第1章 iPOE-A1簡介

1-1 概述

iPOE愛寶設計（intelligent public open easy）是勁園國際股份有限公司針對輪型機器人所製作的自走車，取其智能、開源、簡易的特性，讓學生可以透過開放原始碼（source code）的軟硬體平台Arduino，學習自走車的控制；A1屬於競速用車，速度比較快，專門為特定功能所設計的車子，適合學習循跡、競速、避障、線迷宮、平衡車技能，還可搭配手機做成遙控車、寵物車等，當然也可自行改造成更適合比賽的車種；iPOE採用Arduino Mega架構，保留擴展板及眾多控制腳可擴充。底下為iPOE-A1輪型機器人的特色介紹、核心說明，以及規格表。

一、 產品特色

1. 具備基本競賽用的感測與行走能力，可作為競速、循跡、線迷宮、避障，以及平衡車等應用場合。
2. 採用Mega架構，除iPOE A1用掉的I/O外，仍提供多組擴充腳座及控制腳，外接彈性大。

二、 iPOE A1核心

1. 電路採用Arduino Mega 2560 Rev3架構
2. 微控制器核心採用ATmega 2560
3. 有54組數位I/O端（其中14組可做PWM）
4. 16組類比輸入端
5. 4組UART（硬體串列埠）
6. 時脈頻率：16 MHz。

三、 擴充腳座

1. 保留D0～D10 + D13~D15 + A0～A5，接至標準Arduino UNO板的位置，可接擴展板。
2. 另保留D20、D21的I2C通訊，以及額外的12組數位I/O腳可用。

四、 規格：

　　長13.5 cm × 寬13.8 cm × 高8 cm (±0.5cm)，現有已配置好的設備項目條列如下表。

項目	說明
微控制器	ATmega 2560
紅外線循跡感測器	前3後5，共8顆cnb10010紅外線光反射型感測器。
超音波測距HC-SR04	使用電壓：DC5V；靜態電流：小於2mA；感應角度：大於15度；探測距離：2cm~450cm，精準度可達0.2cm。
紅外線測距	紅外線光反射器，主要供平衡車使用。
馬達編碼器	採用5葉光柵，減速比30：1情況下，300pulse/圈。
藍牙模組HC-05	藍牙指示燈：快閃沒有連接、慢閃AT模式、雙閃已連接，電壓3.6V~6V未配對電流約30mA，配對後電流約10mA。
CdS（光敏電阻）	測量環境光
N20微型金屬減速馬達	2顆，額定6V，空載轉速13000RPM，減速比30：1，空載電流30mA
輪子	2個，直徑：42mm 寬：19mm 材質：ABS塑料+橡膠。
繪圖型LCD Nokia 5110	84*48繪圖型點陣液晶3.3V。
蜂鳴器	3-7V電磁式無源蜂鳴器。
電池	鋰電池3.7V×2顆。
按鈕與LED	設定與指示燈。

1-2 外觀及元件配置

1.    外觀：圖 1‑1(a)為iPOE-A1的前視圖，圖 1‑1(b)為iPOE-A1的背視圖

　

(a)前視圖                                                                (b)背視圖

圖 1‑1　 iPOE-A1輪型機器人外觀

2.    元件配置說明

圖 1‑2　iPOE-A1各元件配置圖

圖 1‑3　iPOE-A1背面元件配置圖

1-3 腳位配置

　　iPOE-A1已配置好的數位腳位如表 1‑1所示，本書程式中的I/O腳位及名稱皆以此為命名；另外表 1‑2為類比腳位的配置說明。

表 1‑1　 iPOE-A1數位腳位配置

分類	程式中的腳位名稱	腳位	說明
LED	RED_LED	31	紅色LED腳位
	YELLOW_LED	30	黃色LED腳位
	GREEN_LED	29	綠色LED腳位
	LCDLight	11	LCD背光控制腳 (PWM)
	onboardLED	13	onboard的LED (PWM)
蜂鳴器	Buzzer	35	蜂鳴器腳位
按鈕	AButton	34	按鈕開關腳位KEY_A
	BButton	33	按鈕開關腳位KEY_B
	CButton	32	按鈕開關腳位KEY_C
伺服機	ServoPin	38	伺服機腳位
超音波測距	Trig_pin	36	觸發接腳
	Echo_pin	37	反射接腳
馬達編碼器 輸出	AphaseLeft	18	編碼器A相輸出腳位(leftmotor)
	BphaseLeft	22	編碼器B相輸出腳位
	AphaseRight	19	編碼器A相輸出腳位(rightmotor)
	BphaseRight	23	編碼器B相輸出腳位
馬達控制腳	mleft1	12	左馬達控制腳(PWM)
	mleft2	44	左馬達控制腳(PWM)
	mright1	46	右馬達控制腳(PWM)
	mright2	45	右馬達控制腳(PWM)

表 1‑2　 iPOE-A1類比腳位配置

分類	程式中腳位名稱	說明
前循跡 感測器	A15～A13	為類比值讀取的腳位，由左而右為A15～A13，主要功能是進行叉路口的預感測以及45度前進時的校正。
後循跡 感測器	A12～A8	為類比值讀取的腳位，由左而右為A12～A8共5個偵測點，主要作為循跡功能。
紅外線測距	A7	提供紅外線測距，可作為平衡車感測器。
電池電壓 偵測	A6	可透過J13的短路pin決定要偵測哪一種。
CdS亮度偵測	A6

1-4        安全警告及注意事項

1. iPOE-A1輪型機器人使用鋰電池，無論充電或使用中，電池接反都有可能造成不可預期的損壞，使用前請注意方向。
2. 當電池耗盡時，請勿試圖燒錄iPOE-A1，燒入過程失去電力有可能造成核心元件的永久停用；iPOE-A1的範例程式提供有電力監控的程式，方便隨時監控電力狀態，請善加利用。
3. 電路板通常都有含鉛，操作中請勿邊操作邊飲食，使用後請清洗雙手。
4. 車輪輪胎為ABS塑料+橡膠，出廠時會有橡膠臭味，請置放空氣流通處透氣，使用一段時間後味道會逐漸消失。
5. iPOE-A1馬達的減速齒輪無保護蓋，請勿工作於高粉塵的環境，避免灰塵、頭髮等異物卡在齒輪間。馬達編碼器光柵無保護蓋，操作時應避免誤觸及被雜物勾到，造成葉片損壞。
6. 由於PCB板採雙面銲接，所有元件均暴露在外，請採取標準的ESD（靜電放電）預防措施保護iPOE-A1，以免損毀主板、感測板上的電子零件。
7. LCD有方向性，當你移除LCD裝置前請先關閉電源並留意方向及插座位置，如果接反或腳位錯位可能導致LCD或iPOE-A1損壞。