一、项目概述

智能小车是学习嵌入式系统、传感器技术和自动控制的经典入门项目。本项目将分享一个基于 Arduino 或 ESP32 的简易智能小车搭建案例，涵盖硬件选型、电路连接、核心代码编写以及基础功能实现，适合初学者动手实践。

二、硬件清单与准备

以下是搭建一辆基础避障/巡线智能小车所需的核心硬件：

• 主控板：Arduino Uno 或 ESP32 开发板（推荐 ESP32，集成 Wi-Fi/蓝牙）。
• 电机驱动模块：L298N 或 TB6612FNG 双路电机驱动模块。
• 直流减速电机：两个（带车轮），工作电压 3-6V。
• 小车底盘：带万向轮的亚克力或金属底盘套件。
• 电源：18650 锂电池两节及电池盒（输出 7.4V）。
• 传感器（根据功能选择）：
  • 避障功能：HC-SR04 超声波模块 或 红外避障传感器。
  • 巡线功能：TCRT5000 红外巡线模块（通常需要 3-5 个）。
• 杜邦线、螺丝刀等工具。

三、电路连接示意图

以使用 L298N 驱动两个直流电机、HC-SR04 超声波模块为例，核心连接如下：

Arduino/ESP32 引脚分配：
- 电机驱动 L298N：
  IN1 -> D5
  IN2 -> D6
  IN3 -> D9
  IN4 -> D10
  ENA -> D3 (PWM 控制左侧电机速度)
  ENB -> D11 (PWM 控制右侧电机速度)
- 超声波 HC-SR04：
  Trig -> D7
  Echo -> D8
- 电源：
  L298N 的 12V 输入接电池正极（7.4V）
  GND 共地连接

注意：实际接线前请务必查阅所用模块的数据手册，确保电压匹配，避免烧毁元件。

四、核心代码实现（避障功能）

以下 Arduino 代码实现了基本的超声波避障逻辑：当前方障碍物距离小于 20cm 时，小车自动右转避开。

// 引脚定义
const int trigPin = 7;
const int echoPin = 8;
const int IN1 = 5;
const int IN2 = 6;
const int IN3 = 9;
const int IN4 = 10;
const int ENA = 3;
const int ENB = 11;
// 超声波测距函数
long getDistance() {
digitalWrite(trigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin, LOW);
long duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
long distance = duration * 0.034 / 2; // 声速 340m/s，单位 cm
return distance;
}
// 电机控制函数
void forward() {
digitalWrite(IN1, HIGH);
digitalWrite(IN2, LOW);
digitalWrite(IN3, HIGH);
digitalWrite(IN4, LOW);
analogWrite(ENA, 150); // 设置速度
analogWrite(ENB, 150);
}
void turnRight() {
digitalWrite(IN1, LOW);
digitalWrite(IN2, HIGH);
digitalWrite(IN3, HIGH);
digitalWrite(IN4, LOW);
analogWrite(ENA, 150);
analogWrite(ENB, 150);
delay(300); // 右转持续时间
}
void stopCar() {
digitalWrite(IN1, LOW);
digitalWrite(IN2, LOW);
digitalWrite(IN3, LOW);
digitalWrite(IN4, LOW);
analogWrite(ENA, 0);
analogWrite(ENB, 0);
}
void setup() {
pinMode(trigPin, OUTPUT);
pinMode(echoPin, INPUT);
pinMode(IN1, OUTPUT);
pinMode(IN2, OUTPUT);
pinMode(IN3, OUTPUT);
pinMode(IN4, OUTPUT);
pinMode(ENA, OUTPUT);
pinMode(ENB, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
long dist = getDistance();
Serial.print("Distance: ");
Serial.println(dist);
if (dist > 20) {
forward(); // 前方无障碍，直行
} else {
stopCar();
delay(100);
turnRight(); // 检测到障碍，右转
stopCar();
delay(100);
}
delay(100); // 循环间隔
}

五、功能扩展与调试建议

• 巡线功能：增加 TCRT5000 模块，通过读取模拟值判断黑线，使用 PID 算法调整电机差速实现精准巡线。
• 蓝牙/Wi-Fi 遥控：利用 ESP32 的无线功能，通过手机 App 或网页控制小车运动。
• 调试技巧：
  • 先单独测试每个模块（如电机正反转、超声波测距）是否正常工作。
  • 使用串口监视器打印传感器数据，辅助判断逻辑。
  • 遇到电机不转时，检查电源电压是否足够，驱动模块使能引脚是否接好。

六、总结

通过这个简易智能小车项目，你可以掌握嵌入式系统开发的基本流程：硬件搭建、传感器数据采集、电机控制和简单决策逻辑。它不仅是学习编程和电子的有趣载体，也为后续学习更复杂的机器人技术（如 SLAM、视觉识别）打下了坚实基础。建议在成功实现基础功能后，尝试增加更多传感器或探索更优的避障算法。