循迹小车讲解一：原理分析

1、循迹小车原理
（1）小车的类型：
常见的有三轮车，四轮车两种；
三轮车，主要是后面两个主动轮，前面一个万向轮组成；

四轮车，比赛中常见的有4个都是直轮，或者4个是麦克纳姆轮两种；

（2）由于是新手，所以简单说下三轮车的原理；
四轮的，自己学习解决；

第一个；
A、三轮车，主要有五种动作。
前进；
左转；
右转；
后退；
停止；
其中，左转，右转又可以分为大转弯，和小转弯；

B、其中左转，右转，都是根据两个轮子的速度差实现；

左轮速度>右轮速度；则向右边转弯；
左轮速度<右轮速度；则向左转弯；

速度差越大，转弯越大；
因此可以设置速度差，实现大转弯和小转弯的目的；

当一个轮子的速度为0，另外一个轮子有速度的时候，会绕着速度为0的轮子转圈，转圈的半径为两个轮子的轮间距，但是实际上，会发生轮子打滑的情况，所以会有点偏移；

由于是直流电机作为动力，因此，可以控制电机的速度，进行小车的速度控制。

因此，实际控制小车的几个动作，实际就转化为控制电机的速度；

（3）直流电机控制的基本内容：

直流电机，比赛常用的有几种，一种是黄色的T电机；一种是带编码的电机；带编码的电机可以测速等等，稍贵，但是扭矩大，运行性能好。因此在比赛常用。。
这里由于黄色的电机比较便宜，用这个入手。进行学习。

控制方向：
由于是直流电机，所以两个引脚，A，B。
如果给5V电压，A接正极，B接负极，那么电机往一个方向运动；如果A接负极，B接正极，那么电机反方向运动。

所以通过调节A和B的接线，就能控制电机正反转；

控制速度：
如果给3.5V电压，那么电机的速度会比5V的慢，因此，可以通过控制电机的电压控制转速。

如果我们人为去交换A、B的接线，就太复杂了，怎么解决呢？

如果我们人为去改变电机的电压，调节滑动变阻器等，也比较复杂，而且不够实时，怎么办呢？

而且，一般要驱动电机，需要带电机驱动模块。

比如常用的有L298N模块，TB6612模块，或者mos管自己搭建驱动电路；

新手可以用TB6612模块或者L298N模块；

这里对TB6612模块进行讲解，如何对电机进行速度控制和方向控制。

首先介绍PWM的概念。
PWM是脉冲宽度调制的意思。简单这么理解，如下图的波形。
T是周期，t1是高电平的时间，t2是低电平的时间。
t1高电平的时间越长，如果等于周期，那么整个周期，IO口的电平就是5V ,如果是50%，那么是2.5V.
因此可以控制t1的时间，控制t1/T的比例，从而控制输出的电压，从而控制电机的速度。

一般直流电机的频率是7K-13K，没实验过，可以实验看下效果区别。

所以，控制小车的轮子的速度，就是控制各自的PWM的高电平比例，就是占空比。

那么怎么产生一个PWM波形，可以控制比例呢？
我们者利用的51单片机，有四种方法产生PWM。
第一，延时
就是延时t1，P10(假如这个是PWM输出脚)=1，延时t2,P10=0

delay(t1);
P10=1;
delay(T-t1)
P10=0

第二
定时器，定时一段时间，P10=1,定时一段时间，P10=0;

第三，就是增强型的51单片机，我们现在用的stc8a单片机，有内置的PWM模块。
这里我们用的就是这个。

我已经写好函数，直接包含头文件，和c文件，初始化之后，就能直接使用了。
我这里是低电平的时间，第三个参数，所以要1-0.3转为高电平比例。
0，是P20通道，6000是频率6K。
HPWM_Set(0,6000,1-0.3);
所以改变最后的参数（比例，所以参数在0-1之间），就能控制电机的速度了。

TB6612模块的具体介绍，网上很多。

TB6612的的用法：
（A），TB6612是双驱动，也就是可以驱动两个电机。
这个合适我们三轮车，因为有两个电机，一个是万向轮，因此我们的小车，就需要一个TB6612模块就行了。

