自制智能小車控制電路設(shè)計(jì)方案

PU是接通了，程序也可以跑了，現(xiàn)在得讓程序可以控制電機(jī)才行。

前面我們知道，單片機(jī)是一個(gè)運(yùn)行程序的芯片，當(dāng)程序里把變量P0.0變成1時(shí)，芯片39接口就變成高電位（5v），變量賦值為0時(shí)，接口就變成了低電位(0v)，很是方便。

但問題來了，這個(gè)如何控制電機(jī)呢？ 先理一下，我們電機(jī)有幾種功能：正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、剎車、滑行、調(diào)速，這幾大功能?，F(xiàn)在的問題就是考慮如何用0和1來實(shí)現(xiàn)這些功能。

正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，小時(shí)候玩過電動(dòng)機(jī)的朋友都知道，將電機(jī)的兩個(gè)引線反過來接，那電機(jī)就反過來轉(zhuǎn)了，即正負(fù)極決定正反轉(zhuǎn)。好了看下面的電路應(yīng)該就明白了：

中間一個(gè)電機(jī)，然后當(dāng)按下開關(guān)A、D時(shí) 正轉(zhuǎn)，按下B、C時(shí) 電機(jī)就反轉(zhuǎn)，這樣就簡單的多了，不用把電機(jī)的兩根引線拆下來，反過來接，而是按按開關(guān)，就可以實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)了。

仔細(xì)看電路，如果把A、C 或B、D按下時(shí)，電機(jī)沒有接通電源，但兩個(gè)引腳處于短路狀態(tài)，此時(shí)什么狀態(tài)呢，剎車??！ 為什么。。。 這時(shí)由于電機(jī)的磁力感應(yīng)，我們知道電機(jī)當(dāng)手動(dòng)撥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)極會(huì)反向發(fā)電，而且發(fā)電的正負(fù)極與通電正負(fù)極后的轉(zhuǎn)向是相反的。 所以說當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)后，產(chǎn)生的電，電再驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，此轉(zhuǎn)動(dòng)又是反向的，與轉(zhuǎn)動(dòng)的力抵消。所以此時(shí)大家可以試一下，電機(jī)是轉(zhuǎn)不動(dòng)的，或是很緊。那的確就是剎車功能了。

電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，突然把四個(gè)按健全打開，發(fā)現(xiàn)電機(jī)還要轉(zhuǎn)一會(huì)兒，那這就是滑行咯。 當(dāng)然，在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，按上面的方法，A、C 或B、D 按下，電機(jī)會(huì)就突然停止，可以驗(yàn)證剎車功能。

好了，現(xiàn)在功能時(shí)還差一個(gè)調(diào)速，這個(gè)先等等。 先想另一個(gè)功能，剛才說的這些都是開關(guān)按來按去，如果接到單片機(jī)上，讓其控制呢? 不過，看出來，好像這個(gè)開關(guān)正好是0和1么。

想到在學(xué)三極管時(shí)，有一個(gè)功能就是開關(guān)，

當(dāng)三級管的B（基極）通上電時(shí)，C(發(fā)射極)E(極電極)就會(huì)接通，這不就是我們要的功能么，好電路改進(jìn)下：

改進(jìn)后，可以看到，當(dāng)a=1 b=0時(shí)Q13 Q16接通，當(dāng)a=0 b=1時(shí)Q14 Q15接通，這正是我們要的功能。

就按這個(gè)電路來么？

實(shí)驗(yàn)證明，失敗了（可以看到小車圖中中間一堆三極管，其實(shí)已經(jīng)廢棄了），這樣可能控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，但是小車啟動(dòng)很困難，為什么呢。

我們知道，電動(dòng)機(jī)，是一個(gè)感性電路，不是一個(gè)純電阻。簡單的說，電機(jī)的電阻不是一成不變的，轉(zhuǎn)速越低，電阻越小，轉(zhuǎn)速越高，電阻越大。

所以小車啟動(dòng)過程，就是從低速或零速度開始運(yùn)作。零速度時(shí)，電阻最小，只有零點(diǎn)幾歐姆，好了，上面圖中，三級管，本身也有內(nèi)阻，這樣，電路簡化成這樣：

