投影片下載範例下載 Hackpad 小抄 2

Size: px

Start display at page:

Download "投影片下載範例下載 https://goo.gl/9elo5a Hackpad 小抄 https://goo.gl/yglima 2"

窑齐
8 years ago
Views:

1 Raspberry Pi 工作坊 - 自己做遙控小車台灣樹莓派 <[email protected]> Aug 15, 2015@COSCUP

2 投影片下載範例下載 Hackpad 小抄 2

3 CC (Creative Commons) 姓名標示非商業性相同方式分享姓名標示你必須給予適當表彰提供指向本授權條款的連結以及指出本作品的原始版本是否已被變更你可以任何合理方式為前述表彰但不得以任何方式暗示授權人為你或你的使用方式背書非商業性你不得將本素材進行商業目的之使用相同方式分享若你重混轉換本素材或依本素材建立新素材你必須依本素材的授權條款來散布你的貢獻物

4 about 台灣樹莓派 element14 指定台灣地區 Raspberry Pi 個人用戶經銷商 4

5 about 台灣樹莓派專注於 Raspberry Pi 應用與推廣舉辦社群聚會 / 工作坊 / 讀書會 / 黑客松 Website : Facebook : 搜尋 RaspberryPi.Taiwan

6 分享 x 社群 COSCUP, MakerConf, PyCon 講者投影片程式碼 6

7 今日時程發放材料 + 介紹 /15mins 連線測試 /15mins 小車組裝 + LAB1 /40mins 馬達解釋 + LAB2 /30mins GPIO 控制 + LAB3 /30mins 轉向 /L298N 解釋 + LAB4 /30mins Web+UI+ 控制 + LAB5 /40mims 小車拆解 /15mins 7

8 連線測試根據底下的編號 % 連線到 RPi-AP% wpa-psk : 筆電連線成功後, 用 ssh 連線到 Pi ip : %.1 帳號 / 密碼 pi/raspberry 8

如何讓 Pi 和 PC 互傳檔案使用 scp 一個實做 SCP(Secure Copy Protocol) 的應用程式透過 SSH(Secure Shell) 傳輸資料 Windows 請安裝 WinSCP http://winscp.

9 如何讓 Pi 和 PC 互傳檔案使用 scp 一個實做 SCP(Secure Copy Protocol) 的應用程式透過 SSH(Secure Shell) 傳輸資料 Windows 請安裝 WinSCP 從 Pi 複製檔案到 PC 上 scp scp file.txt 9

10 遙控小車 = 遙控 + 小車 10

11 遙控車的組成車體 ( 機構 ) 馬達 / 車輪 ( 動力 ) 控制板 / 微處理器 ( 邏輯 ) 無線網路 / 紅外線 / 藍牙 ( 控制 ) 11

12 實驗 1 小車組裝目的瞭解小車的各項機構 12

13 所有零件 13

14 安裝銅柱 14

15 測速盤 15

16 馬達電源線 16

17 固定馬達 17

18 跑車輪 & 萬向輪底座 18

19 萬向輪 19

20 L298N 馬達控制板 20

21 小車組裝完成 21

22 實驗 2 馬達驅動目的比較各種驅動馬達的方式 22

23 馬達種類直流馬達 (DC motors) 伺服馬達 (Servo motors) 步進馬達 (Stepper motors) 23

24 24

25 直流 ( 碳刷 ) 馬達永久磁鐵定子轉子和線圈整流子電源 Fleming's Left Hand Rule 25

26 FA-130RA 直流馬達規格工作電壓空載負載堵轉速度和負重的需求 ( 負載 ) 轉速扭力 ( 轉矩 ) 電源和控制器的配置工作電壓消耗電流堵轉電流 26

27 1. 馬達和直流電源直接相接順時鐘旋轉逆時鐘旋轉 27

A generic pin on an IC 28 http://raspberrypihobbyist.

