第九课遥控小车（上）

——用Arduino驱动电机实现基础运动控制

课程目标

理解电机工作原理：学习直流电机如何将电能转化为机械能。
掌握L298N驱动板用法：学会通过驱动板控制电机正反转与调速。
动手实践：完成电机驱动实验，制作可旋转的小风扇。
应用拓展：探索电机在智能家居、工业自动化中的实际应用。

硬件清单与功能说明

| 名称 | 数量 | 作用与注意事项 | | ———————— | —- | ———————————————————— | | Arduino UNO主板 | 1 | 主控核心，输出PWM信号控制电机转速。 | | L298N电机驱动板 | 1 | 提供大电流驱动电机，支持双电机控制。 | | 130直流电机 | 1 | 需连接驱动板输出端，正反转由输入信号方向决定。 | | 小风扇叶片 | 1 | 安装在电机轴上，直观展示转动效果。 | | 杜邦线（公对公、公对母） | 若干 | 连接主板、驱动板与电机。（推荐使用红色代表正极，黑色代表负极便于区分） | | 螺丝刀 | 1 | 固定驱动板接线端子。 | | USB数据线 | 1 | 上传程序并为Arduino供电。 |

第一部分：电机与驱动板原理

1. 直流电机的工作原理

电磁驱动：电流通过线圈产生磁场，与永磁体相互作用，推动转子旋转。
换向器作用：周期性切换电流方向，确保转子持续转动（类似“接力赛”）。

2. L298N驱动板的功能

放大电流：Arduino输出信号电流较弱，驱动板可提供更高电流驱动电机。

控制逻辑：

输入信号：IN1、IN2、IN3、IN4控制电机方向（如IN1=高电平，IN2=低电平 → 正转）。

使能端（ENA）：连接PWM针脚，通过调节占空比控制转速。

L298N驱动板

3.目标系统设计

控制器：Arduino UNO 主板
执行器：130直流电机

第二部分：硬件连接与电路设计

1. L298N驱动板引脚说明

| 引脚 | 功能说明 | | ——————————– | ———————————————————— | | +12V | 外接电源正极（可选，小功率电机可直接用Arduino 5V）。 | | GND | 接地，需与Arduino共地。 | | OUTA1、OUTA2、
OUTB1、OUTB2 | 连接电机两端，控制正反转,信号从L298N驱动板内部流向外部的电机。 | | IN1、IN2、IN3、IN4 | 接Arduino数字针脚（如5、6、7、8号），控制方向，信号从外部控制器流向L298N驱动板的这些引脚。 |

2. 完整电路连接步骤

驱动板供电：
- 若使用外接电源：+12V接电池正极，GND接电池负极。 (注意驱动板需要与主板共地)
- 若使用Arduino供电：+12V接Arduino 5V，GND接Arduino GND。
控制信号连接：
- IN1 → 5号针脚，IN2 → 6号针脚，IN3 → 7号针脚，IN4 → 8号针脚
电机连接：
- 电机两端 → OUTA1、OUTA2。

✅ 电路示意图：

Arduino UNO  
│  
├─ 5号针脚 → IN1  
├─ 6号针脚 → IN2  
├─ 7号针脚 → IN3
├─ 8号针脚 → IN4
├─ 5V → L298N +12V（小功率供电）  
└─ GND → L298N GND  

第三部分：Linkboy编程——电机基础控制

1. 虚拟电路搭建

打开Linkboy，拖入以下模块：
- Arduino UNO主板（主控板 → Arduino Nano/Uno）。
- L298N驱动板（驱动输出 → 电机驱动器 → L298N）。
- 130直流电机（驱动输出 → 马达和舵机 → 直流电机）。
连线步骤：
- 主板5号针脚 → IN1，6号针脚 → IN2，7号针脚 → IN3，8号针脚 → IN4。
- L298N OUTA1、OUTA2 → 电机两端。

2. 编写电机控制程序

主程序逻辑：

初始化：  
  设置 马达|设置功率为100  
  设置 马达|正转
     
     

具体操作：

在控制器

初始化中设置马达

设置功率为100，同时设置马达

正转。

仿真测试：点击“仿真”，观察虚拟电机是否持续正转。

第四部分：实战操作——组装与调试

1. 硬件组装步骤

固定电机与叶片：将风扇叶片安装在电机轴上，确保旋转平衡。
连接驱动板：
- 用螺丝刀拧紧驱动板接线端子，避免接触不良。
- 电机线插入OUT1、OUT2，杜邦线连接控制信号针脚。

✅ 检查要点：

驱动板供电稳定（若电机抖动，需外接电池）。
确保IN1的信号方向正确（连接的引脚与程序设置无误）。
这一步骤一定要认真完成，如果连接错误，主板在通电后很可能会烧坏，一定要注意安全！

2. 上传程序与测试

用USB线连接Arduino与电脑，选择正确串口号上传程序。
观察现象：
- 电机带动风扇叶片匀速旋转。
- 调整马达设置功率为50，测试转速是否减半。

第五部分：常见问题与解决方法

第六部分：知识延伸与创意挑战

1. 电机的实际应用

智能家居：驱动智能窗帘、自动喂食器。
工业自动化：控制传送带、机械臂运动。

2. 动手挑战

任务1：添加按钮控制电机正反转（需修改程序逻辑）。
任务2：结合超声波传感器，制作“遇障停机”（需扩展硬件）。

课后作业

实践任务：完成电机驱动实验，录制风扇旋转视频。
思考题：如何通过遥控器控制电机转速？

下节预告：学习双电机控制与差速转向，制作“全向移动遥控小车”！

作者寄语：电机是机械世界的动力之源，愿你的每一次转动都能驱动未来的无限可能！ 🚗⚡

第九课 遥控小车（上）