Arduino : S4A 藍芽無線遙控科學魔法車

去年玩過 Scratch 透過無線網路傳送資料給放在樂高積木車子上的 Raspberry Pi，經由它的 GPIO 來遠端遙控兩顆樂高馬達。如果將 Raspberry Pi 換成 Arduino 要如何進行呢？

查了一下，有個「S4A」(Scratch for Arduino)，只要先將網站中提供的 S4A 靭體 upload 到 Arduino 中，就可以利用這個改過的 Scratch 來寫程式，並透過電腦中有和 Arduino 連線的 Serial Port 進行通訊，達到控制接在 Arduino 上硬體的目的。

• http://s4a.cat/

和 Arduino 通訊的部份，S4A 除了可以使用有線的方式，也可以透過無線網路或是藍芽的方式來傳遞資料。上網找了一下可用的零件，藍芽的 Serial port 模組似乎比較經濟，於是在網路買了一片 HC-05 Bluetooth RS-232 Module。加上之前買的「L293D」及給小孩玩的「科學魔法車」，就可以組一臺以 Scratch 無線遙控的魔法車。除了可以享受 DIY 動手做的樂趣，和樂高比起來，算是經濟實惠。

給小孩子玩，每個人都是愛不釋手。

下面是我家小小孩用電腦鍵盤操作車子的情形：

• https://www.youtube.com/watch?v=OjPIXZHPlzA

硬體部份

上面的車子使用的硬體如下：

• Arduino：使用前要先到 S4A 網站中下載 S4A 的 Arduino 靭體程式碼，並安裝到 Arduino 中。
• L293D：這一顆 IC 可以控制兩個馬達。
• 科學魔法車：只會使用到科學魔法車的車體和麵包板(此部份當然也可以換成樂高組裝的車子)。
• HC-05 Bluetooth Module：可能需要將連線速率設為 38400 (S4A內定的連線速率)。
• 行動電源：主要供電給 Arduino 。車子馬達的電源可使用魔法車的電池盒來獨立供電，或是像我將行動電源的電力分給馬達用(需改 USB 線，詳見後面的電路圖)。

市面上有一款名為「Motoduino」的板子，它等於是 Arduino + L293D，花的錢多一點，好處是不用在麵包板上插一堆線。不過，哈～我比較喜歡省錢，並享受被那一堆線玩的感覺！

如果 Arduino 和馬達的電源分開接，可以參考下面的接線方式：

Arduino 和馬達電源分開

如果 Arduino 和馬達共用 5V USB 行動電源，可以參考下圖：

Arduino 和馬達共用一個電源

前述兩種接法只差在電源的接法，其餘都一樣，主要分為兩大部份：

HC-05 藍芽模組與 Arduino

• HC-05 VCC ---- Arduino 5V
• HC-05 GND ---- Arduino GND
• HC-05 TXD ---- Arduino RXD
• HC-05 RXD ---- Arduino TXD

L293D 的部份

L293D 可以控制兩個馬達，而接腳的排列很對稱哦～

我打算利用：

• Arduino pin 5 , pin 6 分別控制車子右側馬達和左側馬達輸出的馬力，它們可以設定值範圍由 0 至 255，數值愈大，馬力愈大。
• Arduino pin 10, pin 11 用來控制車子右側馬達的轉向，當 pin 10 Off、pin 11 On 時順時鐘轉動(前進)，而 pin 10 On、pin 11 Off 時逆時鐘轉動(後退)。
• Arduino pin 12, pin 13 用來控制車子右側馬達的轉向，當 pin 12 Off、pin 13 On 時順時鐘轉動(前進)，而 pin 12 On、pin 13 Off 時逆時鐘轉動(後退)。

底下是 L293D 這顆 IC 的接法：

• L293D pin 0 ---- Arduino pin 5
• L293D pin 1 ---- Arduino pin 10
• L293D pin 2 ---- 右側馬達接腳 1
• L293D pin 3 ---- GND
• L293D pin 4 ---- GND
• L293D pin 5 ---- 右側馬達接腳 2
• L293D pin 6 ---- Arduino pin 11
• L293D pin 7 ---- 供給馬達的電源正極

• L293D pin 8 ---- Arduino pin 6
• L293D pin 9 ---- Arduino pin 12
• L293D pin 10 ---- 左側馬達接腳 1
• L293D pin 11 ---- GND
• L293D pin 12 ---- GND
• L293D pin 13 ---- 左側馬達接腳 2
• L293D pin 14 ---- Arduino pin 13
• L293D pin 15 ---- Arduino 5V

軟體部份

這臺遙控車使用到的軟體只有 S4A 。不過，在啟動 S4A 之前，記得要先插入藍芽傳輸器或是開啟電腦端的藍芽功能，並先和 HC-05 進行配對(配對密碼預設為「1234」)，這樣子 S4A 才能和 HC-05 連線。

找到連接埠後，我們在 S4A 中，要進行的程序是去設定 Arduino 的 pin 5、pin 6 的值，以控制兩顆馬達的馬力輸出多少。另外則是設定 pin 10、pin11 和 pin 12、pin 13 兩組的 On、Off 的配對來控制馬達的正反轉。

圖中的做法是利用空白鍵檔煞車，上、下、左、右四個方向鍵則是用來控制前進、後退和左轉、右轉。

煞車

• pin 5, pin 6 值設為 0
• pin 10, 11, 12, 13 設為 Off

前進

• pin 5, pin 6 值設為 255 (自行看要多少，進階版可使用變數)
• pin 10 Off, pin 11 On (右輪正轉)
• pin 12 Off, pin 13 On (左輪正轉)

後退

• pin 5, pin 6 值設為 255 (自行看要多少，進階版可使用變數)
• pin 10 On, pin 11 Off (右輪反轉)
• pin 12 On, pin 13 Off (左輪反轉)

左轉和右轉的部份運用的原理是左、右兩個馬達輸出的馬力不同即可達到轉彎的目的，範例中用的方法是其中一個輪子不動，另一個轉動；也可以使用一個輪子正轉，一個輪子反轉，這樣子轉彎的力量更大，可能要視需求自己搭配。


以 Android 來遙控車子

除了用電腦中的 Scratch 來控制車子以外，如果有具藍芽功能的 Android 手機或是平板，另外一種玩法是先進行藍芽的連線，再用 Android Apps 來遙控。下面這個由台中教網開發的 App  還滿好玩的：

• Android BT on S4A

我自己也用 MIT App Inventor 2 寫了一個，請參考：

• 雄 : Android : S4A_Bluetooth 藍芽遙控 App

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