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MATLAB是用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境。而Arduino開(kāi)發(fā)板是一種越來(lái)越受到歡迎的開(kāi)源硬件。 一個(gè)是什么都能算的軟件，一個(gè)是最火爆的開(kāi)源硬件，兩者結(jié)合能碰撞出什么樣的火花呢？筆者以Matlab軟件研究如何控制Arduino，將從Matlab制作Arduino的GUI界面和simulink應(yīng)用出發(fā)，探索如何使用Matlab連接和控制Arduino。 Matlab與Arduino聯(lián)合應(yīng)用——GUI界面 首先介紹如何安裝配置一個(gè)基于Matlab的GUI界面，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)Arduino IO口的操作。 下圖所示為matlab中Arduino相關(guān)程序的下載界面 下載后為壓縮文件，解壓縮為Arduino IO的文件夾，打開(kāi)Matlab（筆者為2012版本），將當(dāng)前工作目錄至于Arduino IO文件夾下。 打開(kāi)Matlab的GUIDE 安裝下面方法，拖放兩個(gè)按鈕，按鈕的顯示文字可以通過(guò)雙擊后，在屬性頁(yè)下的“string”一欄下面修改，我們用兩只按鈕分別控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng) 至此，我們已經(jīng)完成必要的程序的燒寫(xiě)和界面的初步編寫(xiě)，下面將繼續(xù)介紹如何添加按鈕的響應(yīng)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的控制功能。 我們利用Matlab已經(jīng)初步設(shè)計(jì)了一個(gè)GUI界面，下面將添加必要的響應(yīng)函數(shù)，演示時(shí)間的控制功能。 下圖展示如何從GUIDE進(jìn)入按鈕的編輯界面，在這里我們將添加對(duì)Arduino相應(yīng)的IO口或者串口的操作。 下面是基本的操作函數(shù)實(shí)例匯總 a = arduino('COM9') 設(shè)置引腳為輸入或者輸出 a.pinMode(4,'input'); a.pinMode(13,'output'); 讀寫(xiě)引腳的狀態(tài) a.digitalRead(4) a.digitalWrite(13,0) 模擬量輸入或者輸出操作 a.analogRead(5) a.analogWrite(9, 155) 串口操作 a.serial % get serial port a.flush; % flushes PC's input buffer a.roundTrip(42) % sends 42 to the arduino and back 本例中若使用按鈕“Right-Motor”點(diǎn)擊實(shí)現(xiàn)IO口8置為高電平，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)全速轉(zhuǎn)動(dòng)，則添加 global a; a=arduino('COM7'); a.pinMode(8,'output'); 在按鈕“Right-Motor”的響應(yīng)函數(shù)中添加代碼段 global a; a.digitalWrite(8,(get(hObject,'Value'))) Arduino端準(zhǔn)備 想要arduino端的控制，還需要向Arduino中燒寫(xiě)已經(jīng)下載的pde文件，其位置位于加壓縮后的Arduino IO文件夾下的pde文件中。通過(guò)usb線纜將Arduino uno與電腦連接，點(diǎn)擊GUI中添加的按鈕，即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端控制功能。 我們介紹了，在Matlab中建立一個(gè)Arduino GUI的過(guò)程。下面將繼續(xù)介紹如何在Arduino端進(jìn)行軟件準(zhǔn)備。 軟件調(diào)試可以在Arduino連接至電腦端就可以進(jìn)行。 下面將作者自己在其中遇到或者大家可能會(huì)遇到的問(wèn)題一一總結(jié)如下： （1）已經(jīng)編寫(xiě)完成的Matlab程序已經(jīng)綁定了通信口COM8，執(zhí)行Matlab程序出現(xiàn)如下提示 Error using arduino (line 83) Could not open port: COM8 Error in Arduinomatlab>Arduinomatlab_OpeningFcn (line 60) a=arduino('COM8'); 首先保證你的開(kāi)發(fā)板已經(jīng)連接至PC機(jī)，而且通過(guò)設(shè)備管理器查看端口是否與程序中設(shè)置的相同。 （2）在保證上述已經(jīng)完成的情況下，依然提示出錯(cuò) Error using arduino (line 54) Port COM8 already used by MATLAB 這很可能是你中間斷開(kāi)了Arduino的連線或者重新編譯了程序，你需要在Matlab中執(zhí)行 delete(instrfind({'Port'},{'COM8'})) 然后重新連接即可。 （3）Arduino連接至PC端，但是不能燒寫(xiě)上期Blogger中的pde文件，這時(shí)候要排除IDE編譯環(huán)境中可能存在的問(wèn)題 1 下載最新的IDE環(huán)境（http://arduino.cc/en/Main/Software#toc2） 2 安裝手動(dòng)方式更新驅(qū)動(dòng) 3 注意更改軟件中TOOLs下面的“Board”和“serial port”選項(xiàng)，按照自己所使用Arduino進(jìn)行修改。 下面將介紹如何配置硬件外圍電路，來(lái)為實(shí)驗(yàn)做最后準(zhǔn)備。 為Arduino UNO開(kāi)發(fā)板連接外圍電路，包括直流電機(jī)、led燈等外圍器件。 使用到的元器件 下圖是Arduino與直流電機(jī)的接口電路。 我們?cè)俜治龈鞑糠止δ?br /> 1 開(kāi)關(guān) 2 直流電機(jī) 3 二極管 4 MOSFE管 5 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源（9V） 由于Arduino的最大驅(qū)動(dòng)電流是40mA，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電機(jī)驅(qū)動(dòng)所需的電流。這里我們使用一個(gè)MOSFET（當(dāng)然可以使用三極管代替），來(lái)使Arduion的小電流來(lái)控制電機(jī)的通斷 而電機(jī)屬于電感性負(fù)載，在啟停階段可能會(huì)由于電感存在產(chǎn)生一個(gè)很大反向電壓，可能會(huì)損害我們的MOSFET，這里使用一個(gè)二極管來(lái)使電流沿著一個(gè)方向流動(dòng)，從而保證電機(jī)對(duì)其余電路的影響。 9V電源為電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)供電，當(dāng)我們直接將其連接至直流電機(jī)兩側(cè)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)電機(jī)將會(huì)全速轉(zhuǎn)動(dòng)。 在實(shí)驗(yàn)中，我們手上只有一個(gè)直流電機(jī)，所以另外一只的控制我們使用led燈來(lái)模擬，注意要接上一只220歐的電阻進(jìn)行限流。 在完成基本的軟件和硬件的準(zhǔn)備工作后，我們現(xiàn)在進(jìn)入最終的測(cè)試階段。 操作順序： 1 將Arduino通過(guò)usb 線纜連接至PC 2 打開(kāi)Matab，將當(dāng)前文件夾設(shè)為我們從matlab官網(wǎng)下載的并解壓縮的Arduino IO 3 雙擊打開(kāi)Arduinomatlab.fig，彈出控制界面 4 點(diǎn)擊按鈕觀察電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，如果在Matlab提示出錯(cuò)信息，請(qǐng)嘗試下面解決方法 5 執(zhí)行“clear”清除變量；執(zhí)行“ delete(instrfind({'Port'},{'COM8'}))”，并重新拔掉再插上線纜以創(chuàng)建新的通信連接，重復(fù)操作步驟1。 |
