Arduino+L298N小车实例教程

zfoo · 发表于 2018-12-25 16:08

（第一次写教程，如有错漏，敬请拍砖）

Arduino+L298N小车实例教程

Arduino小车是一个非常常见且经典的实例，在搭建了小车以后，我们就可以通过在小车上安装超声波、红外感应、舵机机械手、蓝牙等各种外接传感器和部件，将其改造成寻迹、避障、遥控、机械手等各类智能小车，不仅对于我们学习Arduino非常有帮助，而且项目本身也非常具有可玩性，还具有无限的扩展性。但很多Arduino初学者常常在网上购买了小车底盘、马达和轮子等设备后，却无法正确的对小车进行控制，卡在了第一步上。究其原因，主要是对于Arduino如何驱动马达没有理解透彻，网上的很多教程也基本是属于泛泛而谈，没有针对其软硬件进行系统介绍，导致很多初学者在碰到问题时不知道问题出在什么地方。

本教程针通过对“Arduino+L298N+TT马达”组成的基本小车项目进行详细简介，希望对你加深了解Arduino小车项目有所帮助，也希望你能够在此基础上进一步挖掘，在此基本小车的基础上添加更多功能，开发出有自己个性风格的智能小车。

一、电机驱动模块简介：

常见的马达电机驱动模块有红色和绿色两种板子，即L9110和L298N两种驱动板，如下图所示：

由于L298N具有更大的电压范围和供电电流，因此，常见的智能小车均以L298N居多。L9110因其体积更小，在一些对体积要求较高无需载重等要求的项目中常常使用它居多。两者在硬件连接上基本差不多，程序也可通用。因此本教程将以红板L298N为例进行介绍。

L298N是一种高电压、大电流电机驱动芯片，最高工作电压可达46V，输出电流大，瞬间峰值可达3A，持续工作电流2A，额定功率25W，内含2个H桥高电压大电流全桥驱动器，可用来驱动直流电机和步进电机等，有两个使能控制端，可驱动1个两相或四相步进电机或者2个直流电机。因此，其实你在学会本教程中利用L298N驱动小车的实例后，也可以试试用类似的方法驱动步进电机了。

二、零件清单：

Arduino Nano主板1块；

L298N电机驱动板1块；

TT马达2个；

9V电池1块；

开关1个；

小车1架（底板+2个轮子+1个万向轮）；

三、电路连接图：

上图为逻辑连接图，适合已经有一定硬件连接的同学直接学习，这样的逻辑图简单直观，易于操作。

这是模拟仿真连接图，对于新手和初学者，可对照着上图进行连接，更加接近实际情况。其中有一点需要特别注意，就是上图中的外接电源需要7~12V，但是图中由于画图软件的限制只显示了两节5号电池的图样，千万不要搞错，两节其实是不够的，在实际操作时可直接用9V电池替换，如下图所示：

四、L298N与Arduino的连接方法及注意事项：

下面我们来了解下L298N的各个接口和引脚，如上图所示。引脚虽然较多，但按照说明一个个连接完全不用担心出错。

1、首先我们来看信号输出引脚，也就是将控制信号从L298N传送至马达的接口，总共有4个引脚，即位于两侧的输出A（OUT1和OUT2）和输出B（OUT3和OUT4），他们分别与TT马达相连，接线不用分顺序，直接将螺丝拧松后插入线头再拧紧即可。

2、再来看输入信号引脚，也就是图中标识的“逻辑输入”所包含的4个引脚（IN1、IN2、IN3、IN4）。其中IN1和IN2对应控制输出A，IN3和IN4对应控制输出B，因此，IN1~IN4对应接Arduino的4个数字口即可，在上述的电路连接图中，对应的就是Arduino的2,3,4,5四个接口，只需要给这四个口不同的高低电平信号，即可让输出A和输出B产生正转、反转和停止的效果，具体的信号输入与输出关系如下表所示（另一个马达类似，不再赘述）：