下面分别是控制两个电机的IO口
(B)STBY口接单片机的IO口清零电机全部停止，置1通过AIN1 AIN2，BIN1，BIN2 来控制正反转。
因此，我们可以设置STBY为5V，让电机可以得到单片机的控制；
（C）
VM 接12V以内电源。
这个根据电机的特性和小车运动的场合进行选取。我们这里可以接5V。
（D）
VCC 接5V电源
GND 就不多说了啊
(E)
驱动1路
PWMA：接单片机的PWM口，通过PWM的占空比，控制电机的速度；
通过控制下面的00,01,10组合，控制电机的方向，顺时针，逆时针转动。
AIN1,AIN2接单片机的IO引脚；
真值表：
AIN1 0 0 1
AIN2 0 1 0
停止 正传 反转
A01 和AO2 接电机1的两个脚；
（F）
驱动2路
PWMB：接单片机的PWM口，通过PWM的占空比，控制电机的速度；

BIN1和BIN2，接单片机的IO引脚；
通过控制00,01,10组合，控制电机的方向，顺时针，逆时针转动。
真值表：
BIN1 0 0 1
BIN2 0 1 0
停止 正传 反转
B01，BO2 接电机2的两个脚

综上，根据电路原理图，我们的电机是

假如左轮是A路电机，右轮是B路电机。

那么A路电机：
P20----PWMA—速度；
P04-----0--------停止
P05-----0

P20----PWMA—速度；
P04-----1--------前进？
P05-----0
如果不是前进，调换A01， A02的两条电线。

P20----PWMA—速度；
P04-----0--------后退？
P05-----1
如果不是后退，调换A01， A02的两条电线。

那么B路电机：
P21----PWMB—速度；
P06-----0--------停止
P07----0

P21----PWMB—速度；
P06-----1--------前进？
P07-----0
如果不是前进，调换B01， B02的两条电线。

P21----PWMB—速度；
P06-----0--------后退？
P07-----1
如果不是后退，调换B01， B02的两条电线。

同时，可以调节PWMA和PWMB的比例大小，决定小车的转弯方向；

如果PWMA>PWMB，左轮速度大于右轮速度，那么右转；
如PWMA=0.7，PWMB=0.4，速度差越大，转弯越大；
如果PWMA 如PWMA=0.4，PWMB=0.7，速度差越大，转弯越大；
但是，由于电机的制造误差等等，特性会有偏差。
因此相同的比例，小车也可能会偏离。
如PWMA=0.4=PWMB。小车也可能越走越不是一条直线。。

因此，需要有一条引导线，引导小车直行。或者加测速装置，测得左轮的速度，右轮的速度，单片机调整到一样，就能直走了。

这里，我们用循迹的方法实现。

一般用的是黑线，白纸的方法。

那么怎识别到是黑线呢？

用的是传感器，当做小车的感觉器官；

这个传感器有多种类型，有视觉的，有光电的等等。

我们这里暂时红外传感器，比较便宜。

而且用的是数字式的红外传感器。。
一般用的是TCRT5000红外模块，原理图等如下。

使用比较简单，接上VCC=5V，GND，将D0接到单片机的一个引脚IO，不断读取IO的状态电平，如果是得到0，那么是白线（黑线），如果是1，那么是相反的线。
这里，用红外的模块划过黑线，看看是什么状态才确定。

如果接A0，那么需要ADC转换，后面有时间再做这个吧。

我们这里，用了5个IO口，检测5个模块。
P10—P15
P10是1号模块
P11是2号模块
。。。。。
P15是5号模块；

从而得到实际的小车的状态。
如果3号模块检测到黑线，（0或者1）那么，小车继续直行；
如果1号检测到黑线，那么就左转，而且是左大转弯；
如果是2号，检测到，那么就左小转弯
同理，进行右转弯，大转弯。

通过PWMA和PWMB的实际差值，差值越大，转弯越大；

如果有十字路口，
5个传感器，有3个以上碰到黑线，那么就是判断，到了十字路口

如果在其他地方也放置传感器，那么可以检测多种道路的状态。

上面就是循迹小车的原理。

后面说下如果用单片机进行循迹。如何导入文件，如何使用函数。
待续。。。。。。。。。。。