1、背景:

入手一輛智慧小車，深入研究，提高自己的知識儲備和技能。

作為非科班的資深小白，我從頭學習智慧小車知識。

需要準備的知識

1、直流電機基礎知識

1、H橋是什麼？ 全橋式直流電機驅動電路

3、L293D全橋驅動器驅動程式編寫

2、對於一個機械畢業生，不熟悉直流電機，我很尷尬

直流電機作為電機能量轉化裝置，在各個領域得到普遍運用。 

關於直流電機，參見https://blog.csdn.net/peng_258/article/details/78156401

一般直流電機的轉速都是一分鐘幾千上萬轉，因此一般需要安裝減速器，目的是降低轉速，增加轉矩。

3、全橋式直流電機驅動電路

3.1 H橋是什麼

H橋是一個典型的直流電機控制電路，因其電路形狀酷似字母H，故稱“H橋”。它是由4個三極體組成4條垂直腿，而電機就是H中的橫槓。

3.2 H橋的特點

直流電機驅動使用最廣泛的就是H型電路，這種驅動電路方便實現直流電機的四象限執行，分別對應正轉、正轉制動、反轉、反轉制動。

3.3直流電機H橋電路驅動原理

如圖所示，H橋式電機驅動該電路4個三極體和一個電機，要使電機運轉，只需要電機兩端有電壓差，也就是必須導通對角線上的一對三極體。根據不同三極體對的導通情況，電流可能從左至右或從右至左流過電機，從而控制電機的轉向。

 當Q1管和Q4管導通時，電流從電源正極經Q1從左到右穿過電機，再經由Q4回到電源負極。

從Q2和Q3導通時，電流從正極經Q3，再從右到左穿過電機，最後經由Q2回到電源負極。

3.4 直流電機H橋實際應用，程式考慮

4只三極體(開關管)都工作在斬波狀態，在Q1和Q4導通且Q2 Q3關斷 、Q1和Q4關斷而Q2 Q3導通兩種狀態間切換，理論上要求這兩組控制訊號完全互補，但是由於實際的開關器件都存在導通和關斷時間，絕對的互補邏輯會導致上下橋臂(H的垂直長腿短路)直通短路。為了避免直通短路且保證各個開關動作的協同性和同步性，兩組控制訊號實際上必須相差一個足夠長的死區時間，這個校正過程即可通過硬體實現，即在上下橋臂的兩組控制訊號之間增加延時，也可 通過軟體實現。

保證H橋上來兩個同側的三極體不會同時導通非常重要。  通過硬體電路方便地控制三極體的開關。

上圖，就是基於這種考慮，在基礎H橋電路的基礎上增加了4個與門和兩個非門。4個與門同一個"Enable"導通訊號相接，這樣一個訊號就能控制整個電路的開關。而2個非門通過提供一個方向的輸入，可以保證在任何時候在H橋的同側腿上都只有一個三級管能導通。(此圖僅為示意圖，特點與門與三極體直接連結是不能正常工作的)

根據上述設計，電機的運轉只需三個訊號控制:兩個方向訊號和一個使能訊號。

實際使用時，用分立件製作H橋很麻煩，市面上有封裝好的H橋積體電路，接上電源、電機和控制訊號就可以使用了。常用的由於L293D、L298N、TA7257P、SN754410等。

3.5 智慧小車用到了L293D H橋積體電路

ST公司生產的一種高電壓、小電流電機驅動晶片，內含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅動器，可以用來驅動直流電動機和繼電器線圈等感性負載，即該晶片可驅動兩臺直流電機。

L293D 四重半H橋驅動，該電機驅動晶片不僅可以大大簡化硬體電路，而且輸出功率較大，有利於電機轉速的穩定。L293D電機驅動晶片符合TTL(Transistor Transistor Logic，電晶體-電晶體邏輯電平)介面標準，它可直接用於驅動一些大功率感性負載，如電流和步進電機、繼電器等，可通過對晶片控制訊號輸入端進行邏輯設定就可實現電機驅動電壓的極性轉換，即實現方向(正反轉)的調整，且單晶片可獨立控制兩個電機。

主要特性: 它為每個電機可提供600mA的驅動電流;可為每個驅動提供高達1.2A的脈衝電流，寬電壓範圍4.5~36V；熱關閉；內部ESD保護；抗噪效能好。 

訊號輸入端

引腳1-1、2EN 和引腳9-3、4EN-----CHIPENABLE，高電平有效，實際用於電機PWM除錯。

引腳2-1A 、7-2A 、10-3A 、15-4A ；其中2-1A 7-2A 控制一個電機的轉向，10-3A、15-4A控制另一個。

驅動輸出端

3-1Y、6-2Y、11-3Y、14-4Y為電機控制輸出端，  其中1Y、2Y兩路用於控制一個電機的動作，3Y、4Y控制另一個。

 根據方框圖：1、2、3、4是與門。

只有在EN端輸入為高點平，電機才能工作在正轉、反轉、剎車狀態。且只有控制端1A和2A輸入電平為反相時，電機才能轉動。在設計電路時，保證1A和2A的狀態始終反相，故在主控制器通用I/O口與L293D控制端之間新增兩個反相器，從而可實現使用一個I/O口控制電機實現轉向改變。------直流電機驅動板

4、基於慧淨智慧小車，編輯電機驅動程式

包括PWM 定時器輸出比較，GPIO輸出控制。

8、參考資料

[1] H橋電路是什麼？H橋式驅動電路在電機上的應用 http://www.elecfans.com/dianzichangshi/20170519517560.html

[2] 解析全橋電機驅動電路工作原理 http://www.elecfans.com/dianlutu/187/20170120477119.html

[3] L293D 小功率電機驅動模組 http://shop58691278.taobao.com

[4] 基於stm32的智慧小車研究[D] 西南交通大學 http://www.docin.com/p-1355437656.html