可。

  2、手機APP開發(fā)

  手機app部分主要包括三部分功能:實時遙控,重力遙控,動作記錄。實時遙控功能即按一個動作,小π完成一個動作。可以實現(xiàn)較復(fù)雜動作如搖頭、抬腳、晃腿、彈跳等,比如重力遙控功能主要是使用手機的重力感應(yīng)模塊,可以控制小π的前進、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、后退等簡易動作。動作記錄功能,可以實現(xiàn)一組動作的記錄。可以實現(xiàn)跳舞等功能,也可以自由擴展,達到意想不到的效果。

  我們所做出的APP,是一款用于操作小π實現(xiàn)一系列動作的APP,下面是已經(jīng)制作出來的APP操作界面。

  圖1、2、3中按鈕為button,提示(如圖2中的“改變背景顏色:”等)為label,文本輸入框為textbox等,點擊按鈕時會觸發(fā)相應(yīng)的事件,執(zhí)行對應(yīng)的代碼。例如,當點擊按鈕“前”時,手機就會通過藍牙向單片機發(fā)送的命令。

圖1 重力感應(yīng)界面

圖2 控制界面

圖3 編輯舞步界面

  使用者可以下達不同的動作指令(如運動方向、運動形態(tài)等),來完成對機器人的動作控制。并且可以通過下達其他指令(如背景顏色、音樂播放),來完成更為復(fù)雜的控制。圖3為設(shè)計舞步界面,用戶能設(shè)計一套屬于自己的舞蹈動作。我們還設(shè)置了3套固定的動作,供用戶調(diào)用。

  3、內(nèi)部實現(xiàn)

  通信協(xié)議的基本格式為<指令,參數(shù)>。

  當APP檢測到前進的按鈕被按下后,APP通過手機藍牙向小π機器人發(fā)送指令。這條指令的意思就是向前走1步。其它動作指令也是類似的。

  在重力感應(yīng)模式下,手機通過內(nèi)置的加速度傳感器和陀螺儀獲取手機當前的姿態(tài)信息,通過對姿態(tài)信息的判斷發(fā)送前后左右運動命令。

  燈光顏色選擇指令由三條指令構(gòu)成,分別為,。R、G、B的參數(shù)變化范圍為0-255,這樣就可以變化出1600多萬種顏色。例如發(fā)送紅色命令就是<255,0><0,0><0,0>。

  當手機APP接收到超聲波距離、溫濕度等信息時,將接收到的信息在APP界面上顯示出來。

  下圖是手機APP和HC-06藍牙模塊建立連接的核心代碼截圖,供大家參考。

圖4 APP核心代碼

  二、電腦上位機開發(fā)

  1、C#簡介

  C#是微軟公司發(fā)布的一種面向?qū)ο蟮摹⑦\行于.NET Framework之上的高級程序設(shè)計語言。C#使得C++程序員可以高效的開發(fā)程序,且因可調(diào)用由 C/C++ 編寫的本機原生函數(shù),因此絕不損失C/C++原有的強大的功能。因為這種繼承關(guān)系,C#與C/C++具有極大的相似性,熟悉類似語言的開發(fā)者可以很快的轉(zhuǎn)向C#。

  2、電腦端串口調(diào)試助手

  串口調(diào)試助手通過C#編寫,界面如下圖所示。通過“串口設(shè)置”來設(shè)置串口的相應(yīng)參數(shù),“串口檢測”可以用來檢測計算機可用的串口。“發(fā)送數(shù)據(jù)”可以將“數(shù)據(jù)發(fā)送”欄中的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送出去。一旦串口接收到數(shù)據(jù),則會在“數(shù)據(jù)接收”欄中顯示出來,通過先前設(shè)置的“字符顯示”或者“HEX顯示”來以字符顯示或者以十六進制數(shù)顯示?!扒蹇諗?shù)據(jù)”則可以清除“數(shù)據(jù)接收”欄以及“收據(jù)發(fā)送”欄中的所有數(shù)據(jù)。通過串口調(diào)試助手發(fā)送相關(guān)的命令可以對小π機器人進行調(diào)試。

圖5 電腦上位機界面

  串口調(diào)試助手的程序流程大致為開始進行串口初始化,在串口初始化過程中對串口號、波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位、停止位等進行設(shè)置。初始化結(jié)束后可以對命令進行收發(fā)。小π機器人中波特率為115200,無奇偶校驗、數(shù)據(jù)位為8位、停止位為1位。

  3、平板端上位機開發(fā)

  Win10 IoT是微軟開發(fā)的一款基于win10的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。在裝有win10 IoT系統(tǒng)的平板電腦中可以直接運行小π機器人的平板端程序。平板端程序功能和手機APP程序類似,可以通過藍牙對小π機器人進行相應(yīng)的控制。程序是通過C#編寫的,程序界面如下圖所示。

圖6 平板上位機界面



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