课程第1课，共10课：来自SunFounder的树莓派Pico 4WD智能车套件，由Robojax提供

课程第1课，共10课：来自SunFounder的树莓派Pico 4WD智能车套件，由Robojax提供

简介

欢迎来到SunFounder推出的树莓派Pico四轮驱动智能车套件课程的第一课，由Robojax主讲。本课程旨在带您从拆开一个完整的机器人套件开始，到使用MicroPython完全控制一辆四轮驱动汽车。这不仅仅是组装一个玩具；这是一段全面的教育旅程，教您微控制器、传感器、电机控制和无线通信的基础知识。

在本课程结束时，您将能够构建并编程一辆多功能的智能车，可用于各种项目。您在这里学到的技能可直接应用于现实世界的机器人和自动化任务。

以下是一些您可以使用此套件构建的实用项目示例：

• 自主避障机器人：编程让汽车自行在房间内导航，利用其超声波传感器检测并避开墙壁和家具。
• 循迹配送机器人：设置一条轨道，让汽车沿着线行驶，模拟车间或办公室内的邮件或零件配送系统。
• 边缘检测安全机器人：使用悬崖检测功能创建一个机器人，可以安全地在桌子或柜台边缘巡逻而不会掉落。
• 手势控制车辆：实现“跟随手”功能，创建一个无需遥控器即可响应您动作的机器人，这是近距离控制的一个很好的入门。
• 遥控监控车：使用移动应用程序在家中驾驶汽车，同时传输传感器数据，作为一个有趣的移动安全摄像头平台。

您将在本10课课程中学到什么

本课程的结构旨在逐步构建您的知识。每课都侧重于套件的特定方面，从基本设置到高级功能。以下是您将实现的内容的分解：

• 第1课（本课）：介绍套件的组件和功能，并首次设置您的计算机。
• 第2课：安装必要的软件并学习十个基本的Python命令，为编码做好准备。
• 第3课：深入探讨每个关键组件的功能以及如何单独测试它们。
• 第4课：逐步指导物理组装智能车套件。
• 第5课：您的第一个真正的运动代码，学习如何让汽车前进、后退和转弯。
• 第6课：编程“别推我”功能，该功能使用悬崖传感器检测边缘并使汽车后退。
• 第7课：实现循迹功能，使汽车能够沿着预定义的路径行驶。
• 第8课：创建“跟随手”模式，让汽车跟踪并跟随您手的动作。
• 第9课：将所有功能组合成一个全面的避障程序。
• 第10课：通过应用程序将汽车连接到您的移动设备，实现完全无线控制。

硬件和组件

在本课中，我们打开包装盒并检查SunFounder树莓派Pico四轮驱动智能车套件附带的组件。理解每个部件的功能对于后续的编程课程至关重要。让我们看看包装内有什么（视频中04:32处）。

该套件包括：

• 树莓派Pico微控制器：汽车的“大脑”。该板基于RP2040芯片，具有Micro-USB连接器用于编程和供电。它有一个用于启动选择的按钮以及许多GPIO引脚，您将使用这些引脚连接传感器和电机（视频中08:01处）。
• 主控制板：一个定制的扩展板，连接到Pico，为电机和传感器提供简便的连接。
• 4个直流电机和4个车轮：这些提供四轮驱动（4WD）能力，赋予汽车动力和机动性。
• HC-SR04超声波传感器：用于避障。它通过发送超声波并计时它们反弹回来所需的时间来测量距离。
• 3通道灰度循迹传感器：该传感器用于循迹。它可以区分深色线条和浅色表面，使汽车能够沿着路径行驶。
• 2通道光电中断器：这是悬崖检测系统的一部分，用于感知汽车何时即将驶出边缘。
• 8位RGB灯：可寻址LED，可以编程显示各种颜色以提供视觉反馈。
• 舵机：用于左右旋转超声波传感器以扫描障碍物。
• 18650电池盒和硬件：用于无线供电汽车。

软件设置和安装

在我们开始编程之前，我们需要设置开发环境。本课程使用Thonny，这是一个非常适合初学者学习MicroPython的集成开发环境（IDE）。它适用于Windows、Mac和Linux（视频中07:03处）。

