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使用伺服系統(tǒng)和按鈕與Netduino一起踢足球

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資料介紹

描述

在這個項目中，您將學(xué)習(xí)如何使用由標(biāo)準(zhǔn)按鈕激活的伺服系統(tǒng)制作有趣的迷你足球游戲。為了控制伺服系統(tǒng)，我們將使用ServoCore，這是一個簡化伺服編程的框架，它是Netduino.Foundation的一部分。

伺服系統(tǒng)是集成套件，通常包括直流電動機(jī)、增加扭矩的齒輪裝置和控制電機(jī)的電子設(shè)備。它們作為遙控汽車、飛機(jī)等的部件而廣受歡迎，但現(xiàn)在也非常普遍地用于機(jī)器人技術(shù)。

伺服系統(tǒng)會消耗大量電流，尤其是在負(fù)載下。此外，最常見的愛好伺服器需要6V. 因此，在實際應(yīng)用中應(yīng)使用外接電源。

按鈕（或瞬時觸覺按鈕）是用于在按下時完成電路并在釋放時斷開電路的物理按鈕。按鈕的尺寸和配置范圍很廣，我們將使用帶有四 (4) 條引線的通用類型，這些引線旨在適合標(biāo)準(zhǔn)原型板。按下按鈕時，所有四根導(dǎo)線都已連接。您可以在此處閱讀有關(guān)按鈕的更多信息。

Netduino.Foundation是一個使用 Netduino 上的.NET MicroFramework快速構(gòu)建連接事物的平臺。由Wilderness Labs創(chuàng)建，它是開源的，由 Netduino 社區(qū)維護(hù)。

如果您是 Netduino 開發(fā)新手，我建議您前往Netduino 入門項目來設(shè)置您的開發(fā)環(huán)境。

第 1 步 - 組裝電路

我們的足球比賽的電路如下所示：

將伺服器與 Netduino 連接以進(jìn)行測試

電源軌

我們將連接 3.3V 和 5V 電源軌。當(dāng)我們想要移動伺服器或足球運動員時，我們使用帶有按鈕信號的 3.3V 電源軌到 Netduino。我們可以使用 5V 作為輸入，因為 Netduino 輸入可以承受 5V，但是，最好使用 3.3V 觸發(fā)輸入。

我們將使用 5V 導(dǎo)軌為伺服系統(tǒng)供電。如上所述，對于生產(chǎn)應(yīng)用，最佳做法是使用外部電源。

下拉電阻

此項目中使用的按鈕有兩 (2) 對冗余引腳。請注意，Netduino 的數(shù)字引腳通過電阻連接到 GND。當(dāng)按鈕處于靜止?fàn)顟B(tài)（未按下）時，輸入引腳設(shè)置為接地。按下按鈕時，所有四 (4) 個引腳都已連接，將 3.3V 電源軌連接到 Netduino 上的輸入引腳。使用了電阻器，因此當(dāng)按下按鈕時，我們在電源和地之間沒有直接的低電阻路徑。

第 2 步 - 組裝足球場

對于足球場，您將需要一個字母大小的紙板。足球線只是裝飾品，所以你可以隨意畫它們。

足球場尺寸

對于板的墻壁，您將需要兩 (2) 條較薄的紙板條，尺寸如下。

為足球場的墻壁剪兩條硬紙板

將下半部分粘在足球場的邊緣。

使用雙面膠帶將舵機(jī)固定在場地表面，并用一根連接到舵機(jī)旋轉(zhuǎn)臂的棒；我們用冰棒或一半的筷子。

你的足球場應(yīng)該是這樣的：

足球場完全組裝

第 3 步 - 創(chuàng)建一個 Netduino 項目

在Visual Studio 2015 for Windows或Visual Studio for Mac中創(chuàng)建Netduino項目；將項目命名為SoccerField 。

第 4 步 - 添加 Netduino 基礎(chǔ)庫

視窗

右鍵單擊SoccerSample項目，然后單擊Manage NuGet Packages 。在瀏覽選項卡中，搜索Netduino.Foundation；它應(yīng)該是第一個搜索結(jié)果。單擊安裝按鈕。

添加 Netduino.Foundation NuGet 包

現(xiàn)在搜索Netduino.Foundation.Servo并將其添加到您的項目中。

蘋果系統(tǒng)

在解決方案資源管理器中按住 Alt 鍵單擊SoccerField項目，然后單擊添加 => 添加 NuGet 包以打開 NuGet 包窗口。搜索Netduino.Foundation包并單擊Add Package將其添加到您的項目中。

