用RC枪控操纵乐高电机

发表于 2016年3月17日ruf

先送上一段新制作的视频，里面RC枪控上粘着的那个橙色盒子就是下文提到的RC红外转换器，配曲是很好听的一首歌，希望大家喜欢～～～

http://video.tudou.com/v/XMjQzOTIyMDIxMg==.html

暂时无法播放，可回源网站播放

大家都知道乐高PF电机是用红外发射器和接收器来实现遥控的，就是下面这两个：

这种遥控方式有两个缺点：首先是遥控距离很小，户外只有一米左右；其次是不支持比例输出，就是说接上电机只有前进后退两档，而没有高速低速之分；接上转向电机只有+90度和-90度两档，非常的不灵活。乐高还出了一款调速遥控器，俗称为火车遥控器的：

这款是可以调速的，但是超级不好用，它的工作模式是：顺时针转则速度加快，逆时针转则速度减慢，但是你不能快速的旋转它，那样它就会搞混自己是往什么方向旋转的，根本无法快速而且精确的控制输出速度。

在制作乐高赛车的过程中，我感觉越来越需要一款可以调速，而且要快速响应的遥控器，如果像RC车（无线遥控车）的枪控那样好用该多好！和我有同样想法的人不少，包括帅哥G_phy，他用纯乐高零件制作了这个：

手感很好，非常像RC枪控，但是仍然不能调速。

这时我想到，既然乐高火车遥控器能够发出变速的指令，那就是说，乐高的红外接收器，本身是支持调速的，只是没有对应的好用的发射器而已。RC车控可以调速，但是它发射的是无线电波，又没有对应的乐高接收器。那如果我能制作一个设备，把RC无线信号转换成乐高的红外信号，那就可以实现，用手感极好的RC车控，直接控制乐高赛车了！

说做就做。首先我需要的是乐高的PF红外通信协议，这可以在 http://www.philohome.com/pf/pf.htm 找到，通过分析协议文档，我们可以知道乐高红外接收器是支持两路独立的正反7速输出的，而且正好可以用一条16bit红外指令来控制：

LEGO PF 调速指令 : 01CC BBBB AAAA LLLL
CC – 通道号，通道1是00，通道2是01，通道3是10，通道4是11
BBBB/AAAA – 两路输出，各4个bit
0000 Float 输出悬空，电机空转
0001 Forward 1 正转速度1（最慢）
0010 Forward 2 正转速度2
0011 Forward 3 正转速度3
0100 Forward 4 正转速度4
0101 Forward 5 正转速度5
0110 Forward 6 正转速度6
0111 Forward 7 正转速度7（最快）
1000 Brake 输出短路，电机刹车
1001 Forward 1 反转速度7（最快）
1010 Forward 2 反转速度6
1011 Forward 3 反转速度5
1100 Forward 4 反转速度4
1101 Forward 5 反转速度3
1110 Forward 6 反转速度2
1111 Forward 7 反转速度1（最慢）
LLLL – 校验码，1111 ^ 01CC ^ BBBB ^ AAAA

乐高PF红外接收器通过输出频率为1KHz左右的PWM信号来控制马达转速。正转的输出一共7档，占空比分别是25%、37.5%、50%、62.5%、75%、87.5%、100% 。反转也是一样的占空比，只是电压相反。M/L/XL电机就直接用这个PWM信号来驱动了，而转向电机里面应该是有芯片来计算占空比的。

然后需要学习RC接收协议，好在现在的RC接收机非常成熟，每路RC输出都是一个50Hz的脉冲信号，每个脉冲维持1ms～2ms，分别对应发射机的-100%到+100%，1.5ms对应发射机的中位，依此类推。

现在我只需要做一个系统，读取RC输出的脉冲信号，计算出比例值，然后转换成乐高的速度：-7~+7，最后发射出红外信号，这样就可以工作了。因为只需要用到3个IO口，用一个最基础的Arduino主控就足够了。

从万能的淘宝买到了所有需要的零件。

RC枪控和接收机：