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Makeblock搬运遥控车之SONY PS2手柄

前面写了三篇文章，讲解了如何用LabVIEW可视化界面，方便直观高效地确定出Arduino编程时所需的参数。这些参数包含有搬运车夹持器爪子张合角度；直线导轨上夹持器的升降高度和速度；以及小车走直线时的左右电机PWM值。这三篇文章的题目是：《Makeblock搬运遥控车之夹持器控制》，《Makeblock搬运遥控车之直线导轨控制》和《Makeblock搬运遥控车之车身行动控制》。

下面就要谈谈如何用SONY PS2手柄来遥控这个MakeBlock搬运车。这些确定好的重要参数，直接会用到遥控车的Arduino程序中，比如向前拨动手柄摇杆，小车左右电机按照事先设定好的PWM值，能向前走出直线。按下手柄某个按钮，夹持器的爪子收紧到规定角度，刚好紧紧抓住物料。SONY PS2手柄来遥控MakeBlock搬运车全景图如图1所示。

图1 SONY PS2手柄遥控Makeblock搬运遥控车全景图

PlayStation 2，简称PS2，是日本Sony旗下的索尼电脑娱乐SCEI(Sony Computer Entertainment Inc.)，于2000年3月4日推出的家用型128位游戏系统，这套系统里就包含PS2电玩手柄。这个作品就是想把平时我们用来玩电子竞技游戏的输入设备，用到遥控这台MakeBlock搬运小车。

要应用SONYPS2电玩手柄遥控小车，首先要了解SONY PS2手柄是如何应用到Arduino控制器中的。

图2 基于PS2手柄的遥控器组成

图2中，基于PS2手柄的遥控器组成有SONYPS2电玩手柄，手柄接收器，ArduinoUNO控制器，XBee无线数传，8.4V锂聚合物电池。这个遥控器经过了两次无线数传，才把手柄上的操作命令传递给被控搬运车的Arduino MEGA2560控制器。一次是SONY手柄通过红外信号把信息传递给它的自带红外接收器，二次是与红外接收器相连的Arduino UNO控制器通过XBee无线数传模块传递给小车上的ArduinoMEGA2560控制器。之所以不把SONY手柄红外接收器直接连到Arduino MEGA2560控制器，可能是因为红外接收器的工作电压为5V，而搬运车上Arduino MEGA2560控制器数字端口的电压，我用稳压扩展板调成了6V（这个电压更适合给小车上的舵机供电），总之采用一次无线通信的方法是不成功的。

红外接收器如何用杜邦线连接到Arduino UNO控制器？请按照下面接线示意图，从PS2手柄接收器的9个引脚中找出6个引脚用六根杜邦线与Xbee传感器扩展板的10、11、12、13数字端子以及3.3V、GND端子连接起来，就可以实现Arduino控制器与PS接收器的硬件联系。对于实现这样的硬件联系，Xbee传感器扩展板非常好用，因为它具有3.3V的端子，而且所有端子都是插针，方便用现成的杜邦线连接。

图3 PS2红外接收器与Arduino控制器连线示意图

不仅硬件连线方便，而且使用专门为PS2X_lib库文件，编写程序也特别简单。

PS2X_lib库文件的zip文件请下载：http://yunpan.cn/QNUdyd3E27jz7（访问密码：2c9c）

可以将zip文件下载并解压缩后，复制到Arduino安装目录下的libraries文件夹里面。然后在程序里就可以引入PS2X_lib库文件，并直接使用这个库文件中的函数，采集手柄操作信息了。

