构建一个遥控Arduino Air-Boat的教程

在这个项目中，我们将构建一个遥控 Arduino Air-Boat，可以使用433 MHz 射频无线电模块进行无线控制。我们将使用自制遥控器通过构建我们自己的 433 MHz 发射器和接收器模块来控制这艘船。对于远程控制设备或两个设备之间的通信，我们有很多选择，例如 IR、蓝牙、互联网、RF 等。与 IR 通信相比，无线电通信具有范围更广等优点，但它没有需要在发射器和接收器之间建立视线连接。此外，这些模块可以进行两种通信方式，这意味着它可以同时发送和接收。所以使用这个 433MHz 射频模块，让我们构建一个Arduino RC 船在本教程中。

我们之前使用这些 433Mhz 射频模块构建了许多远程控制项目，用于控制像这种射频控制机器人这样的机器人，或者用于家庭自动化应用程序以使用射频控制家用电器。除了使用射频模块外，我们之前还构建了蓝牙控制的树莓派汽车和 DTMF手机控制的 Arduino 机器人。

Arduino RC 船所需的组件

433MHz 发射器和接收器

Arduino（任何 Arduino，以减小我使用 promini 的尺寸）

HT12E 和 HT12D

按钮 - 4Nos

电阻器 - 1mega ohm， 47k ohm

L293d 电机驱动器

9V 电池（我使用的是 7.4 伏电池）- 2Nos

7805调节器- 2Nos

直流电机 - 2Nos

电机叶片或螺旋桨（我使用的是自制螺旋桨）- 2Nos

.1uf 电容器 - 2Nos

普通PCB

433MHz 射频发射器和接收器模块

这些类型的射频模块在制造商中非常受欢迎。因为它们的成本低且连接简单。这些模块最适合所有形式的短距离通信项目。这些模块是ASK（幅移键控）在 RF 模块中，幅移键控 （ASK） 是一种幅度调制形式，将数字数据表示为载波幅度的变化。在 ASK 系统中，二进制符号 1 通过在 T 秒的位持续时间内传输固定幅度载波和固定频率来表示。如果信号值为1，则传输载波信号；否则，将发送信号值 0。这意味着它们在传输逻辑“零”时通常不消耗功率。这种低功耗使它们在电池供电的项目中非常有用。

433MHZ射频发射器

这种类型的模块非常小巧，带有 3 个引脚 VCC、地和数据。其他一些模块带有一个额外的天线引脚。发射模块的工作电压为3V-12V，该模块没有任何可调元件。该模块的主要优点之一是低电流消耗，它需要几乎为零的电流来发送零位。

Arduino RC船用发射器框图

在上面的框图中，有四个按钮（控制按钮），这些按钮用于控制船的方向。我们有四个用于向前、向后、向左和向右。从按钮，我们得到控制船的逻辑，但不能直接连接到编码器，这就是我们使用 Arduino 的原因。你可能会想我为什么在这里使用 Arduino，只是因为我们需要同时拉下编码器的两个并行数据输入，以实现仅靠按钮无法实现的向后和向前运动。然后编码器将即将到来的并行数据编码为串行输出。然后我们可以在射频发射器的帮助下传输该串行数据。

Arduino RC 遥控器（发射器）的电路图

在上面的电路中，您可以看到所有四个按钮的一侧都连接到 Arduino （D6-D9） 的四个数字引脚，其他四个都连接到地。也就是说，当我们按下按钮时，相应的数字引脚会变为逻辑低电平。HT12E编码器的四个并行输入连接到 Arduino （D2-D5） 的另外四个数字引脚。所以在Arduino的帮助下，我们可以决定编码器的输入。

而说编码器HT12E是一个12位编码器和一个并行输入-串行输出编码器。在 12 位中，8 位是可用于控制多个接收器的地址位。引脚 A0-A7 是地址输入引脚。在这个项目中，我们只控制一个接收器，所以我们不想改变它的地址，所以我将所有地址引脚接地。如果你想用一个发射器控制不同的接收器，你可以在这里使用 DIP 开关。AD8-AD11 是控制位输入。这些输入将控制 HT12D 解码器的 D0-D3 输出。我们需要连接一个振荡器进行通信，振荡器频率应为 3KHz用于 5V 操作。那么 5V 的电阻值为 1.1MΩ。然后我将HT12E的输出连接到发射器模块。我们已经提到，Arduino 和 rf 发射器模块，这两个设备在 5V 高压下工作都会杀死它，所以为了避免这种情况，我添加了 7805，稳压器。现在我们可以连接 （Vcc） 6-12volt 任何类型的电池输入。