马达旋转方式	IN1	IN2
正转	高	低
反转	低	高
停止	低	低
停止	高	高

其实在具体实践时，无需去记这个表格，只需要在连接时保证两个接口输入电平信号不同即可转动，至于转动的方向，如果发现反了，只需要调换两个接口即可。

3、使能信号接口：

L298N上的两个使能信号接口“通道A使能（ENA）”和“通道B使能（ENB）”，其作用是对马达进行调速（通道A控制输出A，通道B控制输出B）。两个使能接口默认是跳线帽扣上的，如果小车无需变速（马达运转时保持最高功率运行），则这两个接口不用动，直接用跳线帽扣上即可，如果小车需要变速（马达转速可调），则这两个跳线帽需要拔掉，并将外侧标有ENA和ENB字样的针脚分别连接Arduino的3,5,6,9,10,11等几个支持PWM输出的任意数字口，并在程序中通过AnalogWrite()语句实现速度快慢的调节。

4、最后来看一下供电接口：

总共有4个关于供电的接口，其中12V供电口接7-12V外接电源，切记此处不可从Arduino直接接5V使用，这样会导致电流不够无法驱动马达。

供电GND要接两条线，分别与12V供电电源的负极和Arduino的GND引脚相连，这样两者的GND参考电压也就一致了。

5V供电接口和板载5V使能分两种情况：

一种是当外接电源在7~12V之间时（常规应用，也是推荐的做法），则可以让板载5V使能接口保持默认状态（扣上跳线帽），此时L298N由自身（7~12V）对其内部逻辑电路进行供电。如果Arduino本身已经有外接电源供电，则此时的5V供电接口应留空，不输入电压；而如果L298N和Arduino共用一块电池供电，即都采用7~12V外接电源供电，则此时5V供电接口可直接连Arduino板的Vin，将其作为Arduino板的输入电压。

另一种情况是当外接电源高于12V时（12~24V），比如需要驱动电压较高的电机时（非常规应用），则此时板载5V使能的跳线帽必须要拔掉，并在5V供电接口处接上Arduino的5V引脚，以便对L298N内部逻辑电路进行5V供电（个人猜测可能当外接高于12V的电压时，如果仍然用此电压对L298N内部逻辑电路进行供电，可能会烧掉）。

五、Arduino程序编写：

对于利用Arduino+L298N对小车进行控制的程序来说，非常简单，如果不需要PWM调速，则直接将四个IN逻辑输入接口所连的Arduino数字端口分别写入高低高低等电平即可启动电机，具体代码如下：

void setup() {

//初始化各IO,模式为OUTPUT 输出模式

pinMode(2,OUTPUT);

pinMode(3,OUTPUT);

pinMode(4,OUTPUT);

pinMode(5,OUTPUT);

//默认电机停止转动，全部设为低电平

digitalWrite(2,LOW);

digitalWrite(3,LOW);

digitalWrite(4,LOW);

digitalWrite(5,LOW);

}

void loop() {

//forward 前进

digitalWrite(2,HIGH); //给高电平

digitalWrite(3,LOW); //给低电平

digitalWrite(4,HIGH); //给高电平

digitalWrite(5,LOW); //给低电平

}

而如果需要对小车进行调速控制，则只需在上述代码的基础上加上analogWrite函数进行PWM调速即可，代码如下：

analogWrite(9,255);//左轮全速运行

analogWrite(10,128);//右轮半速左右运行

当然，其中的速度可利用变量进行进一步的控制和调整。

六、结语：

在研究了所有这些内容后，我也做了一个演示用的小车，如下图所示（请忽略那乱七八糟的连线吧），这就是一辆还没有任何控制功能的基本版小车，只有一个开关来负责接通电源。

基本上，到这里，你应该已经掌握了Arduino连接L298N的方法以及其背后的原理和原因了，应该也已经可以让这台Arduino小车跑起来了。至于后面如何控制小车的方向、速度及其他更多的应用，我想在你学习了Arduino中各种红外或者蓝牙等技术后，就可以进行进一步的控制了。希望你可以以此小车为出发点，开发出更多更好玩更新奇的作品，也希望你可以共享你的作品制作过程。