行空板无人驾驶系列课程 第10课：智能远程车辆控制系统 简单

随着智能技术的快速发展，机器人和自动化控制系统在工业、教育、娱乐等领域的应用日益广泛。特别是在远程控制领域，越来越多的场景需要通过便捷的方式对设备进行实时操控和监控。本项目旨在设计一个通过移动终端远程控制的智能小车系统。移动终端提供用户友好的操作界面，可实时监控小车的车灯状态、车速及夹持器状态，实现智能化和远程化的操控需求。

任务目标

移动终端：作为用户操作的核心设备，移动终端充当小车的遥控器，提供友好的控制界面。用户可以通过界面查看小车的车灯状态、车速、夹持器工作情况等信息。此外，移动终端上的按钮允许用户进行以下操作：远程开关车灯、远程控制夹持器的开合、控制小车前进、后退、左转、右转、实时调节小车的行驶速度。

智能终端：智能终端安装在小车上，作为接收指令和执行操作的核心模块。它能够接收来自移动终端的各类控制指令，并严格执行相应的动作。

知识点

1.了解多块行空板组件物联网

2.了解远程控制相关知识

3.掌握物联网远程控制技术的使用方法

材料清单

硬件准备：

软件使用：Mind+编程软件（V1.8.0及以上版本） 

课前准备 

环境设置：

在开始正式学习之前，我们需要对行空板进行一些基础准备，确保系统和环境设置都正确。

具体步骤，请参考：行空板无人驾驶系列课程 第一课 课前准备 部分内容。

动手实践

本项目分为两个核心部分：移动终端的搭建与智能终端的实现。首先，开发一个简洁直观的用户界面，通过移动终端让用户能够远程控制和监控小车的状态与操作。其次，智能终端负责接收来自移动终端的控制指令并执行。

任务一：搭建移动终端

设计一个简洁直观的用户界面，用户可以通过移动终端远程监控和控制小车的各项功能。界面应显示小车的车灯状态、当前车速以及夹持器的工作状态。同时，通过按钮实现远程开关车灯、控制夹持器的开合、操控小车前进、后退、左转、右转，并提供调节车速的功能。此外，还需确保移动终端与智能终端之间的无线通信，能够实时发送控制指令到SIoT服务器。

任务二：搭建智能终端

智能终端负责接收移动终端的指令并执行，同时反馈小车状态。具体包括控制小车的车灯、夹持器的操作，指挥小车的前进、后退、转向以及调节行驶速度。智能终端还需通过无线通信模块与移动终端保持稳定的连接，确保指令能够及时接收和执行。

任务一：搭建移动终端

1.硬件连接

将单独的一块行空板M10，使用USB线连接到计算机。

2.软件准备

（1）打开Mind+：按照下面的图示完成软件准备工作。

（2）添加官方库：点击“扩展”，在“官方库”中找到“MQTT-py”，并完成添加。

3.准备工作

在这个项目中，我们需要使用两块行空板组建物联网，一块行空板作为移动终端，用于监测智能终端的设备并发送控制指令，一块行空板搭配小车作为智能终端，接收控制指令并执行对应动作。

（1）配置网络

要实现移动终端与智能终端的数据传输，首先要将这两块行空板接入同一网络下，为了可以通过电脑访问SIoT服务器，电脑也需要接入同一网络下。首先，将电脑连入路由器或手机的热点（需要使用2.4G WiFi）。

然后，取一块行空板用USB线连接电脑，并打开浏览器在地址栏输入“10.1.2.3”，进入行空板服务页面。接下来，点击“网络设置”，在“WiFi连接”中点击“扫描”寻找电脑连接的无线网，输入正确的WiFi密码后，点击“连接”，等待连接成功。

完成后，我们用同样的方式给另一块行空板配置网络。最后，需要给两块行空板同时上电，使它们都保持开机状态。接下来，我们需要分别进入两块行空板的Home菜单，查看网络信息中的IP地址。

注意：给行空板供电有三种方式：1.电源适配器（手机充电头连接type-c口输出的USB线）。2. 充电宝（充电宝连接type-c口输出的USB线）。3. 电脑USB端口（通过type-c线将行空板和电脑连接）。

如果两块行空板的IP地址，前三段的数字相同，表示行空板处于同一局域网。现在，选择其中一块行空板同时作为移动终端和服务器端，去开启SIoT服务器。这里，我选择IP地址为：192.168.1.151这块行空板开启SIoT服务，作为移动终端和服务器端，另一块IP地址为：192.168.1.80的行空板作为智能终端。

（2）开启SIoT服务器

（2.1）开启行空板SIoT服务：长按行空板的“Home”键进入菜单页，点击“应用开关”，检查SIoT服务是否开启。如果显示“已禁用”，点击SIoT选项，切换SIoT状态为“已启用”。

（2.2）进入SIoT2.0物联网平台：浏览器地址栏输入服务器端IP地址：192.168.1.151，进入行空板设置界面，进入应用开关，然后点击“打开页面”，进入SIoT2.0服务平台登录页面。输入对应的账号和密码，即可完成登录。账号：siot，密码：dfrobot。