构建 RC BOAT 发射器电路

我将每个组件焊接在一个普通的 PCB 上。请记住，我们正在开展一个射频项目，因此存在很多不同类型干扰的机会，因此请尽可能紧密地连接所有组件。最好为 Arduino 和发射器模块使用母排针。此外，尝试将所有东西焊接在铜垫上，而不是使用额外的电线。最后，将一根小线连接到发射器模块，这将有助于增加总范围。在连接 Arduino 和发射器模块之前，请仔细检查 lm7805 输出的电压。

上图显示了完成的 RC 船发射器电路的顶视图，完成的 RC 船发射器电路的底视图如下所示。

构建 Arduino RC 船用发射器外壳

遥控器需要一个体面的身体。这一步是关于你的想法，你可以用你的想法创建一个远程主体。我正在解释我是如何做到的。做遥控器的时候，我选择4mm的MDF板，你也可以选择胶合板、泡沫板或纸板，然后我从上面剪下两块，长10cm，宽5cm。然后我标记了按钮的位置。我将方向按钮放在左侧，将前进、后退按钮放在右侧。在工作表的另一面，我将按钮连接到主发射电路。请记住，普通按钮有 4 个引脚，每侧两个引脚。将一个引脚连接到 Arduino，另一个引脚连接到地。如果您对此感到困惑，请用万用表检查或查看数据表。

连接所有这些东西后，我将控制电路放在两个 MDF 板之间，并用一些长螺栓拧紧（如果需要，请参考下图）。再一次，创造一个好的身体完全取决于你的想法。

433Mhz 接收模块

这个接收器也非常小，带有 4 个引脚 VCC、接地，两个中间引脚是数据输出。该模块的工作电压为5v。与发射器模块一样，这也是一个低功耗模块。有些模块带有一个额外的天线引脚，但在我的情况下，它不存在。

Arduino RC 船接收器的框图

上面的框图描述了射频接收器电路的工作原理。首先，我们可以使用射频接收模块接收发射的信号。该接收器的输出是串行数据。但是我们无法用这个串行数据控制任何东西，这就是我们将输出连接到解码器的原因。解码器将串行数据解码为我们原始的并行数据。在本节中，我们不需要任何微控制器，我们可以直接将输出连接到电机驱动器。

Arduino RC船用接收器电路图

HT12D是一个 12 位解码器，它是一个串行输入并行输出解码器。 HT12D 的输入引脚将连接到具有串行输出的接收器。在 12 位中，8 位（A0-A7）是地址位，HT12D 将解码输入，只要它匹配其当前地址。D8-D11 是输出位。为了将该电路与发射器电路匹配，我将所有地址引脚接地。模块输出的数据为串行类型，解码器将此串行数据解码为原始并行数据，我们通过D8-D11输出。为了匹配振荡频率，应将 33-56k 电阻连接到振荡器引脚。第 17 脚的 LED 指示有效传输，只有在接收器连接到发射器后才会亮起。接收器的电压输入也是6-12伏。

为了控制电机，我使用了L293D IC，我选择了这个IC，因为它可以减小尺寸和重量，而且这个IC最适合控制两个方向的两个电机。L293D 有 16 个引脚，下图显示了引脚排列。

1， 9 个引脚是启用引脚，我们将其连接到 5 V 以启用电机 1A、2A、3A 和 4A 是控制引脚。如果引脚 1A 变低，2A 变高，电机将向右转，如果 1A 变低，2A 变高，电机将向左转。所以我们将这些引脚连接到解码器的输出 ps。1Y、2Y、3Y 和 4Y 是电机连接引脚。Vcc2 为电机驱动电压引脚，如果您使用的是高压电机，则将此引脚连接到相应的电压源。

搭建Arduino RC船的接收电路

在构建接收器电路之前，您应该记住一些重要的事情。重要的是尺寸和重量，因为在构建电路后，我们需要将其固定在船上。因此，如果重量增加，则会影响浮力和运动。

因此，与发射器电路一样，将每个组件焊接在一个小型通用 PCB 中，并尽量使用最少的电线。我将电机驱动器的引脚 8 连接到 5v，因为我使用的是 5V 电机。

建造遥控船

我尝试了不同的材料来建造船体。我用 thermocol 片材得到了更好的结果。所以我决定用thermocol建造身体。首先，我拿了一个 3cm 厚的 thermocol 片并将接收器电路放在上面，然后我在 thermocol 中标记了船的形状并切割。所以这就是我造船的方式，大家可以按照自己的想法来造。

用于 Arduino 空气船的电机和螺旋桨

体重再次很重要。所以选择正确的电机很重要，我选择了 5 伏、n20 型的普通直流电机，它体积小、重量轻。为避免射频干扰，应将 0.1uf 电容并联到电机输入端。

在螺旋桨的情况下，我用塑料片制作螺旋桨。您可以从商店购买螺旋桨，也可以自己制造，两者都可以正常工作。为了制造螺旋桨，首先，我拿了一块小塑料片，从上面切下两小块，然后在蜡烛热的帮助下弯曲这些小块。最后，我在电机的中心放了一个小孔，并固定在电机上。

