【花雕动手做】K10 实验 3630电机启动、高低速与正反转向

好玩，我也学过

这个好玩，我也去做一个

真棒,下次继续保持。

【【花雕动手做】行空板 K10 系列实验之语音控制3630机器人电机的启动刹车、高低速与正反转向#k10行空板#直流电机 #单片机 #科技改变生活】
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实验场景图与视频记录

Mind+图形编程

代码解读
一、项目整体功能概述
本程序运行在行空板 K10，搭配离线 ASR 语音模块、I2C IO 扩展板，实现语音全功能控制 12V 内置驱动直流无刷减速电机。
唤醒口令：你好小新；
六条控制语音指令：启动、停止、正转、反转、低速、高速；
通过扩展板 3 路 GPIO 输出电平，分别控制电机刹车、旋转方向、高低速档位；
屏幕用大号字体实时显示电机当前工作状态。
二、头文件与对象定义解读
[code]#include "asr.h"
#include "unihiker_k10.h"
#include "DFRobot_UnihikerExpansion.h"
asr.h：离线语音识别库，提供语音唤醒、自定义指令识别；
unihiker_k10.h：行空板 K10 底层库，管理 LCD 屏幕、画布绘制；
DFRobot_UnihikerExpansion.h：I2C 扩展 IO 驱动，拓展多路数字输出引脚，专门控制电机控制线。
UNIHIKER_K10 k10;
ASR asr;
DFRobot_UnihikerExpansion_I2C eunihiker(&Wire);
uint8_t screen_dir=2;[/code]
k10：行空板主控对象，操控屏幕；
asr：语音识别对象，处理麦克风收音识别；
eunihiker：I2C 扩展板对象，调用系统默认 I2C 总线通信；
screen_dir=2：设置屏幕倒置显示。
三、setup () 初始化函数（上电仅执行一次）
[code]k10.begin();[/code]
初始化行空板全部硬件、通信总线。
[code]asr.asrInit(CONTINUOUS, CN_MODE, 12000);[/code]
语音模块初始化：持续收音、中文识别、12000 中等灵敏度，抗环境噪音。
[code]while(asr._asrState == 0){delay(100);}[/code]
循环等待语音模块加载完成，模块未就绪时阻塞程序，避免调用报错。
[code]while(!eunihiker.begin()){delay(1000);}[/code]
持续检测 I2C 扩展板通信，硬件未连接则每秒重试一次。
[code]eunihiker.setMode(eC0, eWriteGpio);[/code]
把扩展板 C0 引脚设置为数字输出，用于电机刹车控制。
屏幕初始化
[code]k10.initScreen(screen_dir);
k10.creatCanvas();[/code]
按设定方向点亮屏幕，创建绘图缓冲区画布。
配置剩余两路输出引脚
[code]eunihiker.setMode(eC1, eWriteGpio); // C1控制电机正反转
eunihiker.setMode(eC2, eWriteGpio); // C2控制高低速档位[/code]
注册 6 条离线语音指令
[code]asr.addASRCommand(0+1, "qi dong"); // ID1 启动
asr.addASRCommand(1+1, "ting zhi"); // ID2 停止
asr.addASRCommand(2+1, "zheng zhuan"); // ID3 正转
asr.addASRCommand(3+1, "fan zhuan"); // ID4 反转
asr.addASRCommand(4+1, "di su"); // ID5 低速
asr.addASRCommand(5+1, "gao su"); // ID6 高速[/code]
离线语音只能识别提前录入的拼音口令。
[code]eunihiker.setGpioState(eC0, eHIGH);[/code]
上电默认 C0 高电平，电机默认刹车锁死，开机不转动，保证安全。
四、loop () 无限主循环
1. 唤醒状态判断
[code]if (asr.isWakeUp())[/code]
识别到 “你好小新” 唤醒词：屏幕第 6 行红色文字提示已唤醒；
未唤醒：屏幕蓝色文字提示唤醒口令；
updateCanvas() 将画布内容刷新到屏幕。
2. 语音指令逻辑分段
（1）qi dong 启动电机
C0 输出低电平 → 电机刹车线悬空，解除刹车，电机允许运转；屏幕显示 “电机启动” 大号字体。
（2）ting zhi 停止电机
C0 输出高电平 → 刹车线接地，电机急停锁死；屏幕显示 “电机停止”。
（3）zheng zhuan 正转
C1 高电平，电机方向线悬空，正向旋转；屏幕同步提示。
（4）fan zhuan 反转
C1 低电平，电机方向线接地，反向旋转；屏幕同步提示。
（5）di su 低速
C2 高电平，搭配分压电路给电机调速脚输出低电压，低速运行。
（6）gao su 高速
C2 低电平，调速脚电压升高，电机高速运转。
3. 屏幕清理
[code]k10.canvas->canvasClear(6);[/code]
清空第 6 行及下方全部文字，清除上一轮状态信息，防止文字重叠残影。
五、语音指令对照表