图4 PS2电玩手柄

图4电玩手柄遥控操作方法：按下PS2手柄前端的R2按钮时，搬运小车驱动电机设置高速，按下PS2手柄前端的L2按钮时，驱动电机设置低速。PS2手柄的circle按钮按下时，设置舵机角度为120度，夹持器处于打开状态， Rectangle按钮按下时，设置舵机角度为16度，夹持器处于夹紧状态。Triangle按钮处于按下状态时，每0.05s以舵机角度加4度的速度打开夹持器， error按钮处于按下状态时，每0.05s以舵机角度减4度的速度夹紧夹持器。上下拨动PS2手柄左摇杆，控制夹持器升降电机正转或者反转，使夹持器下降或者上升。上下左右拨动PS2手柄右摇杆，则控制搬运车前后左右行驶。

遥控器主机程序：

//程序任务：PS2手柄数据采集，发送给搬运车接收机
//电机速度程度、小车行驶方向、升降电机转向、舵机角度信息。
#include <PS2X_lib.h>  //声明PS2X库文件
PS2X ps2x; // 定义ps2x为PS2X类变量
int speed_flag=1;//电机速度程度标识,1为高速、0为低速
int PS_LY;//PS2手柄左摇杆Y轴数据
int PS_RY;//PS2手柄右摇杆Y轴数据
int PS_RX;//PS2手柄右摇杆X轴数据
int servo_angle=90; //初始化舵机角度为90度
//初始化
void setup(){
 Serial.begin(9600); //启动串行通信
 //初始化PS2与Arduino控制器接口
 ps2x.config_gamepad(13,11,10,12,true, true);  
}
//主程序
void loop(){  
    ps2x.read_gamepad();//读PS2数据
    //如果按下PS2手柄前端的R2按钮时
    if(ps2x.NewButtonState(PSB_R2))
       speed_flag=1;//搬运小车电机设置高速
    //如果按下PS2手柄前端的L2按钮时
    if(ps2x.NewButtonState(PSB_L2))
       speed_flag=0;//搬运小车电机设置低速 
    //如果PS2手柄的circle按钮按下时
    if(ps2x.NewButtonState(PSB_RED))
    //设置舵机角度为120度，夹持器处于打开状态  
      servo_angle=120;
   //如果PS2手柄的Rectangle按钮按下时
   if(ps2x.NewButtonState(PSB_PINK))
   //设置舵机角度为16度，夹持器处于夹紧状态   
      servo_angle=16;   
   //如果PS2手柄的Triangle按钮处于按下状态时
   if(ps2x.Button(PSB_GREEN))
   {
     if(servo_angle>=16)
     {
        //每0.05s，以舵机角度加4度的速度打开夹持器
        servo_angle=servo_angle+4;
        if(servo_angle>120)
          servo_angle=120;
        delay(50);
     }
   }
   //如果PS2手柄的error按钮处于按下状态时
   if(ps2x.Button(PSB_BLUE))
   {
     if(servo_angle<=120)
     {
        //每0.05s，以舵机角度减4度的速度夹紧夹持器
        servo_angle=servo_angle-4;
        if(servo_angle<16)
          servo_angle=16;
        delay(50);
     }
   }
   //把PS2手柄左摇杆Y轴数据读到变量PS_LY
   PS_LY=ps2x.Analog(PSS_LY);
   //把PS2手柄右摇杆Y轴数据读到变量PS_RY
   PS_RY=ps2x.Analog(PSS_RY);
   //把PS2手柄右摇杆X轴数据读到变量PS_RX
   PS_RX=ps2x.Analog(PSS_RX);
    //把PS2手柄操作数据从遥控器发到搬运车的接收端
   Serial.write(0xff); //发送数据开始传送的标识字节
   //发送搬运小车的电机速度程度标识
   Serial.write(speed_flag);
   //发送用于判断夹持器升降电机是正转还是反转的数据
   Serial.write(PS_LY);
   Serial.write(PS_RY); //发送用于判断搬运车是前进还是后退的数据  
   Serial.write(PS_RX); //发送用于判断搬运车是右转还是左转的数据
   Serial.write(servo_angle);//发送实时舵机角度字节
   delay(100); //等待数据发送成功
}
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被控搬运车从机程序：

