开始免费使用
当前位置：首页 > Python > Python3实现树莓派4驱小车控制程序详解

Python3实现树莓派4驱小车控制程序详解

何川
何川
发布时间：2026-10-13| 6人浏览过
原创

本文介绍如何使用Python3在树莓派上实现四驱小车的运动控制。内容涵盖硬件准备、L298N驱动模块连接注意事项、GPIO引脚配置文件config.ini的编写，以及基于configparser和RPi.GPIO库的控制程序car_controler.py核心代码。重点解析前后左右四个电机的引脚定义及方向控制逻辑，为硬件爱好者提供完整的软件实现参考。

前言

前言

约一两个月前，我偶然获得了一台树莓派一代设备，发现其性能相当强劲，由此萌生了自制四驱小车的想法。作为软件背景出身的人，通过软件操控实体硬件一直是我心中的梦想。为此，我投入了大量时间进行研究和实验，记录当时遇到的坑、实现思路以及大部分源代码。目前，我的树莓派小车已实现以下主要功能：

  • 控制小车执行前进、后退、左转、右转、后左转向及后右转向动作。
  • 通过两个舵机控制摄像头，实现上下左右旋转监控。
  • 开发网页版小车控制程序，包含车辆控制、实时监控及摄像头旋转功能。
  • 开发微信小程序版小车控制程序，功能基本与网页版一致。

注：本文仅介绍上述第一项功能（基础运动控制），其他功能的实现将在后续博文中详细介绍。

准备工作

准备工作

  • 为树莓派安装操作系统（网络资料丰富，推荐使用raspbian系统）。
  • 安装Python3运行环境。
  • 准备四个步进电机及配套驱动模块，并完成组装连接。我的电机及组件购自“亚博智能科技”，L298N四路电机驱动模块购自“深圳市艾尔赛科技”。

可能遇到的常见问题及解决方案：

  • 首先需关注电机驱动的输入电压。电压过低可能导致电机无法带动负载，而电压过高则可能损坏设备，需保持适中。
  • 电机驱动模块的GND引脚必须与树莓派的一个GND输出端相连。若未共地，可能导致驱动异常。例如，我遇到的情况是：手接触驱动电路中的金属部分时电机能正常转动，但手一离开电机便无法正常运转，这通常是由于接地不良引起的。

基本实现思路

基本实现思路

  • 将连接的GPIO端口封装为配置文件，明确定义小车各轮子所需的引脚号。
  • 控制程序读取该配置文件，根据配置实现小车的方向控制逻辑。
  • 小车控制程序定义了私有方法，分别对应各个方向的移动动作。此外，定义一个接收方向参数的公共方法，该方法内部调用具体的私有移动方法，从而封装底层细节。

需要特别说明的是，由于不同硬件使用的引脚可能不同，且电机安装位置存在差异，以下提供的程序代码不能保证直接适用于所有硬件组合，用户需根据实际硬件调整引脚配置。

配置文件与源码示例

配置文件内容示例（文件名为：config.ini）：


[car]
# This is the parmaters that will control the car's wheels
# The number is the interface number of GPIO (GPIO.BOARD)
LEFT_FRONT_1 = 7
LEFT_FRONT_2 = 11
 
RIGHT_FRONT_1 = 13
RIGHT_FRONT_2 = 15
 
LEFT_BEHIND_1 = 31
LEFT_BEHIND_2 = 33
 
RIGHT_BEHIND_1 = 35
RIGHT_BEHIND_2 = 37

小车控制程序源码（文件名为：car_controler.py）：


# coding=utf-8
import RPi.GPIO as GPIO
import time
import configparser
 
 
class FourWheelDriveCar():
 # Define the number of all the GPIO that will used for the 4wd car
 
 def __init__(self):
  '''
  1. Read pin number from configure file
  2. Init all GPIO configureation
  '''
  config = configparser.ConfigParser()
  config.read("config.ini")
  self.LEFT_FRONT_1 = config.getint("car", "LEFT_FRONT_1")
  self.LEFT_FRONT_2 = config.getint("car", "LEFT_FRONT_2")
 
  self.RIGHT_FRONT_1 = config.getint("car", "RIGHT_FRONT_1")
  self.RIGHT_FRONT_2 = config.getint("car", "RIGHT_FRONT_2")
 
  self.LEFT_BEHIND_1 = config.getint("car", "LEFT_BEHIND_1")
  self.LEFT_BEHIND_2 = config.getint("car", "LEFT_BEHIND_2")
 
  self.RIGHT_BEHIND_1 = config.getint("car", "RIGHT_BEHIND_1")
  self.RIGHT_BEHIND_2 = config.getint("car", "RIGHT_BEHIND_2")
 
  GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
  GPIO.setwarnings(False)
  GPIO.setup(self.LEFT_FRONT_1, GPIO.OUT)
  GPIO.setup(self.LEFT_FRONT_2, GPIO.OUT)
  GPIO.setup(self.RIGHT_FRONT_1, GPIO.OUT)
  GPIO.setup(self.RIGHT_FRONT_2, GPIO.OUT)
  GPIO.setup(self.LEFT_BEHIND_1, GPIO.OUT)
  GPIO.setup(self.LEFT_BEHIND_2, GPIO.OUT)
  GPIO.setup(self.RIGHT_BEHIND_1, GPIO.OUT)
  GPIO.setup(self.RIGHT_BEHIND_2, GPIO.OUT)
 
