认识直流电机
直流电机内部有磁铁、转子和碳刷等组件组成，将电机的+、-极和电池相连，即可正转或逆转。
电机在运转时，碳刷和整流子之间会产生火花，进而引发干扰，影响到微处理器或无线遥控器的运行。为了消除噪声，通常在碳刷电机的+、-极之间焊接一个0.01~0.1uF的电容。
步进电机 是一种易于控制旋转角度和转动圈数的电机，常见于需要精确定位的自动控制系统，比如：打印机、光驱等，仅仅接上电源，步进电机是不会转动的，步进电机有四条控制线和两条电源线，微处理器从控制线输入脉冲（即：高、低电位变化），步进电机的转子就会配合脉冲数转动到对应的角度。
脉冲产生器发出的信号，轮流驱使电机转动一个角度，转动一圈所需要的次数以及每次转动的角度，分别称为“步数”和“步进角”。
缺点： 体积、重量以及消耗电力都比较大，因此许多需要控制旋转角度的装置，都改用 舵机
直流电机 又称为“碳刷电机”，因为它通过碳刷将电力传输给转子。碳刷需要清理也会损耗，因此许多电器逐步改用无刷电机，无刷电机的结构以及驱动方式，都和一般碳刷电机不同
直流电机的技术文件
从电机的技术文件所列举的转速和扭力参数，可得知该电机是否符合转速和负重的需求；工作电压和消耗电流参数，则关系到电源和控制器的配置。
表：RF-300电机
| 最大效率 | 堵转（STALL) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 工作电压 | 转速 | 电流 | 扭力 | 输出 | 扭力 | 电流 | ||
| 1.6~6.5V | 1710转/分钟 | 0.0525A | 0.27mN·m | 2.8g·cm | 0.049W | 1.22mN·m | 12g·cm | 0.18A |
| 最大效率 | 堵转（STALL) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 工作电压 | 转速 | 电流 | 扭力 | 输出 | 扭力 | 电流 | ||
| 1.5~3V | 6990转/分钟 | 0.66A | 0.59mN·m | 6.0g·cm | 0.43W | 2.55mN·m | 26g·cm | 2.20A |
认识晶体管元器件
晶体管是最基本的驱动接口，微处理器只需要送出微小的信号，即可通过它控制外部装置。它很像水管中的阀门，平时处于关闭状态，但只要稍微施力，就能启动阀门，让大量水流通过。
晶体管有三只引脚，分别叫做B（基极）、C（集电极）和E（发射极），集电极（Collector） 代表收集电流，发射极（Emitter） 代表射出电流，基极（Base） 相当于控制台。
控制电机正反转的H桥式电机控制电路
使用专用IC（L298）控制电机
L298内部包含两组H桥式电路，可以驱动并控制电机的正反转，
L298N内部原理图
L298N引脚图及功能
L298N 有两组电源输入脚，一个用于IC本身（芯片电源，5V），另一个用于电机；有两个使能引脚，用于决定是否供电给电机。L298N 有检测电机是否处于“堵转”状态，原理是：“当电机的负荷增加时，消耗的电流量也跟着增加，因此，从电流的消耗量，可得知电机是否运行平顺。”如果要启用这项功能，必须在“电流监测”脚位连接电阻；若不适用“电流监测”功能，请将电流监测的1和15脚位接地。
一组电机都有三个控制引脚，使能、输入A和输入B，这三个引脚和电机的运转关系：
L298N逻辑功能表
| 使能A | 输入1A | 输入1B | 电机状态 |
|---|---|---|---|
| 高 | 高 | 低 | 正转 |
| 高 | 低 | 高 | 反转 |
| 高 | 输入1B | 输入1A | 快速停止（刹车） |
| 低 | × | × | 停止（自由滑行） |
×：代表任何状态
在需要精确定位的场合，可以将两个输入信号反转，造成“刹车”效果
有些L298N电机控制器，使用另一个IC（型号：74HC14）来简化电机正反转控制，每个输入端只有使能和正反转两个引脚
这种控制器的输入输出关系表
| EA/EB（使能） | IA/IB（正反转） | 电机状态 |
|---|---|---|
| 高 | 高 | 正转 |
| 高 | 低 | 反转 |
| 低 | × | × |
活动一：自动回避障碍物的自走车
实验说明： 采用一个L298N控制器以及超声波传感器，制作一个遇到前方有障碍物时，能自动转向的自走车。
实验材料：
| 物品 | 数量 |
|---|---|
| 超声波传感器 | 1 |
| L298N电机控制模块 | 1 |
| 电机（请在小电机的电源焊接一个0.1uF（104）电容，避免电机的噪声干扰处理器 | 2 |
const byte TrigPin = 13;
const int EchoPin = 12;
const int dangerThresh =580;
cont byte speed = 100;
long distance ;
const byte ENA = 5;
const byte ENB = 6;
const byte IN1 = 10;
const byte IN2 = 9;
const byte IN3 = 8;
const byte IN4 = 7;
byte dir = 0;
void stop() {
analogWrite(ENA, 0);
analogWrite(ENB, 0);
}
void forward() {
analogWrite(ENA, speed);
digitalWrite(IN1, HIGH);
dititalWrite(IN2, LOW);
analogWrite(ENB, speed);
digitalWrite(IN3, HIGH);
digitalWrite(IN4, LOW);
}
void backward() {
analogWrite(ENA, speed);
digitalWrite(IN2, HIGH);
dititalWrite(IN1, LOW);
analogWrite(ENB, speed);
digitalWrite(IN4, HIGH);
digitalWrite(IN3, LOW);
}
void turnLeft() {
analogWrite(ENA, speed);
digitalWrite(IN2, HIGH);
dititalWrite(IN1, LOW);
analogWrite(ENB, speed);
digitalWrite(IN3, HIGH);
digitalWrite(IN4, LOW);
}
void turnRight() {
analogWrite(ENA, speed);
digitalWrite(IN1, HIGH);
dititalWrite(IN2, LOW);
analogWrite(ENB, speed);
digitalWrite(IN4, HIGH);
digitalWrite(IN3, LOW);
}
long ping() {
digitalWrite(TrigPin, HIGH);
delayMicroseconds(5);
digitalWrite(TrigPin, LOW);
return pulseIn(EchoPin, HIGH);
}
void loop() {
distance = ping();
if (distance > dangerThresh) {
if (dir != 0) {
dir = 0;
stop();
delay(500);
}
forward();
} else {
if (dir != 1) {
dir = 1;
stop();
delay(500);
}
turnRight();
}
delay(1000);
}
实验结果： 编译与下载程序之后，两个电机将开始正转，若超声波传感器感知到遮挡，两个电机首先暂停0.5秒，接着，A电机将持续正转，B电机则会反转；若前方无障碍物，两个电机首先暂停0.5秒，再一起正转。每次在切换电机状态之前先暂停0.5秒，可以避免电机频繁地正、反转而导致寿命降低。