基于 nRF24L01 模块的远距离通讯以及遥控
本项目是 2.4G 远距离遥控器的制作，基于 Arduino 框架开发
模型使用的是soildworks制作。
- code 代码
- lib 库
- part 模型部件
- assembly 模型装配体
- stl 打印模型
模型灵感来源于在 Youtube 上看到一位博主自制的遥控器，比较感兴趣，所以参考了一下他的模型
有兴趣的可以去看一看这个视频，链接如下
Making a 2400 meters LONG RANGE 8-Channel & Digital Trim Radio Control For RC Models
为了更加贴切于航模遥控器和满足人体工程学，制作的还是最简单的盒子式的遥控器。
也是为了方便后期电路的布局不允许正常布线，模型制作的比较简单。
应各位同仁爱好，使用主题颜色使用的粉色和灰色，更加符合我们技术部的猛男特色。
以上三种视图展示了模型整体的结构和各个原件的布局
remote-control.mp4
展示拆分细节
EC11B15244 编码器KCD1-A 船型开关LCD1602 with I2C 显示屏MTS-10x-A2 微型切换开关XBOX360 线性可按压摇杆NRF24+SMA 无线接收器
使用EC11B15244旋转编码器的案例通常涉及到读取旋转位置或旋转步数，主要用于位置检测，旋转方向检测，运动速度检测，步数计数，用户界面控制，电子设备调节。
在本项目中我们只使用到了其中的一部分功能。
下面是使用 arduino 的示例代码，使用EC11B15244需要连接电源以及输出引脚连接单片机的输入引脚，使用两个中断引脚连接到编码器的两个输出引脚，实现了在旋转时的位置计数。
const int encoderPinA = 2;
const int encoderPinB = 3;
volatile long encoderPosition = 0;
void setup() {
pinMode(encoderPinA, INPUT);
pinMode(encoderPinB, INPUT);
digitalWrite(encoderPinA, HIGH);
digitalWrite(encoderPinB, HIGH);
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(encoderPinA), updateEncoder, CHANGE);
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(encoderPinB), updateEncoder, CHANGE);
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
long newPosition = encoderPosition;
if (newPosition != encoderPosition) {
Serial.println(newPosition);
encoderPosition = newPosition;
}
}
void updateEncoder() {
static byte encoder_A_prev = 0;
byte encoder_A = digitalRead(encoderPinA);
byte encoder_B = digitalRead(encoderPinB);
if ((encoder_A == HIGH) && (encoder_A_prev == LOW)) {
if (encoder_B == LOW) {
encoderPosition++;
} else {
encoderPosition--;
}
}
encoder_A_prev = encoder_A;
}
但是由于我们使用的单片机为 arduino nano，仅有两个中断引脚，所以不得不更换为电位器
电位器就是可调电阻，使用时可形成不同的分压
在代码中可以调整电位器值转换为角度范围，使用map函数实现，示例代码如下，通过数字引脚输入信号读取电位器的转动角度。
const int potPin_L = A0;
const int potPin_R = A1;
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
int potValue_L = analogRead(potPin_L);
int potValue_R = analogRead(potPin_R);
int angle_L = map(potValue_L, 0, 1023, 0, 360);
int angle_R = map(potValue_R, 0, 1023, 0, 360);
Serial.println(angle_L);
Serial.println(angle_R);
delay(100);
}
i2c通讯原理可以详见电子组培训文档电子组培训文档-i2c 通讯原理
在本项目中屏幕的主要功能是模式选择以及显示此刻遥控器的指令，以便于后期调试和用户的交互式体验。
我使用的是LiquidCrystal库介绍文档
该库允许 Arduino 板控制基于 Hitachi HD44780（或兼容）芯片组的液晶显示器（LCD），该芯片组在大多数基于文本的 LCD 上都可以找到。
下面是示例代码，需要连接单片的的SDA和SCL引脚，使用 3.3v/5v 供电。
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#define LCD_ADDRESS 0x27
#define LCD_COLUMNS 16
#define LCD_ROWS 2
LiquidCrystal_I2C lcd(LCD_ADDRESS, LCD_COLUMNS, LCD_ROWS);