28 2. 透過 GPIO 控制馬達 GPIO = General Purpose Input Output GPIO is a flexible software-controlled digital signal A generic pin on an IC 28

29 Raspberry Pi Model B 的 GPIO (P1) Z 字型的腳位編號 Pin1 Pin3 Z Pin25 Pin2 Pin4 Pin26 SPI / I2C / UART / PWM 29

30 一分鐘學會用 Python 控制 GPIO #!/usr/bin/python import RPi.GPIO as GPIO import time # 載入模組 GPIO.setmode(GPIO.BOARD) # 選擇系統 ( 以實體腳位系統為例 ) LED_PIN = 12 GPIO.setup(LED_PIN, GPIO.OUT) # 定義腳位 print("led is on") GPIO.output(LED_PIN, GPIO.HIGH) time.sleep(3) # 設定腳位狀態 GPIO.cleanup() # 清理 30

31 控制電路 Motor 馬達 A(Green) 馬達 A(Yellow) RPi Pin16(GPIO4) Pin20(Ground) 馬達 A 31

32 轉-停-轉-停MOTOR_PIN = 16 GPIO.setmode(GPIO.BOARD) GPIO.setup(MOTOR_PIN, GPIO.OUT) try: while True: print("motor start...") GPIO.output(MOTOR_PIN, GPIO.HIGH) time.sleep(2) print("motor stop!!!") GPIO.output(MOTOR_PIN, GPIO.LOW) time.sleep(2) finally: GPIO.cleanup() 32

33 為什麼不會動? 33

34 重新檢視直流馬達規格工作電壓空載負載堵轉電源和控制器的配置工作電壓消耗電流堵轉電流 Raspberry Pi GPIO 的電流輸出為 2 ma 到 16 ma 34

35 3. 透過電晶體驅動馬達一種可放大開關穩壓信號調節的元件由於微處理器的輸出微弱無法驅動大型負載但可透過電晶體放大訊號控制外部裝置常用符號

36 水管閥門功能腳位意義 ( 依功能分 ) B( 基極 ) 控制閥門 C( 集極 ) 收集電流實際運作情形允許大電流通過微小電流就可控制 E( 射極 ) 射出電流推動大型負載

37 控制電路

38 轉-停-轉-停MOTOR_PIN = 16 GPIO.setmode(GPIO.BOARD) GPIO.setup(MOTOR_PIN, GPIO.OUT) try: while True: print("motor start...") GPIO.output(MOTOR_PIN, GPIO.HIGH) time.sleep(2) print("motor stop!!!") GPIO.output(MOTOR_PIN, GPIO.LOW) time.sleep(2) finally: GPIO.cleanup() 38

39 DEMO $ sudo python dc_motor.py 39

40 實驗 2 控制馬達轉向目的瞭解車子移動的原理 40

41 回顧剛剛的電路圖 C 極外部電源提供馬達轉動 B 極發送控制訊號讓電晶體導通一個電晶體電路可控制馬達轉動 C( 集極 ) 收集電流 B( 基極 ) 控制閥門 E( 射極 ) 射出電流

42 控制馬達轉向 - H 橋式電路每一個節點都是電晶體控制電路

43 如何用程式控制連接 Q1 和 Q4 Q3 和 Q2 Q1 和 Q3 無 Q1 和 Q2 Q3 和 Q4 作用順時鐘轉動逆時鐘轉動煞車慣性自由轉動短路! 短路!

44 如何用程式控制連接 Q1 和 Q4 Q3 和 Q2 Q1 和 Q3 無 Q1 和 Q2 Q3 和 Q4 作用順時鐘轉動逆時鐘轉動煞車慣性自由轉動短路! 短路! 可是不小心給錯電就會把電晶體燒掉 2. 一個馬達要搭配四個電晶體電路 3. 我想要一次控制兩個馬達的轉動

45 L298N 馬達控制板電源開關馬達電源輸入 OUT3 OUT4 OUT1 OUT2 ENA : OUT1, OUT2 生效 IN1 IN2 IN3 IN4 馬達控制接腳 PWM 輸入輸出 5V 電源輸出 IN1-2 : OUT1-2 IN3-4 : OUT ENB : OUT3, OUT4 生效

46 單輪電路圖 (L298N 要和 Pi 共接地 ) L298N RPi IN1(Green) Pin16(GPIO4) IN2(Yellow) Pin18(GPIO5) 馬達 A L298N OUT1(Yellow) OUT2(Green) Motor 馬達 A(Yellow) 馬達 A(Green) 46