注意：如果进入的不是SIoT 2.0，需要对行空板SIoT服务器进行升级。

升级方法：https://mindplus.dfrobot.com.cn/dashboard_kit0194

（2.3）创建主题：登录成功后，进入SIoT数据管理页面。然后点击“新建主题”，在弹出窗口中填写“主题名称”，点击“确定”完成主题的创建，页面会显示对应的主题标签。

注意：如果打开的还是SIoT1.0页面，可以使用Ctrl+F5强制刷新页面缓存。

使用同样的方法，在服务器中创建主题“夹持器状态”、“车速”、“电机控制”。

4.编写程序

(1)UI界面设计

首先观察一下，移动终端控制界面上都包含了哪些元素？背景、车灯状态、夹持器状态、当前车速，以及开、关、前、后、左、右、加、减按钮。

为简化程序，静态文字和背景框均整合为背景图片。接下来，将背景图片“背景.png”，从素材文件夹库中，导入到“文件系统”的“项目中的文件”中。

使用“对象名 显示图片 在X Y ”指令，设置图片的XY坐标为（0,0），将文件系统中的“背景.png”显示在行空板上。然后使用“更新对象名 数字参数 宽为 ”指令，更新图片的宽为240。

然后，使用“对象名 显示文字 在X Y 字号 颜色”指令，在车灯状态和夹持器状态后面，显示文字“关”。

关于当前车速的显示，也使用同样的方法，为了方便后续使用按钮调节车速，新建“变量 速度”，并初始化车速的值为500，显示的内容为“变量 速度”。

下面，使用“对象名 增加按钮 在 X Y 宽 高 点击回调函数button_click1”与“当点击回调函数button_click1被触发”指令，分别设置控制车灯、车窗的开关按钮。

在对应“当点击回调函数button_click1被触发”指令下，添加每个按钮的功能。例如，当“button_click1”按钮被按下，使用“更新对象名 文本内容参数为”指令，更新车灯的文本内容为“开”。其余3个按钮的功能，使用同样的方法，进行对应的文本内容更新。

使用“对象名 增加按钮”与“当点击回调函数 被触发”指令，将控制电机运动的“前、后、左、右”按钮以及调节电机速度的“+/-”创建完成。

“+/-”按钮主要是用于调节电机速度，因此，在“当点击回调函数button_click9被触发”与“当点击回调函数button_click10被触发”指令下，设置“变量 速度”为“全局变量”。当“+”按钮被点击，速度增加20；当“-”按钮被点击，速度减小20。

(2)发送数据

移动终端要向SIoT服务器端发送数据，首先使用MQTT指令区的“MQTT的初始化——发起连接——保持连接——订阅”这四个指令，向SIoT服务器端发起连接。

MQTT连接成功后，就可以在“当点击回调函数（button_click1）被触发”指令下，使用“MQTT发布并存储数据”指令，向SIoT平台发送数据，并将数据存储在SIoT服务器对应的主题中。

button_click1按钮的功能是打开车灯，因此在“当点击回调函数（button_click1）被触发”指令下，使用“MQTT发布并存储数据”指令，向SIoT服务器发送文本数据“打开车灯”，并将数据存储在SIoT服务器对应的主题“siot/车灯状态”中。

其余的按钮功能，使用同样的方法，向SIoT服务器发送文本数据，并将数据存储在SIoT服务器对应的主题下。需要注意的是，当前车速需要实时更新，因此，在“+/-”按钮下，使用“更新对象名 文本内容参数 ”指令，更新速度的显示内容为“变量 速度”。

完整程序如下：

5.程序运行

移动终端的行空板接通电源后，在Mind+中远程连接192.168.1.151，连接成功后，点击运行。移动终端的行空板上出现控制的UI界面，点击对应的按钮后，SIoT服务器将收到移动终端发送的消息。例如，点击“+”按钮后，当前车速显示调节后的速度，SIoT服务器的“siot/车速”主题中，显示调节后的车速。

任务二：搭建智能终端

1.硬件连接

如果小车是根据组装教程安装的，这一步可以忽略。这个项目中主要用到的硬件是LED灯、夹持器，将LED灯连接在行空板的P22、P24引脚，将夹持器安装在主控扩展板的P0引脚。

注意：图中的左右方向，是以行空板屏幕面向我们。

2.软件准备

(1)打开Mind+：新建一个项目，按照下面的图示完成软件准备工作。

(2)添加官方库：点击“扩展”，在“官方库”中找到“MQTT-py”，并完成添加。

(3)添加pinpong库：点击“扩展”，在“pinpong库”中找到“pinpong初始化”、“舵机”，并完成添加。

(4)添加用户库：点击“扩展”，在“用户库”中找到“Maxbot行空板小车电机驱动”，并完成添加。

3.编写程序

智能终端要接收SIoT服务器的数据，同样要使用MQTT指令，与SIoT服务器保持连接。使用MQTT指令区的“MQTT的初始化——发起连接——保持连接——订阅”这四个指令，向SIoT服务器端发起连接。

连接成功后，使用“MQTT订阅 ”指令，订阅任务一中创建好的4个主题“siot/车灯状态”、“siot/夹持器状态”、“siot/电机控制”、“siot/速度”。

