Радиоуправление на Arduino + NRF24L01 + гироскоп GY-521 MPU-6050

Собрал я машинку: СобираемArduino машинку на Motor Shield L293D и ИКпульте

Управлять пультом дистанционного управления не очень удобно. Вторую машинку я собрал на Wi-fi: СамодельнаяWifi машинка на NodeMCU. Машина делает дрифт

Данная машинка получилась более быстрая и удобная в управлении. Но все равно чего-то не хватает: гибкости настройки программы, чувствительности джойстика и пр.

Поэтому я решил сделать машинку на радио управлении.

Что мне понадобится.

Пульт:

1.Arduino Nano

2. Джойстик модуль KY-023

3 Гироскоп GY-521

4. Радио модуль NRF24L01 2.4 ГГц

5.Контроллер заряда 18650

6. MT3608 DC-DC Step Up

7. Кнопки для проектов на arduino

Машинка:

1. Arduino UNO

2.Радиомодуль NRF24L01 2.4 ГГц

3. Два мотор редуктора и два колеса

4. Драйвер двигателя L298N

5. Источник питания. Я использовал power bank

6. Провода для подключения можно взять от мышки, USB- зарядки и пр. что у вас не работает и лежит без дела.

Схема подключения пульта управления на Arduino + NRF24L01 + гироскоп GY-521 MPU-6050 выглядит вот так.

Скетч в среде программирования Arduino IDE выглядит вот так.

#include <SPI.h>          
#include <nRF24L01.h>
#include <RF24.h>

const uint64_t pipe = 0xF0F1F2F3F4LL;
RF24 radio(9, 10);


byte button_jostik = 8;  // кнопка джостика
byte button_1 = 2;  // кнопка
byte button_2 = 3;  // кнопка 
byte button_3 = 4;  // кнопка 
byte button_4 = 4;  // кнопка 
byte button_5 = 5;  // кнопка 
byte button_6 = 7;  // кнопка 

byte transmit_data[9]; // массив, хранящий передаваемые данные
byte latest_data[9]; // массив, хранящий последние переданные данные
boolean flag; // флажок отправки данных

// Гироскоп ///
#include <Wire.h>
#include "Kalman.h"

Kalman kalmanX;
Kalman kalmanY;

uint8_t IMUAddress = 0x68;

/* IMU Data */
int16_t accX;
int16_t accY;
int16_t accZ;
int16_t tempRaw;
int16_t gyroX;
int16_t gyroY;
int16_t gyroZ;

double accXangle; // Angle calculate using the accelerometer
double accYangle;
double temp;
double gyroXangle = 180; // Angle calculate using the gyro
double gyroYangle = 180;
double compAngleX = 180; // Calculate the angle using a Kalman filter
double compAngleY = 180;
double kalAngleX; // Calculate the angle using a Kalman filter
double kalAngleY;

uint32_t timer;

/* переменные */
boolean lastButten = LOW;     // предыдущее состояние кнопки
boolean currentButten = LOW;  // текущее состояние кнопки
int status = 0;       // текущий статус

void setup() {
  Serial.begin(9600); //открываем порт для связи с ПК

  pinMode(button_jostik, INPUT_PULLUP); // настроить пин кнопки
  pinMode(button_1, INPUT_PULLUP); // настроить пин кнопки
  pinMode(button_2, INPUT_PULLUP); // настроить пин кнопки
  pinMode(button_3, INPUT_PULLUP); // настроить пин кнопки
  pinMode(button_4, INPUT_PULLUP); // настроить пин кнопки
  pinMode(button_5, INPUT_PULLUP); // настроить пин кнопки
  pinMode(button_6, INPUT_PULLUP); // настроить пин кнопки
  
  radio.begin();
    delay(50);
    radio.setChannel(9);
    radio.setPayloadSize(8);
    radio.setRetries(1,1);
    radio.setDataRate(RF24_250KBPS);
    radio.setPALevel(RF24_PA_HIGH);
    radio.openWritingPipe(pipe);

  /// Гтроскоп 

    Wire.begin();
  i2cWrite(0x6B,0x00); // Disable sleep mode
  if(i2cRead(0x75,1)[0] != 0x68) { // Read "WHO_AM_I" register
    Serial.print(F("MPU-6050 with address 0x"));
    Serial.print(IMUAddress,HEX);
    Serial.println(F(" is not connected"));
    while(1);
  }    
  kalmanX.setAngle(180); // Set starting angle
  kalmanY.setAngle(180);
  timer = micros();
  
