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ミニ四駆の遠隔操作を実現しよう!- プロトタイプ編

2013年3月22日(金)
藤原 敬弘

プロトタイプ(3) コマンド送信のBluetooth化

続いて、USB経由で送信していたコマンドをBluetooth経由で送信できるように変更します。行うことは基本的に、「Arduinoを始めよう!(3)Bluetooth編」と同様です。第5回の内容を覚えていれば、簡単にコマンド送信をBluetooth化できるはずです。

プログラムの変更点は、シリアル通信の転送速度の1箇所のみです。

 /**
  * ピンの定義
  *
  * signal1とsignal2で使用するピンに名前を付ける。
  */
  const int SIGNAL1_1 = 12;
  const int SIGNAL1_2 = 13;
  const int SIGNAL2_1 = 10;
  const int SIGNAL2_2 = 11;
 
 /**
  * 転送速度の定義
  */
  const int SERIAL_TRANS = 115200;
 
 /**
  * setup関数
  *
  * シリアル通信を使うため、初期化する。
  * モーターの制御に使用するピンをOUTPUTに指定する。
  */
  void setup() {
    Serial.begin(SERIAL_TRANS);
    pinMode(SIGNAL2_1, OUTPUT);
    pinMode(SIGNAL2_1, OUTPUT);
    pinMode(SIGNAL1_1, OUTPUT);
    pinMode(SIGNAL1_2, OUTPUT);
  }

 /**
  * signal1関数
  *
  * モーターの制御をわかりやすくするため、シグナル関数を用意する。
  * signal1関数とsignal2関数を使って、モーターの正転、逆転、停止を制御する。
  *
  * signal1関数とsignal2関数に同時に1を渡すと、FETモジュールが壊れるので注意する。
  */
  void signal1(int value) {
    switch (value) {
      case 0:
        digitalWrite(SIGNAL1_1, HIGH);
        digitalWrite(SIGNAL1_2, LOW);
        break;
      case 1:
        digitalWrite(SIGNAL1_1, LOW);
        digitalWrite(SIGNAL1_2, HIGH);
        break;
    }
  }
 
 /**
  * signal2関数
  *
  * モーターの制御をわかりやすくするため、シグナル関数を用意する。
  * signal1関数とsignal2関数を使って、モーターの正転、逆転、停止を制御する。
  *
  * signal1関数とsignal2関数に同時に1を渡すと、FETモジュールが壊れるので注意する。
  */
  void signal2(int value) {
    switch (value) {
      case 0:
        digitalWrite(SIGNAL2_1, HIGH);
        digitalWrite(SIGNAL2_2, LOW);
        break;
      case 1:
        digitalWrite(SIGNAL2_1, LOW);
        digitalWrite(SIGNAL2_2, HIGH);
        break;
    }
  }

 /**
  * stop関数
  *
  * 停止コマンドが来た場合のステータスの変更を行う。
  */
  void stop() {
    signal1(0);
    signal2(0);
  }
 
 /**
  * forward関数
  *
  * 前進コマンドが来た場合のステータスの変更を行う。
  */
  void forward() {
    signal1(1);
    signal2(0);
  }

 /**
  * back関数
  *
  * 後退コマンドが来た場合のステータスの変更を行う。
  */
  void back() {
    signal1(0);
    signal2(1);
  }

 /**
  * loop関数
  *
  * コマンドを受け取り、forward / back / stop のいずれかの適切な関数を呼ぶ。
  */
  void loop() {
    if (Serial.available() > 0) {
      char c = Serial.read();
      if (c == 'f') {
        forward();
      } else if (c == 'b') {
        back();
      } else if (c == 's') {
        stop();
      }
    }
  }

この変更を加えたら、プログラムを転送します。その後、一度USBケーブルを抜き、BluetoothモジュールとArduino UNOのRXとTXをつなぎます。USBケーブルを抜く前に、DCアダプタをArduinoに指しておいてください。

(左)コマンド送信をBluetooth化するための回路図(右)実際の配線イメージ(クリックで拡大)

回路が完成したら、リセットボタンを押します。リセットボタンを押すことで、プログラムが初期化されます。

Arduinoを始めよう!(2)モーター制御編」を参考に、BluetoothとArduinoを接続します。このプロトタイプは、ターミナルからコマンドを送信し、モーターが期待通りに回れば、正常に動いています。コマンドとモーターの挙動は、プロトタイプ(2)と同様です。

これで、ミニ四駆のプロトタイプが完成しました。ミニ四駆を一度も触っていませんが、電源周りを少し変更し、これらをうまくミニ四駆に搭載すれば、Bluetoothでミニ四駆が制御できます。

前回の課題の解答

実は今回のプロトタイプ(3)が課題の模範解答になっています。可能ならばこのプログラムを参考に、自身のプログラムをわかりやすく書き換えてみてください。

今回の課題

[課題] Arduino Pro MiniとArduino UNOの違いを知る

Arduino Pro Miniについて、調べてください。特に、Arduino UNOと異なる点を把握しておいてください。

おわりに

今回はArduinoで電子工作する場合に良く行う、プロトタイプの作り方を紹介しました。

ArduinoはAndroidやiPhoneなどのアプリケーションと比べてやれることが少ないため、プログラムも必然的に短くなります。しかし、プログラムの他に回路を含めて、デバッグする必要があるため、バグが発生した場合に、特定するのが困難です。

そこで、段階を踏んでプロトタイプを組んでいく必要があります。この工程を踏むことで、バグの原因の特定が容易になります。Arduinoを使った開発に慣れるまでは、一つずつできることを増やしていってください。

次回は、Arduino UNOをArduino Pro Miniに置き換えます。さらに、DCアダプタを切り離し、電池で単独駆動するところまでを目指します。これができてしまえば、ミニ四駆に載せるのはさほど難しくありません。夢のミニ四駆を一緒に作っていきましょう。

【参考リンク】

FULLER株式会社

1986年生まれ。北海道苫小牧市出身。苫小牧工業高等専門学校卒業。
Fuller, Inc. CTO
Webプログラマ、よく利用する言語はPython。Pythonコミュニティによく出没する。
趣味でArduinoやRaspberry Piなどを使って、便利なものを自作する。

twitter: @wutali / github: https://github.com/wutali

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