ESP8266(NODEMCU)智能车车速自适应
一、现象及解决思路
智能车运行中首先遇到的问题是当供电电池电量下降时，车速也会跟着下降，此时电机会发生堵转现象，即esp8266智能车测速所说最小启动pwm不能支持车轮运转。这就需要动态调整pwm——电量越高车速越慢，电量越低车速越快，直到电压临界值时锁定小车pwm为零(不动)，这样小车在运行过程中始终保持一个（相对）恒定速度。
二、硬件实现
先对电池（电压）采样，然后采取查表法或动态调整法输出一个变化的pwm值。
采样分压电路设计（以 2S Li-ion 7.4V 为例）
假设电池电压范围：6V ~ 8.4V（充满 ~ 放电）
你想将这个范围映射到 ESP8266 A0 的 0 ~ 1V，那么可以这样设计分压：
✅ 推荐分压电阻（举例）：
- R1 = 10kΩ
- R2 = 2.2kΩ
- 分压公式：
\(V_{ADC} = V_{bat} \times \frac{R2}{R1 + R2}\)
代入： \(V_{ADC} = 8.4V \times \frac{2.2k}{10k + 2.2k} \approx 8.4 \times 0.18 \approx 1.51V \quad（略超，可调）\)
\[V_{ADC} = 8.4V \times \frac{2.2k}{15k + 2.2k} \approx 8.4 \times 0.126 \approx 1.06V （接近 1V，安全）\]更稳妥推荐：R1 = 15kΩ，R2 = 2.2kΩ
或者更保险一点：R1 = 18kΩ，R2 = 3.3kΩ
\[V_{ADC} \approx 8.4 \times \frac{3.3}{18+3.3} \approx 8.4 \times 0.154 \approx 1.29V （仍略高，但 ESP8266 A0 最高耐受约 1V，建议不超过 1V）\]👉 建议最终选择：R1 = 15kΩ，R2 = 2.2kΩ，输出约 1.0V @ 8.4V，比较安全，且覆盖大部分使用场景
分压后的电压接入 ESP8266 的 A0（GPIO 0）
三、软件实现
1. 读取电池电压
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const int batteryPin = A0; // ADC 引脚
const float R1 = 15000.0; // 15k
const float R2 = 2200.0; // 2.2k
const float VREF = 1.0; // ESP8266 ADC 最大约 1.0V
const float ADC_RESOLUTION = 1023.0;
float readBatteryVoltage() {
int adcValue = analogRead(batteryPin); // 0 ~ 1023
float voltage_adc = adcValue * (VREF / ADC_RESOLUTION); // 得到分压后的电压，比如 0.8V
float batteryVoltage = voltage_adc / (R2 / (R1 + R2)); // 还原为真实电池电压
return batteryVoltage;
}
📌 注意：
analogRead()返回值是 0 ~ 1023，对应 0V ~ 1V（ESP8266 的 ADC 满量程约为 1.0V）
2. 根据电压计算目标 PWM 值（恒速策略）
你可以：
✅ 方法一：查表法（推荐，准确可控）
| 18650x2电压 (V) | 1.2Vx4镍氢电压（V） | 目标 PWM 值（举例） |
|---|---|---|
| 8.4 （满电） | >=5.6(满电) | 160 |
| 7.4 | 5.2~5.6 | 180 |
| 7.0 | 4.8~5.2 | 200 |
| 6.4 | 4.4~4.8 | 220 |
| 6.0 | <=4.4 不建议使用需要充电 | 240 |
| 5.0 | 255（接近最大） |
在代码中做一个简单的 if-else 或 map 映射：
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int getAdjustedSpeedForBattery(float batteryVoltage) {
if (batteryVoltage > 8.0) return 160;
if (batteryVoltage > 7.4) return 180;
if (batteryVoltage > 7.0) return 200;
if (batteryVoltage > 6.4) return 220;
if (batteryVoltage > 6.0) return 240;
return 255; // 低电量时尽量用最大占空比维持速度
}
✅ 方法二：线性比例法（简化，但不够精准）
你也可以按比例映射，比如：
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float voltageRatio = batteryVoltage / 8.4; // 以满电 8.4V 为基准
int basePWM = 160; // 满电时的基础 PWM
int adjustedPWM = basePWM / voltageRatio; // 电压越低，PWM 越大
adjustedPWM = constrain(adjustedPWM, 160, 255);
return adjustedPWM;
但这种方式不如查表直观和稳定，推荐 方法一：查表
3. 在电机控制函数中使用动态 PWM
修改你原来的 forward()、backward() 等函数，不再使用固定 speed，而是调用：
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int dynamicSpeed = getAdjustedSpeedForBattery(readBatteryVoltage());
forward(dynamicSpeed); // 动态调整后的 PWM 值
✅ 四、完整示例（整合进你的 forward 函数）
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// 电机引脚定义
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// Motor A（通常是左电机）
#define AIN1 5 // D1 → GPIO5
#define AIN2 4 // D2 → GPIO4
// Motor B（通常是右电机）
#define BIN1 14 // D5 → GPIO14
#define BIN2 12 // D6 → GPIO12