}

void loop() {

  currentButten = debvance (lastButten); // Передаем функции дребезга значение по умолчанию LOW 
  if (lastButten == LOW && currentButten == HIGH) // Проверяем отпускали мы кнопку или нет
  {
    status = !status; // инвертируем Статус 
  }
  lastButten =  currentButten;  // Переприсваеваем прошлое состояние кнопки


  if (status == true)
  {
    transmit_data[1] = map(analogRead(A0), 0, 1023, 0, 255); // получить значение
    // в диапазоне 0..1023, перевести в 0..180, и записать на 1 место в массиве
    transmit_data[2] = map(analogRead(A1), 0, 1023, 0, 255);
    }
  else
  {
    /* Update all the values */
    uint8_t* data = i2cRead(0x3B,14);
    accX = ((data[0] << 8) | data[1]);
    accY = ((data[2] << 8) | data[3]);
    accZ = ((data[4] << 8) | data[5]);
    tempRaw = ((data[6] << 8) | data[7]);
    gyroX = ((data[8] << 8) | data[9]);
    gyroY = ((data[10] << 8) | data[11]);
    gyroZ = ((data[12] << 8) | data[13]);
  
    /* Calculate the angls based on the different sensors and algorithm */
    accYangle = (atan2(accX,accZ)+PI)*RAD_TO_DEG;
    accXangle = (atan2(accY,accZ)+PI)*RAD_TO_DEG;  
  
    double gyroXrate = (double)gyroX/131.0;
    double gyroYrate = -((double)gyroY/131.0);
    gyroXangle += gyroXrate*((double)(micros()-timer)/1000000); // Calculate gyro angle without any filter
    gyroYangle += gyroYrate*((double)(micros()-timer)/1000000);
    //gyroXangle += kalmanX.getRate()*((double)(micros()-timer)/1000000); // Calculate gyro angle using the unbiased rate
    //gyroYangle += kalmanY.getRate()*((double)(micros()-timer)/1000000);
  
    compAngleX = (0.93*(compAngleX+(gyroXrate*(double)(micros()-timer)/1000000)))+(0.07*accXangle); // Calculate the angle using a Complimentary filter
    compAngleY = (0.93*(compAngleY+(gyroYrate*(double)(micros()-timer)/1000000)))+(0.07*accYangle);
  
    kalAngleX = kalmanX.getAngle(accXangle, gyroXrate, (double)(micros()-timer)/1000000); // Calculate the angle using a Kalman filter
    kalAngleY = kalmanY.getAngle(accYangle, gyroYrate, (double)(micros()-timer)/1000000);
    timer = micros();
  
    temp = ((double)tempRaw + 12412.0) / 340.0;
    
    Serial.print(kalAngleX);Serial.print("\t");
    Serial.print(kalAngleY);Serial.print("\t");
  
    //Serial.print(temp);Serial.print("\t");
  
    Serial.print("\n");
     int y = compAngleY;
     if (y>250) y=250;
     if (y< 110) y= 110;
     
     int x = compAngleX;
     if (x>250) x=250;
     if (x< 110) x= 110;

    transmit_data[1] = map(x, 110, 250, 0, 255); // получить значение
    // в диапазоне 0..1023, перевести в 0..180, и записать на 1 место в массиве
    transmit_data[2] = map(y, 110, 250, 0, 255);
  
  }
  
  transmit_data[0] = !digitalRead(button_jostik); // инвертированный (!) сигнал с кнопки

  transmit_data[3] = !digitalRead(button_1); // инвертированный (!) сигнал с кнопки
   transmit_data[4] = !digitalRead(button_2); // инвертированный (!) сигнал с кнопк
   transmit_data[5] = !digitalRead(button_3); // инвертированный (!) сигнал с кнопки
   transmit_data[6] = !digitalRead(button_4); // инвертированный (!) сигнал с кнопки
   transmit_data[7] = !digitalRead(button_5); // инвертированный (!) сигнал с кнопки
   transmit_data[8] = !digitalRead(button_6); // инвертированный (!) сигнал с кнопки
            
  for (int i = 0; i < 9; i++) { // в цикле от 0 до числа каналов
    if (transmit_data[i] != latest_data[i]) { // если есть изменения в transmit_data
      flag = 1; // поднять флаг отправки по радио
      latest_data[i] = transmit_data[i]; // запомнить последнее изменение
    }
  }

  //if (flag == 1) { 
  //  radio.powerUp(); // включить передатчик
    radio.write(&transmit_data, sizeof(transmit_data)); // отправить по радио
 //   flag = 0; //опустить флаг
  //  radio.powerDown(); // выключить передатчик
  // }