/*程序任务：接受遥控器发送的数据，并控制小车行驶、夹持器的升降。
夹持器夹紧程度。*/
#include <Servo.h> //引入舵机头文件
Servo clamper_servo;
//把编码器正交编码板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 2 //外部中断0
int N11 =6; //升降直流电机驱动板的电机使能端口连接到数字接口6
int N12 =7; //升降直流电机驱动板的电机转向端口连接到数字接口7
int P11_left =8; //连接小车左轮电机的PWM控制端口到数字接口8
int P12_left =9; //连接小车左轮电机的转向控制端口到数字接口9
int P21_right =10; //连接小车右轮电机的PWM控制端口到数字接口10
int P22_right =11; //连接小车右轮电机的转向控制端口到数字接口11
int Limit=12;      //夹持器上限位开关连接到数字端口12
byte working_state=0;//升降电机正反转和停止标识字节
byte Start=0xff; //数据开始传送的标识字节
int speed_flag=1; //电机速度程度标识,1为高速、0为低速
int PS_LY;//存储接受到的PS2手柄左摇杆Y轴数据
int PS_RY;//存储PS2手柄右摇杆Y轴数据
int PS_RX;//存储PS2手柄右摇杆X轴数据
int pos1; //舵机角度
int power;//电机转速PWM值
//初始化
void setup()
{
   Serial1.begin(9600);  //串口波特率设置，开始串口通信 
   pinMode(PinA,INPUT); //升降伺服电机正交编码板的OUTA信号端设置为输入模式
   pinMode(N11, OUTPUT);   //升降直流电机驱动板的控制端口设置为输出模式
   pinMode(N12, OUTPUT);
   digitalWrite(N11, LOW); //升降电机停止
   digitalWrite(N12, LOW);
      delay(20);  
   pinMode(Limit,INPUT); //夹持器上限位开关数字端口12设置为输入模式
   pinMode(P21_right, OUTPUT); //小车直流电机驱动板的控制端口设置为输出模式
   pinMode(P22_right, OUTPUT);
   pinMode(P11_left, OUTPUT);
   pinMode(P12_left, OUTPUT);
   digitalWrite(P21_right, LOW); //小车右电机停止
   digitalWrite(P22_right, LOW);
      delay(20);
   digitalWrite(P11_left, LOW); //小车左电机停止
   digitalWrite(P12_left, LOW);
      delay(20); 
   clamper_servo.attach(4); //初始化舵机角度为90度
   clamper_servo.write(90);  
}
void left_advance(int left_val)//小车左轮前进
{
   digitalWrite(P11_left,LOW);
   analogWrite(P12_left, left_val); 
}
void left_back(int left_val) //小车左轮后退
{  
   digitalWrite(P12_left,LOW);
   analogWrite(P11_left,left_val);  
}
void right_advance(int right_val)//小车右轮前进
{
   digitalWrite(P22_right,LOW);
   analogWrite(P21_right,right_val);    
}
void right_back(int right_val)//小车右轮后退
{
   digitalWrite(P21_right,LOW);
   analogWrite(P22_right,right_val);
}
void left_stop()//小车左轮停止
{
   digitalWrite(P11_left, LOW);
   digitalWrite(P12_left, LOW);     
}  
void right_stop()//小车右轮停止
{
   digitalWrite(P21_right, LOW);
   digitalWrite(P22_right, LOW);       
}
//主程序
void loop()
{
   //如果Arduino控制板的读缓冲区中存在上位机下达的字节
   if(Serial1.available()>0)
   {
     delay(30);
     Start=Serial1.read();
     //如果接受到用于标识数据开始传送的字节0xff，
     //则接下来读取遥控器发来的数据。
     if(Start==0xff)
     { 
        //电机速度程度标识,1为高速、0为低速
        speed_flag=Serial1.read();
        //PS2手柄左摇杆Y轴数据用于控制升降电机转向
        PS_LY=Serial1.read();
        //PS2手柄右摇杆Y轴数据用于控制小车前进或后退
        PS_RY=Serial1.read();