這個(gè)想必大家都會(huì)算，這個(gè)0.1歐的電阻兩端會(huì)有多少電壓，非常小吧，也就零點(diǎn)幾。那這么低的電壓加到電機(jī)上，能轉(zhuǎn)嗎？ 顯然轉(zhuǎn)不了。 所以最后的結(jié)果是，小車要手動(dòng)推一把才能運(yùn)作。

于是大家應(yīng)該想到了，既然電動(dòng)機(jī)變不了，能不能先個(gè)內(nèi)阻非常小的三極管不就行了么？

對，找個(gè)內(nèi)阻小的，而且要非常小，后來發(fā)現(xiàn)三極管是找不到，于是最終換了場效管：

好了，這下安逸了，這個(gè)內(nèi)阻非常小，最后小車啟動(dòng)時(shí)也很敏捷。

取個(gè)名字，這個(gè)電路標(biāo)準(zhǔn)叫法為H橋。

現(xiàn)在還差個(gè)功能，就是調(diào)速咯，電壓變了，速度就會(huì)變，這個(gè)我們知道，但是對于單片機(jī)來說，只會(huì)輸出0和1，輸出不了多種電壓啊。于是考慮這樣：

我們給場效管的電路，不要一至輸出1，而是輸出一個(gè)方波：

即，輸入1時(shí)，間歇的輸出0，因?yàn)轭l率比較高，輸入0時(shí)，電機(jī)不會(huì)立即停。于是當(dāng)調(diào)整t1和t2的比例（稱為間歇比）時(shí)，電機(jī)的速度也就變了下來：

這個(gè)就是傳說中的PWM控制技術(shù)。

好了，到此為止，我們通過0和1也就可以控制小車的一系列的功能了，達(dá)到我們的要求的，組織下電路:

注：這個(gè)電路是在Multisim軟件中繪制，好處是這個(gè)軟件可以模擬，就是通上電，上面的電壓表，電流表都會(huì)有讀數(shù)，這個(gè)可以盡可能模擬電路的真實(shí)環(huán)境。

注：里面的場效管的型號不一定準(zhǔn)，以第一章的配件清單來。

好了，直接按這電路來么，當(dāng)然可以運(yùn)行。但后來試運(yùn)行時(shí)，發(fā)現(xiàn)單片機(jī)不穩(wěn)定了，經(jīng)常重啟。查了很久，后來發(fā)現(xiàn)，原來是電機(jī)運(yùn)行時(shí)，會(huì)導(dǎo)至整個(gè)電路電壓不穩(wěn)定，干擾了單片機(jī)的運(yùn)行。所以后來想到，在上面A、B、C三個(gè)接電單片機(jī)的地方，再加一個(gè)光電耦合器，這樣，就可以把電機(jī)電路與單片機(jī)電路分開了。光電耦合這樣接:

這里，電路圖上就不繪在一起了。接單片機(jī)的，直接選幾個(gè)引腳一接即可。

電路設(shè)計(jì)好了后，就開始焊接:

當(dāng)拿到場效管時(shí)，有點(diǎn)驚訝，發(fā)現(xiàn)非常小，于是沒辦法，整個(gè)電路就圍著它來了，而且沒有長的引腳，所以只能在萬能板的反面焊接先這樣排布：

注意：

這個(gè)場效管的外腳是這樣排的：

同時(shí)，電路中，這兩個(gè)是不一樣的，中間一個(gè)進(jìn)，一個(gè)出，所以對就的型號也是A，B兩種，所以連接時(shí)，不要排錯(cuò)。

寫軟件時(shí)，經(jīng)常說小步快跑，同樣硬件也是， 當(dāng)這四個(gè)管子焊好后，就可以跑一下了，把它當(dāng)成開關(guān)，試著能否控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，如果正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)都可以，說明這塊電路OK，可以繼續(xù)往下焊了。

四個(gè)場效管好了后，就可以繼續(xù)焊三極管，然后是電阻，最后把引線全部加到邊上的與門電路上。

反面是這樣的：

好了，控制電路完成了，接下來就等著寫程序控制小車吧。
編輯：hfy