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// 电压参考采样获得电机转速恒定（相对）
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const int batteryPin = A0; // ADC 引脚
const float R1 = 15000.0; // 15k
const float R2 = 3000.0; // 3k
const float VREF = 3.3; // ESP8266 ADC 最大约 3.3V
const float ADC_RESOLUTION = 1023.0;
float readBatteryVoltage() {
int adcValue = analogRead(batteryPin); // 0 ~ 1023
float voltage_adc = adcValue * (VREF / ADC_RESOLUTION); // 得到分压后的电压，比如 0.8V
float batteryVoltage = voltage_adc / (R2 / (R1 + R2)); // 还原为真实电池电压
return batteryVoltage;
}
int getAdjustedSpeedForBattery(float batteryVoltage) {
batteryVoltage -=0.5;
float voltageRatio = batteryVoltage / 5.6; // 以满电 8.4V 为基准
int basePWM = 130; // 满电时的基础 PWM
int adjustedPWM = basePWM / voltageRatio; // 电压越低，PWM 越大
adjustedPWM = constrain(adjustedPWM, 130, 255);
if ( batteryVoltage < 4.6) adjustedPWM = 0;
Serial.print("Battery: ");
Serial.print(batteryVoltage, 2);
Serial.print("V, Ratio: ");
Serial.print(voltageRatio, 2);
Serial.print(", PWM: ");
Serial.println(adjustedPWM);
return adjustedPWM;
}
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// 电机控制函数
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void stopMotors() {
digitalWrite(AIN1, LOW);
digitalWrite(AIN2, LOW);
digitalWrite(BIN1, LOW);
digitalWrite(BIN2, LOW);
}
void driveMotor(int pwmPin1, int dirPin1, int pwmPin2, int dirPin2, int speed) {
if (speed > 0) {
analogWrite(pwmPin1, speed);
digitalWrite(dirPin1,LOW);
analogWrite(pwmPin2, speed);
digitalWrite(dirPin2, LOW);
} else {
stopMotors();
}
}
void forward() {
int speed = getAdjustedSpeedForBattery(readBatteryVoltage());
driveMotor(AIN2, AIN1, BIN1, BIN2, speed);
}
void backward() {
int speed = getAdjustedSpeedForBattery(readBatteryVoltage());
driveMotor(AIN1, AIN2, BIN2, BIN1, speed);
}
void turnRight() {
int speed = getAdjustedSpeedForBattery(readBatteryVoltage());
driveMotor(AIN1, AIN2, BIN1, BIN2, speed);
}
void turnLeft() {
int speed = getAdjustedSpeedForBattery(readBatteryVoltage());
driveMotor(AIN2, AIN1, BIN2, BIN1, speed);
}
// ======================
// setup()：初始化
// ======================
void setup() {
Serial.begin(115200);
// 设置电机控制引脚为输出模式
pinMode(AIN1, OUTPUT);
pinMode(AIN2, OUTPUT);
pinMode(BIN1, OUTPUT);
pinMode(BIN2, OUTPUT);
// 初始化时电机停止
digitalWrite(AIN1, LOW);
digitalWrite(AIN2, LOW);
digitalWrite(BIN1, LOW);
digitalWrite(AIN2, LOW);
// 可选：设置PWM频率，默认1kHz，可根据需要调整
analogWriteFreq(200); // 设置为5kHz
stopMotors();
...
你可以将
readBatteryVoltage()和getAdjustedSpeedForBattery()提取为工具函数，复用
✅ 五、进阶优化（可选）
| 功能 | 说明 |
|---|---|
| OLED 显示电池电压 / PWM | 加一块 OLED，实时显示电量和调整后的 PWM，便于调试 |
| 低电量报警 | 当电压低于某值（如 6.0V），通过蜂鸣器 / LED 提示 |
| 自动降速保护 | 极低电量时限制功能，防止电池过放损坏 |
| 校准功能 | 让用户在不同电量下手动校准最佳 PWM 值 |
| 电压平滑滤波 | 对 ADC 采样做滑动平均，避免抖动 |
✅ 六、总结
| 功能 | 实现方法 |
|---|---|
| 电池电压检测 | 通过电阻分压电路 + ESP8266 A0 模拟输入读取 |
| 电压转换计算 | 根据分压比还原真实电池电压（公式计算） |
| 恒速策略 | 根据电压查表或计算，动态调整 PWM 占空比 |
| 电机控制 | 将动态 PWM 值传入 analogWrite()，驱动 DRV8833 |
| 效果 | 电池电量变化时，电机仍然保持“用户感觉一致的速度” |
😊🔋🚗💨
