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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(gè)項(xiàng)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(gè)簡(jiǎn)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(dòng)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(huì)消耗大量電流，尤其是在負(fù)載下。此外，最常見(jiàn)的愛(ài)好伺服器需要6V. 因此，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)使用外接電源。

按鈕（或瞬時(shí)觸覺(jué)按鈕）是用于在按下時(shí)完成電路并在釋放時(shí)斷開(kāi)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(shí)，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(gè)使用 Netduino 上的.NET MicroFramework快速構(gòu)建連接事物的平臺(tái)。由Wilderness Labs創(chuàng)建，它是開(kāi)源的，由 Netduino 社區(qū)維護(hù)。

如果您是 Netduino 開(kāi)發(fā)新手，我建議您前往Netduino 入門項(xiàng)目來(lái)設(shè)置您的開(kāi)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(cè)試

電源軌

我們將連接 3.3V 和 5V 電源軌。當(dāng)我們想要移動(dòng)伺服器或足球運(yùn)動(dòng)員時(shí)，我們使用帶有按鈕信號(hào)的 3.3V 電源軌到 Netduino。我們可以使用 5V 作為輸入，因?yàn)?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(duì)于生產(chǎn)應(yīng)用，最佳做法是使用外部電源。

下拉電阻

此項(xiàng)目中使用的按鈕有兩 (2) 對(duì)冗余引腳。請(qǐng)注意，Netduino 的數(shù)字引腳通過(guò)電阻連接到 GND。當(dāng)按鈕處于靜止?fàn)顟B(tài)（未按下）時(shí)，輸入引腳設(shè)置為接地。按下按鈕時(shí)，所有四 (4) 個(gè)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(shí)，我們?cè)陔娫春偷刂g沒(méi)有直接的低電阻路徑。

第 2 步 - 組裝足球場(chǎng)

對(duì)于足球場(chǎng)，您將需要一個(gè)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(chǎng)尺寸

對(duì)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(chǎng)的墻壁剪兩條硬紙板

將下半部分粘在足球場(chǎng)的邊緣。

使用雙面膠帶將舵機(jī)固定在場(chǎng)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(chǎng)應(yīng)該是這樣的：

足球場(chǎng)完全組裝

第 3 步 - 創(chuàng)建一個(gè) Netduino 項(xiàng)目

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

第 4 步 - 添加 Netduino 基礎(chǔ)庫(kù)

視窗

右鍵單擊SoccerSample項(xiàng)目，然后單擊Manage NuGet Packages 。在瀏覽選項(xiàng)卡中，搜索Netduino.Foundation；它應(yīng)該是第一個(gè)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(xiàng)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(xiàng)目，然后單擊添加 => 添加 NuGet 包以打開(kāi) NuGet 包窗口。搜索Netduino.Foundation包并單擊Add Package將其添加到您的項(xiàng)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(xiàng)目中。

第 5 步 - 添加代碼以控制足球場(chǎng)

添加播放器控制器

為所涉及的每個(gè)外圍設(shè)備創(chuàng)建一個(gè)Controller類是一種很好的做法，以使項(xiàng)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(gè)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(gè)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(qǐng)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(dòng)時(shí)按下按鈕，這會(huì)使伺服控制異步。

添加應(yīng)用類

對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，我們實(shí)現(xiàn)了一個(gè)通用的App軟件模式來(lái)管理所有的外圍設(shè)備和主要邏輯。

將一個(gè)新的App類添加到您的項(xiàng)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(qǐng)注意，我們的App類聲明了四個(gè)類屬性：兩個(gè)InterruptPorts和兩個(gè)PlayerController類對(duì)象。

在構(gòu)造函數(shù)中，我們調(diào)用InitializePeripherals方法，在該方法中實(shí)例化所有四個(gè)類對(duì)象。_playerTeamA和_playerTeamB用于控制舵機(jī)，InterruptPorts用于按鈕。_buttonTeamA和_buttonTeamB注冊(cè)OnInterrupt事件，并調(diào)用對(duì)應(yīng)PlayerController團(tuán)隊(duì)的Kick方法。

在 Program 類中實(shí)現(xiàn) Main 方法

最后，創(chuàng)建一個(gè)新的App類對(duì)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);
       }
   }
}