47 控制單輪正反轉 Motor_R1_Pin = 16 Motor_R2_Pin = 18 GPIO.setmode(GPIO.BOARD) GPIO.setup(Motor_R1_Pin, GPIO.OUT) GPIO.setup(Motor_R2_Pin, GPIO.OUT) try: GPIO.output(Motor_R1_Pin, True) # clockwise time.sleep(3) GPIO.output(Motor_R1_Pin, False) time.sleep(1) # protect motor GPIO.output(Motor_R2_Pin, True) # counterclockwise time.sleep(3) GPIO.output(Motor_R2_Pin, False) finally: GPIO.cleanup() 47

48 DEMO $ sudo python l298n.py 48

49 實驗 3 控制小車移動目的機構 + 程式 49

50 車子如何移動向前走 ( 雙輪逆時鐘旋轉 ) 向後走 ( 雙輪順時鐘旋轉 ) 向右轉 ( 左輪逆時鐘轉, 右輪靜止 ) 向左轉 ( 右輪逆時鐘轉, 左輪靜止 ) 前左 50

51 雙輪電路圖 L298N IN1(Green) IN2(Yellow) IN3(Purple) IN4(Orange) RPi Pin16(GPIO4) Pin18(GPIO5) Pin11(GPIO0) Pin13(GPIO1) 馬達 B 馬達 A L298N OUT1(Yellow) OUT2(Green) OUT3(Purple) OUT4(Orange) Motor 馬達 A(Yellow) 馬達 A(Green) 馬達 B(Green) 馬達 B(Yellow) 51

52 控制小車移動 def stop(): # stop all wheels def forward(): GPIO.output(16, True) GPIO.output(18, False) GPIO.output(11, True) GPIO.output(13, False) time.sleep(1) stop() try: ch = sys.argv[1] if ch == 'w': forward() finally: GPIO.cleanup() 52

53 DEMO $ sudo python move_car.py [f/b/r/l] 53

54 實驗 4 無線 (WiFi) 遙控目的學習如何從網頁控制硬體 54

55 網頁伺服器 (Web Server) 一個軟體回應從 80/8080 port 進來的 HTTP 要求可透過 CGI 或 module 方式擴充如 Apache, Nginx, Boa

56 - A fast, simple and lightweight WSGI micro web-framework $ sudo pip install bottle 56

57 Hello Bottle $ nano bottle_hello.py from bottle import def index(): return "Hello Bottle" if name == " main ": run(host=' ', port=8080)

執行 $ sudo python app-hello.py Bottle v0.12.8 server starting up (using WSGIRefServer())... Listening on http://0.0.0.0:8080/ Hit Ctrl-C to quit.

58 執行 $ sudo python app-hello.py Bottle v server starting up (using WSGIRefServer())... Listening on Hit Ctrl-C to quit [13/Aug/ :08:32] "GET / HTTP/1.1" [13/Aug/ :08:32] "GET /favicon.ico HTTP/1.1"

59 用 AJAX 送指令非同步 JavaScript & XML XMLHttpRequest 物件無須更新整個頁面

60 DEMO $ sudo python bottle_control.py ` 60

61 Raspberry Pi Rocks the World Thanks

CC (Creative Commons) 姓名標示非商業性相同方式分享姓名標示你必須給予適當表彰提供指向本授權條款的連結以及指出本作品的原始版本是否已被變更你可以任何合理方式為前述表彰但不得以任何方式暗示授權人為你或你的使用方式背書非商業性你不得將本素材進行商業目

CC (Creative Commons) 姓名標示非商業性相同方式分享姓名標示你必須給予適當表彰提供指向本授權條款的連結以及指出本作品的原始版本是否已被變更你可以任何合理方式為前述表彰但不得以任何方式暗示授權人為你或你的使用方式背書非商業性你不得將本素材進行商業目 Raspberry Pi 寵物小車台灣樹莓派 CC (Creative Commons) 姓名標示非商業性相同方式分享姓名標示你必須給予適當表彰提供指向本授權條款的連結以及指出本作品的原始版本是否已被變更你可以任何合理方式為前述表彰但不得以任何方式暗示授權人為你或你的使用方式背書非商業性你不得將本素材進行商業目的之使

投影片下載 範例下載 Hackpad 小抄 2

投影片下載範例下載 Hackpad 小抄 2