        //PS2手柄右摇杆Y轴数据用于控制小车左转或右转
        PS_RX=Serial1.read();
        pos1= Serial1.read();
     }
    if(speed_flag==1)
       power=180;   //设置为高速，高速时，电机PWM值为180
    if(speed_flag==0)
       power=100;   //设置为低速,高速时，电机PWM值为100 
     // 如果左摇杆向前摇动
     if(PS_LY<37)     
     {
       working_state=2;  //升降电机反转  
     }
      //如果左摇杆向后摇动
     if(PS_LY>217)        
     {
      working_state=1;  //升降电机正转            
     }    
    //  如果左摇杆居中
    if(PS_LY>=37 && PS_LY<=217)
    {
      working_state=0;  //升降电机停止           
    }
    if(working_state==1)
    {
      analogWrite(N11,power); //升降电机以PWM值为180的转速转动
       digitalWrite(N12,LOW); //电机正转       
    }
    else if(working_state==2)
    {    
      digitalWrite(N11,LOW); //升降电机反转
       analogWrite(N12,power); //电机以PWM值为180的转速转动      
    }
    else if(working_state==0)
    {
       digitalWrite(N11, LOW); //升降电机停止
       digitalWrite(N12, LOW);
    }
    //如果电机处于反转状态，同时夹持器又触碰到上限位开关
    if (digitalRead(Limit) == LOW &&  working_state==2 )
    {    
      digitalWrite(N11, LOW); //升降电机停止
      digitalWrite(N12, LOW);        
      working_state=0;
    } 
    // 如果右摇杆向前摇动
      if(PS_RY<37)  //小车前进
       {
         left_advance(power);
         right_advance(power);
       }
      // 如果右摇杆向后摇动
        if(PS_RY>217) //小车后退
       {
         left_back(power);
         right_back(power);
       }
       // 如果右摇杆向左摇动
       if(PS_RX<37) //小车左转
       {
         left_advance(0);
         right_advance(power);
       }
      //  如果右摇杆向右摇动
        if(PS_RX>217) //小车右转
       {
         left_advance(power);
         right_advance(0);
       }
        //  如果右摇杆居中
       if(PS_RY>=37 && PS_RY<=217 && PS_RX>=37 && PS_RX<=217)
       {
          left_stop(); //小车停止
          right_stop();
       }    
       clamper_servo.write(pos1);//控制夹持器上的舵机动作
   }
}
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Arduino为啥这么红，我想Arduino单片机较其他微控制器有以下5点优势：1、您学习Arduino单片机可以完全不需要了解其内部硬件结构和寄存器设置，仅仅知道它的端口作用即可，所以不需要硬件知识，只要会C语言，就可立即为Arduino单片机编程。2、Arduino软件语言为精简指令系统，所需掌握的指令不多，但指令的功能却很强大，往往一条指令就可以完成一整套操作，而且指令的可读性也好，属于低门槛的语言，轻松上手，快速应用。3、针对周边I/O设备的Arduino编程，由于很多I/O设备都随之带有库文件或者样例程序，所以在自己的程序中，可以引用库文件中的函数，或复制样例程序，然后修改下其中的参数，即可迅速编写出复杂的程序任务，从而放大了您的编程能力。4、Arduino开源硬件在创客界十分流行。所谓开源产品定义，不仅是其软硬件底层信息完全公开，而且还在于产品的应用资讯可以从Arduino相关网站、博客里的大量共享资源里获得，所以在共享资讯的辅助下，能激发出您创意作品的灵感，并加快您创作作品的效率。5、国内在开源硬件的制造能力非常强，涌现出被意大利Arduino公司认可的代理商，如DFRobot、Seeed Studio公司，这些公司提供了丰富的质优价廉Arduino及周边产品，所以在国内学习和应用Arduino具有得天独厚的硬件资源优势。

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