遥控模型车变身智能小汽车

• 遥控车 -街头勇士越野皮卡车 x 1台

• 通用型面包板  x 1块

• SparkFun 按钮开关 12mm   x 1个

• SparkFun 面包板电源5V/3.3V  x 1      

• 电阻器 100 欧姆   x 4 个

• 电阻器 330 欧姆   x 4 个

• 电阻器 10000 欧姆  x 4 个

• 赛普拉斯 PSoC 4 先锋套件  x 1个

改装概念：拆开遥控车的硬件部分，从而控制电机控制器的电路，这样就可以获得一个价廉物美的底盘、电机和控制器，用来组装这台全新的智能遥控车。大家也可以购买包含电机、底盘和车轮的套装，但是与廉价的遥控车相比，套装的组装难度较大，速度也比较慢。

有了现成的遥控车，相当于你同时具备了：

- 很不错的底盘，可自主选择的颜色和型号

- 电机、轮胎、底盘、电池盒和/或可充电电池

- 快速而强劲的电机

- 可在室外运作的耐用车架

改装遥控车并不是什么新鲜主意，而这个项目的不同之处就在于，使用赛普拉斯的PSoC控制器作为智能遥控车的大脑。幸运的是，大部分的遥控车都是使用典型的H桥电机控制器。

本次组装将展示如何拆解电机控制器来控制用于操控电机方向及转向的信号。另外，使用PSoC套件上的PWM模块来控制车的速度。

• 典型的遥控车电机控制器

这是遥控车上典型的电机控制板的原理图。左侧的矩形表示为将电子信号从遥控器馈送到电机控制器的集成电路。

图中圈住的集成电路电网表示可以由此着手改装电机控制器，并断开与遥控解码器集成电路的连接。

从电机控制器板上拆下 R13、R14、R15 和 R16 电阻器，从而断开板载遥控器集成电路。下一个原理图将会展示如何使用开关来控制电机控制器。

• 拆除遥控车电机控制器板上的电阻器

这是遥控车的电机控制板。可以看到电池电源通过棕色和黑色电线输入控制板，后轮电线为蓝色和白色，前轮/转向轮电线为红色和黑色。要注意的是R6、R4 以及其他两个被连接到开关的黑色电线遮挡住的电阻器。

从原理图看，可以知道这四个电阻器等同于图中的 R13、R14、R15 和R16。接着，使用电压表测出遥控器集成电路到电阻器的电压输出，然后试按遥控器上的按钮来确定各个电阻器所执行的功能。最后，用烙铁头拆除小型电阻，小心不要损坏电路板上的焊盘。

• 电机控制板接线

分别将绿色、黄色、白色和橙色电线接到电机控制器的晶体管侧，完全断开了电机控制器的遥控器集成电路输出。

新电线表示：

黄色 = 右转

绿色 = 左转

橙色 = 后轮向前转

白色 = 后轮向后转

• 面包板原理图

在这个原理图中，必须将+5VDC转换为 3.3VDC 来驱动电机控制器。可以清楚看到每个开关、分压器和限流器的位置。不按开关时，H 桥晶体管的基极通过 10K 电阻接地，并处于关闭状态。按下开关时，电流从 3.3V 电源通过 100 欧姆电阻器和 470 欧姆限流电阻器流向导通 H 桥的晶体管的正向偏置，并向电机输入电流。

*警告1：

H桥很容易毁坏（如烧坏、着火、冒烟等）。如果同时打开两个开关，例如向前和向后，就会导致电源通过 H 桥晶体管接地短路，超出两个晶体管的集电极额定电流。从而可能损坏晶体管内的微型硅芯管，并有可能爆掉！另外，如果忘记了接线电路板，也会发生同样的事情。所以，要小心留意，接线遥控车电机控制器前记得要用伏特表进行测试。

*警告2：

470 欧姆限流晶体管用于限制 H 桥中的基极电流。100 欧姆电阻器可以短时间内保护电路，但也不可以长时间超过晶体管的基极电流，不然也会爆掉。

• 赛普拉斯PSoC4先锋套件与电机控制器连线

现在，使用赛普拉斯PSoC4先锋套件替代面包板，安装在遥控车的底盘上，并连接到电机控制器。

下面小编就带大家一起来操作一下如何可以使这辆改装的智能小车绕着正方形的外框行驶。

步骤1：利用PSoC套件编程控制小车运行，记录时间并计算出行驶距离（让小车在不同时间段运行速度以绘制速度和加速度图表）

步骤2：利用线性速度和加速度值来计算车轮的角速度

步骤3：测量小车90度转弯时所需要的时间

步骤4：完成上述之后，即可运行PSoC状态机控制小车绕着正方形的外框行驶

以下为详解：

利用PSoC套件编程控制小车运行，记录时间并计算出行驶距离

1. 利用PSoC套件驱动小车前行500毫秒

2. 测量出该时间段行走的距离

3. 重复增加时间间隔5至6次，1秒、1.5秒…

4. 绘制测量图，估算出线性速度和加速度

• 利用线性速度和加速度值来计算出车轮角速度

• 测量出90度转弯所需要的时间

例：

*x: 距离

计算行驶距离：

根据位移方程式：s=vt+1/2 at2

s:距离 v: 初速度 a: 加速度 t: 时间

标准重力加速度为a=9.80665 m/s2 。在地球引力作用下，方程式的加速度则看做是物体的加速度。

不同的物体变量略有不同，所以有可能遇到下面这个方程式，由v1或者v0来替代初速度（v）: s=v1t+1/2 at2

s:距离  v1: 初速度  a: 加速度 t: 时间

根据得出的速度与加速度，控制小车行驶特定的距离：

• 距离与速度和加速度之间的函数公式 

• x = vlt + ½a2

• 通过代数学来间隔特定距离所需的运行时间 

• vlt = x – ½a2 

• vlt = x – ½a2 

• 将公式代码输入到PSoC套件里边，进行测试

• 运行4英尺

完成上述之工作之后，即可用PSoC状态机控制您的智能小车绕着方形的边框行驶了。

实测数据及图表：

通过 PSoC 套件编程让模型车间隔运行，加上测量距离（在硬地板上），就可以计算速度、加速度和车轮角速度并绘制图表。需要注意的是，如果车轮直径为 3.8 英寸或 0.3167 英尺，乘以 Pi 时，结果接近为 1，导致角速度几乎等于线速度。