}

boolean debvance (boolean last) //убираем дребизг
{
  boolean current = digitalRead (button_jostik); // считываем данные с кнопки
  if (last != current) // Если текущее состояни еотличететься от предыдущего 
  {
   delay (5);   // Ждем 5 милисек.
   current = digitalRead (button_jostik); // Присваеваем текущее состояние кнопки
    return current; 
  }
}

void i2cWrite(uint8_t registerAddress, uint8_t data){
  Wire.beginTransmission(IMUAddress);
  Wire.write(registerAddress);
  Wire.write(data);
  Wire.endTransmission(); // Send stop
}

uint8_t* i2cRead(uint8_t registerAddress, uint8_t nbytes) {
  uint8_t data[nbytes];
  Wire.beginTransmission(IMUAddress);
  Wire.write(registerAddress);
  Wire.endTransmission(false); // Don't release the bus
  Wire.requestFrom(IMUAddress, nbytes); // Send a repeated start and then release the bus after reading
  for(uint8_t i = 0; i < nbytes; i++)
    data[i] = Wire.read();
  return data;
}

Схема подключения Ардуино машинки на на радио управлении NRF24L01 выглядит вот таким образом.

Скетч среде программирования Arduino IDE для радио Arduino машинки.

#include <SPI.h>        
#include <nRF24L01.h>
#include <RF24.h>
#include <Servo.h>
const uint64_t pipe = 0xF0F1F2F3F4LL; 
RF24 radio(9, 10); 
byte msg[9];
unsigned long time;
int data; 
int pos;
int fspeed;           // forward speed 
int bspeed;           // backward speed
const int in1 = 2;    // direction pin 1
const int in2 = 4;    // direction pin 2
const int in3 = 7;    // PWM pin to change speed
const int in4 = 8;    // direction pin 2
const int ena = 5;    // PWM pin to change speed
const int enb = 6;    // PWM pin to change speed
/* определяем два массива с перечислением пинов для каждого мотора */
unsigned char RightMotor[3] =   {in1, in2, ena};
unsigned char LeftMotor[3] =   {in3, in4, enb};
/*
   управление скоростью мотора
   motor - ссылка на массив пинов
   v - скорость мотора, может принимать значения от -100 до 100
*/
void Wheel (unsigned char * motor, int v)
{
  if (v>100) v=100;
  if (v<-100) v=-100;
  if (v>0) {
    digitalWrite(motor[0], HIGH);
    digitalWrite(motor[1], LOW);
    analogWrite(motor[2], v*2.55);
  }
  else if (v<0) {
    digitalWrite(motor[0], LOW);
    digitalWrite(motor[1], HIGH);
    analogWrite(motor[2], (-v)*2.55);
  }
  else {
    digitalWrite(motor[0], LOW);
    digitalWrite(motor[1], LOW);
    analogWrite(motor[2], 0);
  }
}
void setup(){
  pinMode(in1, OUTPUT);      // connection to L298n
  pinMode(in2, OUTPUT);      // connection to L298n
  pinMode(in3, OUTPUT);      // connection to L298n
  pinMode(in4, OUTPUT);      // connection to L298n
  pinMode(ena, OUTPUT);      // connection to L298n;
  pinMode(enb, OUTPUT);      // connection to L298n;
  Serial.begin(9600);
 delay(50);
 radio.begin();
 radio.setChannel(9); 
 radio.setPayloadSize(8);
 radio.setDataRate(RF24_250KBPS);  
 radio.setPALevel(RF24_PA_HIGH); 
 radio.openReadingPipe(1,pipe); 
 radio.startListening(); 
}
void loop() {   
 if (radio.available()){ 
  time = millis();
radio.read(&msg, sizeof(msg));} 
if (millis() - time > 1000){
msg[0]=0;
msg[1]=0;}
int x= map(msg[2], 0, 255, -100, 100);
int y= map(msg[1], 0, 255, -100, 100);
 /* управляем правым мотором */
  Wheel (RightMotor, y - x);
  /* управляем левым мотором */
  Wheel (LeftMotor, y + x); 
Serial.println(msg[1]);
Serial.println(msg[2]);
}

У Вас наверное возник вопрос, а для чего 6 тактовых кнопок на пульте управлении. Данными кнопками я планирую управлять ковшом который установлю на данную Ардуино машинку . Также есть возможность поставить еще один джойстик. Я его поставлю когда буду собирать уже в нормальный корпус. Также установлю модуль NRF24L01 с внешней антенной . За всеми переделка следите на сайте Portal-PK.ru и на YouTube канале.

Подписывайтесь на мой канал на Youtube и вступайте в группы в Вконтакте и Facebook.

Спасибо за внимание!