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其中U为电枢端电压，I为电枢电流，R为电枢电路总电阻，φ为每极磁通量，K为电动机结构参数[7]。
直流电机的转速控制有两种，分别是电枢电压控制法和励磁控制法[8]。常用的是电枢电压控制法，因为励磁控制法是控制磁通，但其控制功率小，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制，低速时受到磁饱和限制，而且由于励磁线圈电感大，动态响应也不好。随着电子技术的发展，多种途径额可以改变电枢电压，常用的改变电枢电压的一种调速方法就是PWM调速（脉宽调制）。
PWM调速的基本原理是按一定的频率接通和断开电源，改变一个周期内接通和断开的时间比（占空比），也就改变了加在直流电机上的平均电压，从而达到控制电机的转速的目的。在PWM调速系统中，当电机通电时加速，电机断电时减速。也就是说只要按规律改变通、断电的时间比，即可控制电机转速。而且采用PWM技术构成的调速系统，开启和停止时对系统冲击小，并且具有低功耗启动、运行稳定等特点。
设电机一直接通电源是，其最大转速为Vmax，且设占空比为D=t／T，则电机的平均速度Vd可表示为：
Vd=VmaxD (2)
由公式可知，当改变占空比D=t／T时，就可以改变电机平均转速Vd，从而达到调速的目的。严格地讲，平均转速与占空比D并不符合绝对的线性关系，在一般情况下，可将其近似地看成线性关系。 在直流电机驱动控制电路中，PWM信号由外部控制电路提供，改变直流电机电枢上平均电压，从而控制电机的转速，实现直流电机PWM调速。
当用单片机I/O口输出PWM信号时，可采用以下三种方法：
用软件延时。当高电平延时时间到时，对I/O口电平取反变成低电平，然后再延时；当低电平延时时间到时，再对I/O口电平取反，如此循环就可得到PWM信号。
利用定时器。控制方法相同，只是在本设计中利用单片机定时器来定时进行高低电平的翻转，而不用软件延时。
利用单片机自带的PWM控制器。但本设计用的AT89C52并没有PWM控制器，所以决定采用定时器产生PWM信号。用键盘改变占空比。
常用的键盘主要有独立式键盘和矩阵式键盘。一般情况下按键较多时使用矩阵式键盘，但在本设计中按键数目较少，因此选用独立式键盘，本系统共用了两个独立按键，接口电路如图3所示。
图3 键盘与单片机的连接
2.4.2 L298N驱动芯片简介
电机驱动模块主要功能是将主控芯片发出的小信号转化为能带动电机运转的大信号。此次设计中采用的是电机专用驱动芯片L298n。L298n是欧洲著名的SGS公司的产品，具有较好的性能，能满足设计要求。可用来接收DTL或者TTL逻辑电平，驱动感性负载和开关电源晶体管。L298n芯片有一个电源引脚VCC和接地引脚GND。四个电机驱动引脚和四个PWM波控制引脚。VCC引脚可以接+9V电源用来给芯片和电动机供电。还可从板内取＋5V 电压用来给单片机部分供电。可实现电机正反转及调速、启动性能好、启动扭矩大、可同时驱动2个电动机，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接一个电动机，其实物图如图4所示,其输入引脚和输出引脚的逻辑关系如表1所示。L298n与单片机的连接如图5所示。
2.5 避障模块设计
用漫反射式光电开关进行避障。根据光线发射头发出的光束，被障碍物反射回来，其接收电路据此做出判断反应，物体对红外光由同步回路选通而检测障碍物的有无。当有光线反射回来时，输出低电平；当没有光线反射回来时，输出高电平。但是这种电路在户外容易受阳光的影响。