安装Thonny

首先，从官方网站下载最新版本的Thonny，并按照安装提示进行操作。这是一个简单的过程。安装完成后，您可以打开它并选择您偏好的语言。本课程建议使用“Raspberry Pi”模式，您可以在首次打开程序时选择，或稍后在设置中更改（视频中10:56处）。

在Pico上安装MicroPython

Raspberry Pi Pico 需要安装 MicroPython 固件才能理解 Python 代码。以下是在 Thonny 中执行此操作的方法（视频中 14:42 处）：

1. 使用 Micro-USB 线将 Pico 连接到计算机。要进入引导加载程序模式，请在插入 USB 线时按住 Pico 上的 BOOTSEL 按钮（视频中 13:10 处）。
2. 在 Thonny 中，点击右下角并选择“安装 MicroPython...”。
3. 选择“Raspberry Pi Pico”作为目标设备，然后点击“安装”。Thonny 随后会将 MicroPython 固件刷写到您的开发板上。

上传小车库文件

智能小车套件依赖于一组预先编写的库文件，这些文件处理电机、传感器和 LED 的低级控制。您需要从视频描述中提供的链接下载课程文件，并解压 ZIP 文件夹（视频中 12:13 处）。

解压后，您会找到一个包含必要库文件的文件夹。要将这些文件上传到您的 Pico：

1. 在 Thonny 中，导航到解压后的文件夹，并选择三个库文件（例如，Pico4WD.py、rdp.py 和 ws.py）。
2. 右键点击选中的文件，并选择“上传到 /”。这会将它们复制到 Raspberry Pi Pico 的根目录（视频中 16:37 处）。

代码解释

为了验证一切是否正常工作，我们编写一个简单的“闪烁”测试。这是硬件编程中的“Hello World”。虽然文字记录提供了一个实时示例，但您将在 Thonny 中自己编写此代码。此测试确认 Pico 正在与您的计算机通信，并且您可以控制其输出引脚。

测试代码的核心如下所示。这是一个用户可配置的代码片段，您可以更改 LED 的行为：

from machine import Pin, Timer

# 用户可配置：板载 LED 的引脚编号
led_pin = 25

# 用户可配置：闪烁频率，单位为赫兹（每秒次数）
blink_frequency = 2.5

led = Pin(led_pin, Pin.OUT)
timer = Timer()

def blink(timer):
    led.toggle()

timer.init(freq=blink_frequency, mode=Timer.PERIODIC, callback=blink)

以下是如何自定义此代码：

• led_pin：此变量定义您的 LED 连接到哪个引脚。在 Raspberry Pi Pico 上，板载 LED 通常连接到引脚 25。如果您想将外部 LED 连接到不同的 GPIO 引脚，可以更改此编号。
• blink_frequency：这是 LED 闪烁的速度。值为 2.5 表示 LED 每秒亮灭 2.5 次。您可以尝试不同的值：
  • 将其设置为 1 以获得缓慢、可见的闪烁。
  • 将其设置为 10 以获得快速闪烁。
  • 将其设置为 50 或 60，闪烁会变得如此之快，以至于人眼看起来它一直亮着（视频中 19:49 处）。

要运行此代码，只需点击 Thonny 中的“运行”按钮（绿色播放图标）。您应该会看到 Pico 上的板载 LED 开始闪烁。要停止它，请点击“停止”按钮（红色方块图标）。

实时项目演示

在视频中，讲师 Ahmad Shamshiri 演示了设置软件和运行闪烁测试的完整过程。他展示了如何安装 Thonny、刷写 MicroPython 固件以及上传必要的库文件。然后，他编写了闪烁代码，并尝试了不同的频率，展示了随着频率增加，LED 的感知行为如何从明显的闪烁变为常亮（视频中 15:17 处）。

此成功测试是一个关键的里程碑。它确认您的 Raspberry Pi Pico 功能正常，MicroPython 固件已安装，并且您已准备好进入涉及电机控制和传感器的更复杂课程。

章节

• [00:00] 课程介绍与概述
• [01:13] 课程大纲与特点
• [04:32] 智能小车套件开箱
• [07:03] 下载并安装 Thonny IDE
• [08:01] Raspberry Pi Pico 简介
• [12:13] 下载并解压课程文件
• [14:42] 在 Pico 上安装 MicroPython
• [15:17] 将库文件上传到 Pico
• [17:30] 编写并测试闪烁代码
• [19:49] 尝试不同的闪烁频率