添加 Netduino.Foundation NuGet 包

現(xiàn)在搜索Netduino.Foundation.Servo并將其添加到您的項目中。

第 5 步 - 添加代碼以控制足球場

添加播放器控制器

為所涉及的每個外圍設(shè)備創(chuàng)建一個Controller類是一種很好的做法，以使項目結(jié)構(gòu)更具可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。控制器類將封裝控制硬件所需的特定于外設(shè)的邏輯。

使用以下代碼為您的伺服系統(tǒng)添加一個PlayerController類：

using System.Threading;
using Netduino.Foundation.Servos;
namespace Soccer
{
   public class PlayerController
   {
       protected bool _kickRight;
       protected Servo _servo;
       public PlayerController(Servo servo)
       {
           _servo = servo;
           _servo.RotateTo(0);
       }
       public void Kick()
       {
           Thread _animationThread = new Thread(() =>
           {
               _kickRight = !_kickRight;
               if (_kickRight)
               {
                   _servo.RotateTo(180);
               }
               else
               {
                   _servo.RotateTo(0);
               }
           });
           _animationThread.Start();
       }
   }
}

該控制器管理單個舵機(jī)的行為，其唯一的公共方法Kick使舵機(jī)從 0 度旋轉(zhuǎn)到 180 度并返回。請注意， Kick中的伺服旋轉(zhuǎn)邏輯包含在 Thread _animationThread中。如果在伺服移動時按下按鈕，這會使伺服控制異步。

添加應(yīng)用類

對于這個項目，我們實現(xiàn)了一個通用的App軟件模式來管理所有的外圍設(shè)備和主要邏輯。

將一個新的App類添加到您的項目中，然后粘貼以下代碼：

using System;
using Netduino.Foundation.Servos;
using N = SecretLabs.NETMF.Hardware.Netduino;
using Microsoft.SPOT.Hardware;
namespace Soccer
{
   public class App
   {
       protected InterruptPort _buttonTeamA;
       protected PlayerController _playerTeamA;
       protected InterruptPort _buttonTeamB;
       protected PlayerController _playerTeamB;
       public App()
       {
           InitializePeripherals();
       }
       protected void InitializePeripherals()
       {
           _buttonTeamA = new InterruptPort(N.Pins.GPIO_PIN_D4, 
                true, Port.ResistorMode.PullDown, 
                Port.InterruptMode.InterruptEdgeHigh);
           _buttonTeamA.OnInterrupt += OnButtonTeamA;
           var servoA = new Servo(N.PWMChannels.PWM_PIN_D3, 
                NamedServoConfigs.Ideal180Servo);
           _playerTeamA = new PlayerController(servoA);
           _buttonTeamB = new InterruptPort(N.Pins.GPIO_PIN_D10, 
                true, Port.ResistorMode.PullDown, 
                Port.InterruptMode.InterruptEdgeHigh);
           _buttonTeamB.OnInterrupt += OnButtonTeamB;
           var servoB = new Servo(N.PWMChannels.PWM_PIN_D11, 
                NamedServoConfigs.Ideal180Servo);
           _playerTeamB = new PlayerController(servoB);
       }
       private void OnButtonTeamA(uint data1, uint data2, DateTime time)
       {
           _playerTeamA.Kick();
       }
       private void OnButtonTeamB(uint data1, uint data2, DateTime time)
       {
           _playerTeamB.Kick();
       }
       public void Run()
       {
       }
   }
}

請注意，我們的App類聲明了四個類屬性：兩個InterruptPorts和兩個PlayerController類對象。

在構(gòu)造函數(shù)中，我們調(diào)用InitializePeripherals方法，在該方法中實例化所有四個類對象。_playerTeamA和_playerTeamB用于控制舵機(jī)，InterruptPorts用于按鈕。_buttonTeamA和_buttonTeamB注冊OnInterrupt事件，并調(diào)用對應(yīng)PlayerController團(tuán)隊的Kick方法。

在 Program 類中實現(xiàn) Main 方法

最后，創(chuàng)建一個新的App類對象并調(diào)用Run方法。您的代碼應(yīng)如下所示：

using System.Threading;
namespace Soccer
{
   public class Program
   {
       public static void Main()
       {
           App app = new App();
           app.Run();
           Thread.Sleep(Timeout.Infinite);
       }
   }
}