使用“当MQTT从MQTT主题接收到MQTT信息”指令，来接收服务器端的控制指令。

这里先以控制车灯为例，接收到数据后，首先需要判断数据是否来自主题“siot/车灯状态”。因此，需要使用条件判断“如果……那么……”指令，对“MQTT主题”进行判断。需要注意的是，“MQTT主题”的数据类型为字符串型，在进行MQTT主题判断时，需要将判断数据“siot/车灯状态”放入“文本 ”指令内。

同样使用条件判断指令，判断“MQTT信息”的具体文本内容是“打开车灯”，还是“关闭车灯”。

当接收的“MQTT信息”为“打开车灯”时，使用“设置数字引脚 输出”指令，设置P22、P24引脚输出高电平。同样的，当接收到的“MQTT信息”为“关闭车灯”时，使用“设置数字引脚 输出”指令，设置P22、P24引脚输出低电平。

接下来，完成控制夹持器开合的程序，方法与车灯的控制程序思路一样。舵机需要在“python主程序开始”下，使用“pinpong初始化 版型 端口”与“pin初始化 引脚号 模式”指令，初始化连接舵机的P0口，引脚模式为“模拟输出”。同样，舵机也需要使用“舵机初始化引脚 ”指令，进行引脚初始化，还需要使用“舵机 转动到 度”指令，设置初始化角度为90度（夹持器关闭）。

当接收到的MQTT主题为“夹持器状态”，且“MQTT信息”为“打开夹持器”时，使用“舵机 转动到 度”指令，设置舵机转动到30度（打开夹持器）；当“MQTT信息”为“关闭夹持器”时，使用“舵机 转动到 度”指令，设置舵机转动到90度（关闭夹持器）。

新建“变量 速度”，并在“Python主程序开始”下，初始化变量的值为500，然后在“当MQTT 接收到”指令下，设置“变量 速度”为“全局变量”。然后当接收到的“MQTT主题”为“siot/速度”的消息时，设置变量速度的值为“MQTT信息”。

注意：因为MQTT信息是文本类型，设置电机的速度是数字类型。所以使用“数字 ”指令，将文本类型转换为数字类型。

最后，完成接收控制电机的程序。以接收到前进指令为例，当接收到的“MQTT主题”为“siot/电机控制”，且“MQTT信息”为“前进”时，使用“电机 以速度 ”指令，设置全部电机以“变量 速度”的速度进行正转0.5秒。

后退、左转、右转使用同样的方法实现。完整程序如下：

4.程序运行

(1)首先，在移动终端的行空板上，运行移动终端的程序，开启移动终端自带的SIoT服务器。

(2)智能终端远程连接192.168.1.80，连接成功后，点击运行。程序运行成功后，就可以使用移动终端上的按钮，远程控制小车执行对应的操作了。

知识园地

1. 了解物联网远程控制

什么是物联网远程控制？远程控制是建立在wifi、蓝牙、5G等无线通信的基础上，将智能设备进行连接，实现数据的读取、远距离传输和远程无线控制，进行对设备的全自动管理。

这节课程中，使用了两块行空板组建了物联网，这个系统中包含了智能终端、服务器端、移动终端。智能终端的行空板连接了多种执行器，负责接收数据并根据数据对执行器进行控制；移动终端用来查看数据，并远程控制执行器；服务器端是移动终端开启的SIoT服务功能，负责存储和收发数据。

多行空板组建物联网的一般步骤为：配置网络，将所有物联网系统中的设备连入同一网段；开启服务器端SIoT服务；SIoT连接设置，订阅主题，收发数据。当然，使用SIoT2.0时，要优先新建主题，才能成功订阅主题。

2. 了解什么是MQTT协议

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议）是一个基于客户端－服务器的消息发布/订阅传输协议。

MQTT协议在行空板与SIoT平台中的作用是什么？

我们可以将MQTT协议理解为行空板与SIoT平台通信的桥梁，在行空板和物联网SIoT平台通信过程中，MQTT协议有三种身份：发布者(Publish)、代理(Broker)(服务器)、订阅者(Subscribe)。 其中，消息的发布者和订阅者都是设备端（行空板），消息代理是服务器，消息发布者可以同时是订阅者。

类比微信群聊：消息代理是群，发布者是发消息的人，订阅者是群成员。如果你想在这个群里发消息，首先你得进入这个群，才能发送消息，而进群的方式就是MQTT协议。进群后，发消息这个人就是发布者，群就是服务器，其他群成员就是订阅者，你发的消息自己也能看到，因此发布者也可以是订阅者。

挑战自我

假设我们需要远程控制智能终端小车进入特殊区域，采集不同的光线数据。为确保数据实时传输，如何才能将智能终端收集到的信息及时回传，让我们通过移动终端就能实时监测各地光线变化？具体实现方法如下：

1.在SIoT服务器平台，新建主题“siot/光线数据”。

2.在智能终端将采集到的光线数据，上传到“siot/光线数据”中。

3.移动终端订阅“siot/光线数据”主题后，接收该主题的信息，并将信息更新在显示界面中。

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