void setup() {
lcd.begin();
lcd.print("Hello World");
}
void loop() {
// 在loop中可以添加其他代码
}我使用的是nRF24L01+PA/LNA的版本，除了天线外，它还有一个 RFX2401C 芯片，包括 PA（功率放大器）和 LNA（低噪声放大器）。 放大了 NRF24L01 信号，并在开放空间中实现了长达 1000 米的更好传输范围。
该模块可以使用 125 个不同的通道，从而可以在一个地方拥有 125 个独立工作的调制解调器网络。每个通道最多可以有 6 个地址，或者每个单元最多可以同时与 6 个其他单元通信,也就是说该模块可以同时控制其他六个设备。
以下是NRF24L01引脚排列以及 NRF24L01+ PA/LNA 模块的详细介绍。
发射端示例代码
#include <SPI.h>
#include <nRF24L01.h>
#include <RF24.h>
RF24 radio(7, 8); // CE, CSN
const byte address[6] = "00001";
void setup() {
radio.begin();
radio.openWritingPipe(address);
radio.setPALevel(RF24_PA_MIN);
radio.stopListening();
}
void loop() {
const char text[] = "Hello World";
radio.write(&text, sizeof(text));
delay(1000);
}接收端示例代码
#include <SPI.h>
#include <nRF24L01.h>
#include <RF24.h>
RF24 radio(7, 8); // CE, CSN
const byte address[6] = "00001";
void setup() {
Serial.begin(9600);
radio.begin();
radio.openReadingPipe(0, address);
radio.setPALevel(RF24_PA_MIN);
radio.startListening();
}
void loop() {
if (radio.available()) {
char text[32] = "";
radio.read(&text, sizeof(text));
Serial.println(text);
}
}问题简介
电源噪声是与 NRF24L01 模块成功通信时遇到的最常见问题之一。射频电路或射频信号对电源噪声很敏感。在电源线上加入一个去耦电容可以适当解决。电容器可以是 10uF 到 100uF 之间的任何值。
另一个问题是 Arduino 板的 3.3V 引脚不能始终为 NRF24L01 模块提供足够的电源。因此，也可以使用外部电源。
ps2手柄上的可按压摇杆使用非常的广泛而且十分的简便，无需安装其他库。
并且仅用一只手指即可以完成三种信号的输出，可操作性比其他的摇杆优势高。
vRX和vRy需要连接在模拟输入口，示例代码如下。
const int xPin1 = A7;
const int yPin1 = A6;
const int buttonPin1 = 0;
const int xPin2 = A3;
const int yPin2 = A2;
const int buttonPin2 = 1;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(xPin1, INPUT);
pinMode(yPin1, INPUT);
pinMode(buttonPin1, INPUT_PULLUP);
pinMode(xPin2, INPUT);
pinMode(yPin2, INPUT);
pinMode(buttonPin2, INPUT_PULLUP);
}
void loop() {
int xValue1 = analogRead(xPin1);
int yValue1 = analogRead(yPin1);
int buttonState1 = digitalRead(buttonPin1);
int xValue2 = analogRead(xPin2);
int yValue2 = analogRead(yPin2);
int buttonState2 = digitalRead(buttonPin2);
Serial.print(xPin1);
Serial.print(" ");
Serial.print(yPin1);
Serial.print(" ");
Serial.print(buttonPin1);
Serial.print(" ");
Serial.print(xPin2);
Serial.print(" ");
Serial.print(yPin2);
Serial.print(" ");
Serial.println(buttonPin2);
delay(100);
}- 正面视图
- 背面视图（忽略我粗糙的理线）
show.mp4
制作了调试功能分别有三种模式：
-
打开右上角开关：按键功能检测，左侧两个为
reset和功能键，右侧为四个功能键，初期打算这五个按键作为通道以及功能选择来使用。 -
打开左上角开关：线性手柄功能检测，左右两个手柄的 XY 轴数值会显示在 LCD 屏幕上。
-
打开左右开关：电位器功能检测，LCD 屏幕上会显示电位器的转动角度，后期打算作为舵机精准控制使用。
由于上一代版本理线过于混乱，所以我绘制了一个简单的 PCB 拓展板
并且更新了模型，下面的想法是不使用 18650 电池供电，增加一个锂电池和充电功能。
因为目前整个模型内部空间非常的紧张。