 def reset(self):
  # Rest all the GPIO as LOW
  GPIO.output(self.LEFT_FRONT_1, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.LEFT_FRONT_2, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.RIGHT_FRONT_1, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.RIGHT_FRONT_2, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.LEFT_BEHIND_1, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.LEFT_BEHIND_2, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.RIGHT_BEHIND_1, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.RIGHT_BEHIND_2, GPIO.LOW)
 
 def __forword(self):
  self.reset()
  GPIO.output(self.LEFT_FRONT_1, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.LEFT_FRONT_2, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.RIGHT_FRONT_1, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.RIGHT_FRONT_2, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.LEFT_BEHIND_1, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.LEFT_BEHIND_2, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.RIGHT_BEHIND_1, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.RIGHT_BEHIND_2, GPIO.LOW)
 
 def __backword(self):
  self.reset()
  GPIO.output(self.LEFT_FRONT_2, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.LEFT_FRONT_1, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.RIGHT_FRONT_2, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.RIGHT_FRONT_1, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.LEFT_BEHIND_2, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.LEFT_BEHIND_1, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.RIGHT_BEHIND_2, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.RIGHT_BEHIND_1, GPIO.LOW)
 
 def __turnLeft(self):
  '''
  To turn left, the LEFT_FRONT wheel will move backword
  All other wheels move forword
  '''
  self.reset()
  GPIO.output(self.LEFT_FRONT_2, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.LEFT_FRONT_1, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.RIGHT_FRONT_1, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.RIGHT_FRONT_2, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.LEFT_BEHIND_1, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.LEFT_BEHIND_2, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.RIGHT_BEHIND_1, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.RIGHT_BEHIND_2, GPIO.LOW)
 
 def __turnRight(self):
  '''
  To turn right, the RIGHT_FRONT wheel move backword
  All other wheels move forword
  '''
  self.reset()
  GPIO.output(self.LEFT_FRONT_1, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.LEFT_FRONT_2, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.RIGHT_FRONT_2, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.RIGHT_FRONT_1, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.LEFT_BEHIND_1, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.LEFT_BEHIND_2, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.RIGHT_BEHIND_1, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.RIGHT_BEHIND_2, GPIO.LOW)
 
 def __backLeft(self):
  '''
  To go backword and turn left, the LEFT_BEHIND wheel move forword
  All other wheels move backword
  '''
  self.reset()
  GPIO.output(self.LEFT_FRONT_2, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.LEFT_FRONT_1, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.RIGHT_FRONT_2, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.RIGHT_FRONT_1, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.LEFT_BEHIND_1, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.LEFT_BEHIND_2, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.RIGHT_BEHIND_2, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.RIGHT_BEHIND_1, GPIO.LOW)
 
 def __backRight(self):
  '''
  To go backword and turn right, the RIGHT_BEHIND wheel move forword
  All other wheels move backword
  '''
  self.reset()
  GPIO.output(self.LEFT_FRONT_2, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.LEFT_FRONT_1, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.RIGHT_FRONT_2, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.RIGHT_FRONT_1, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.LEFT_BEHIND_2, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.LEFT_BEHIND_1, GPIO.LOW)
  GPIO.output(self.RIGHT_BEHIND_1, GPIO.HIGH)
  GPIO.output(self.RIGHT_BEHIND_2, GPIO.LOW)
 
 def __stop(self):
  self.reset()
 
 def carMove(self, direction):
  '''
  Car move according to the input paramter - direction
  '''
  if direction == 'F':
   self.__forword()
  elif direction == 'B':
   self.__backword()
  elif direction == 'L':
   self.__turnLeft()
  elif direction == 'R':
   self.__turnRight()
  elif direction == 'BL':
   self.__backLeft()
  elif direction == 'BR':
   self.__backRight()
  elif direction == 'S':
   self.__stop()
  else:
   print("The input direction is wrong! You can just input: F, B, L, R, BL,BR or S")
 
 
if __name__ == "__main__":
 raspCar = FourWheelDriveCar()
 while(True):
  direction = input("Please input direction: ")
  raspCar.carMove(direction)

以上即为本文的全部内容，希望这对大家的学习有所帮助，也欢迎大家继续支持本站。

相关文章

相关标签: Python 树莓派

免责声明：本文内容仅供参考，不代表本站观点。转载或引用请注明出处。

作者最新文章

全部文章

Python 相关产品和应用

全部下载
PythonSelenium
Selenium

Selenium

4.51.0 · Windows

用于浏览器自动化和 Web 测试的 Python 工具。

Python机器学习
scikit-learn

scikit-learn

1.9.1 · Windows

常用 Python 机器学习算法与模型评估工具库。

Python代码质量
Black

Black

26.10.1 · Windows

强调一致性的 Python 自动代码格式化工具。

Python代码质量
Ruff

Ruff

0.17.1 · macOS

由 Rust 编写的高速 Python 代码检查和格式化工具。

Pythonpytest
pytest

pytest

9.1.1 · Windows

简洁而强大的 Python 自动化测试框架。

PythonFastAPI
FastAPI

FastAPI

0.146.0 · Windows

高性能 Python API 框架，支持类型提示和自动接口文档。

PythonFlask
Flask

Flask

3.1.3 · Windows

轻量灵活的 Python Web 应用框架。

PythonDjango
Django

Django

6.1.2 · Windows

成熟的 Python Web 框架，适合构建内容站点和业务系统。

PythonSpyder
Spyder

Spyder

6.1.7 · Windows

面向科学计算与数据分析的 Python 集成开发环境。

PythonSciPy
SciPy

SciPy

1.18.1 · Windows

面向科学、工程和技术计算的 Python 算法库。