Arduino RC 船的工作

这艘船有两个马达让我们称它为左和右。如果电机也顺时针移动（螺旋桨的位置也取决于），螺旋桨会从前面吸入空气并从后面排出。这会产生向前的阻力。

向前运动：如果左右电机都顺时针旋转，则向前运动

向后运动：如果左右电机都逆时针旋转（即螺旋桨从后侧吸入空气，向前侧排气），则会向后运动

向左移动：如果只有右电机旋转即船，只需从右侧拖动，船就会向左侧移动

向右移动：如果只有左电机旋转，即船只从左侧得到阻力，这将使船向右移动。

我们将电机驱动器的输入连接到解码器（D8-D11）的四个输出位。我们可以通过将 AD8-AD11 连接到遥控器中的按钮接地来控制这 4 个输出。例如，如果我们将 AD8 连接到将激活 D8 的接地。因此，我们可以使用这 4 个输出在两个方向上控制两个电机。但是我们不能只通过一个按钮来控制两个电机（我们需要它来进行前后运动），这就是我们使用 Arduino 的原因。在 Arduino 的帮助下，我们可以根据需要选择输入数据引脚。

遥控船的 Arduino 编程

这艘船的编程非常简单，因为我们只需要一些逻辑切换。我们可以用基本的 Arduino 功能实现一切。这个项目的完整程序可以在这个页面的底部找到。你的程序的解释如下

我们通过定义四个输入按钮和解码器输入引脚的整数来启动程序。

int f_button = 9; 
int b_button = 8; 
诠释 l_button = 7; 
int r_button = 6; 
诠释m1=2；
国际平方米=3；
诠释 m3=4; 
诠释 m4=5；

在设置部分，我定义了引脚模式。也就是说，按钮连接到数字引脚，因此这些引脚应该定义为输入，我们需要为解码器的输入获取输出，因此我们应该将这些引脚定义为输出。

   pinMode（f_button，INPUT_PULLUP）；
  pinMode（b_button，INPUT_PULLUP）；
  pinMode（l_button，INPUT_PULLUP）；
  pinMode（r_button，INPUT_PULLUP）；
  pinMode（m1，输出）；
  pinMode（m2，输出）；
  pinMode（m3，输出）；
  pinMode（m4，输出）；

接下来在主循环函数中，我们将使用 Arduino 的digitalread函数读取按钮状态。如果引脚状态变低，表示相应的引脚被按下，那么我们将执行如下条件 -

如果（数字读取（f_button）==LOW）

这意味着按下了前进按钮

{
   数字写入（m1，低）；
   数字写入（m3，低）；
   数字写入（平方米，高）；
   数字写入（m4，高）；
}

这将下拉编码器的 m1 和 m2，这将激活接收器侧的两个电机。同样，对于向后移动

{ 
   digitalWrite(m1, HIGH); 
   数字写入（m3，高）；
   数字写入（平方米，低）；
   数字写入（m4，低）；
}

对于左移

{
   数字写入（m1，低）；
   数字写入（m3，高）；
   数字写入（平方米，高）；
   数字写入（m4，高）；
}

为了正确的运动

{ 
   digitalWrite(m1, HIGH); 
   数字写入（m3，低）；
   数字写入（平方米，高）；
   数字写入（m4，高）；
}

编译代码后，将其上传到您的 Arduino 板。

故障排除：将船放在水面上，如果不尝试改变电机和螺旋桨的极性，请检查它是否正确移动。另外，尝试平衡体重。

int f_button = 9;
int b_button = 8;
诠释 l_button = 7;
int r_button = 6;
诠释 m1 = 2;
诠释 m2 = 3;
诠释 m3 = 4;
诠释 m4 = 5;
无效设置（）{
pinMode（f_button，INPUT_PULLUP）；
pinMode（b_button，INPUT_PULLUP）；
pinMode（l_button，INPUT_PULLUP）；
pinMode（r_button，INPUT_PULLUP）；
pinMode（m1，输出）；
pinMode（m2，输出）；
pinMode（m3，输出）；
pinMode（m4，输出）；
}
无效循环（）{
如果（数字读取（f_button）==低）
{
数字写入（m1，低）；
数字写入（m3，低）；
数字写入（平方米，高）；
数字写入（m4，高）；
}
如果（数字读取（b_button）==低）
{
数字写入（平方米，低）；
数字写入（m4，低）；
数字写入（m1，高）；
数字写入（m3，高）；
}
如果（数字读取（l_button）==低）
{
数字写入（m1，低）；
数字写入（平方米，高）；
数字写入（m3，高）；
数字写入（m4，高）；
}
如果（数字读取（r_button）==低）
{
数字写入（m1，高）；
数字写入（平方米，低）；
数字写入（m3，高）；
数字写入（m4，高）；
}
}