六、完整运行流程
设备上电，初始化主板、语音模块、I2C 扩展板；
配置 C0/C1/C2 为输出引脚，上电电机默认刹车停止；
录入 6 条语音控制指令；
麦克风不间断监听唤醒词；
说出 “你好小新” 完成唤醒；
说出对应语音口令，三路 IO 同步切换电平，电机切换启停、转向、速度，屏幕大字展示状态；
自动清空屏幕文字，持续等待下一条语音指令。

【花雕动手做】行空板 K10 系列实验之语音控制3630机器人电机的启动刹车、高低速与正反转向
实验开源代码
[code]// 引入离线语音识别库，提供ASR唤醒、语音命令识别功能
#include "asr.h"
// 行空板K10核心驱动库，控制LCD屏幕、画布绘制
#include "unihiker_k10.h"
// 行空板I2C IO扩展模块库，拓展多路GPIO输出，控制无刷电机控制线
#include "DFRobot_UnihikerExpansion.h"
// 实例化硬件对象
UNIHIKER_K10 k10; // 行空板主板对象
ASR asr; // 语音识别模块对象
DFRobot_UnihikerExpansion_I2C eunihiker(&Wire);// I2C扩展IO对象，使用默认I2C总线
uint8_t screen_dir=2; // 屏幕方向参数：2代表倒置显示
//=====================================================================
// setup()上电初始化函数，设备重启/开机仅执行1次
//=====================================================================
void setup() {
// 初始化行空板底层硬件、总线资源
k10.begin();
// 初始化语音识别模块
// CONTINUOUS：持续收音模式，时刻监听人声
// CN_MODE：中文识别模式
// 12000：收音灵敏度，数值越大抗环境噪音越强
asr.asrInit(CONTINUOUS, CN_MODE, 12000);
// 阻塞循环等待语音模块加载模型完成
// _asrState == 0 代表语音模块未就绪，每100ms查询一次状态
while(asr._asrState == 0){delay(100);}
// 循环检测I2C扩展板硬件通信，连接失败则1秒后重试
while(!eunihiker.begin()){delay(1000);}
// 将扩展板C0引脚配置为数字输出模式，用于电机启停刹车控制
eunihiker.setMode(eC0, eWriteGpio);
// 根据预设方向初始化显示屏
k10.initScreen(screen_dir);
// 创建屏幕绘图缓冲区画布，所有文字先写入画布再刷新
k10.creatCanvas();
// C1引脚配置为输出，控制电机正反转信号线
eunihiker.setMode(eC1, eWriteGpio);
// C2引脚配置为输出，搭配分压电路实现高低速档位控制
eunihiker.setMode(eC2, eWriteGpio);
// 批量注册6条离线语音控制指令（拼音匹配）
asr.addASRCommand(0+1, "qi dong"); // ID=1 语音：启动
asr.addASRCommand(1+1, "ting zhi"); // ID=2 语音：停止
asr.addASRCommand(2+1, "zheng zhuan");// ID=3 语音：正转
asr.addASRCommand(3+1, "fan zhuan"); // ID=4 语音：反转
asr.addASRCommand(4+1, "di su"); // ID=5 语音：低速
asr.addASRCommand(5+1, "gao su"); // ID=6 语音：高速
// 上电默认C0输出高电平，电机初始为停止刹车状态
eunihiker.setGpioState(eC0, eHIGH);
}
//=====================================================================
// loop()主循环，初始化完成后无限循环运行，实时监听语音指令
//=====================================================================
void loop() {
// 判断是否识别到唤醒词“你好小新”
if (asr.isWakeUp()) {
// 唤醒成功：第6行打印红色提示文字
k10.canvas->canvasText("已唤醒行空板.......", 6, 0xFF0000);
k10.canvas->updateCanvas(); // 将画布内容刷新到实体屏幕
}
else {
// 未唤醒待机：第4行蓝色文字提示唤醒关键词
k10.canvas->canvasText("唤醒词为“你好小新”", 4, 0x0000FF);
k10.canvas->updateCanvas();
}
// ==========语音指令1：qi dong 启动电机==========
if (asr.isDetectCmdID(0+1)) {
// 全屏居中24号黑色大字显示状态，参数：X坐标、Y坐标、颜色、字体、字号、自动换行
k10.canvas->canvasText("电机启动", 0, 180, 0x000000, k10.canvas->eCNAndENFont24, 50, true);
k10.canvas->updateCanvas();
// C0拉低，刹车线悬空，解除刹车，电机允许运转
eunihiker.setGpioState(eC0, eLOW);
}
// ==========语音指令2：ting zhi 停止电机==========
if (asr.isDetectCmdID(1+1)) {
k10.canvas->canvasText("电机停止", 0, 180, 0x000000, k10.canvas->eCNAndENFont24, 50, true);
k10.canvas->updateCanvas();
// C0拉高，刹车线接地，电机急停锁死
eunihiker.setGpioState(eC0, eHIGH);
}
// ==========语音指令3：zheng zhuan 正转==========
if (asr.isDetectCmdID(2+1)) {
k10.canvas->canvasText("电机正转", 0, 180, 0x000000, k10.canvas->eCNAndENFont24, 50, true);
k10.canvas->updateCanvas();
// C1高电平，电机方向线悬空，正向旋转
eunihiker.setGpioState(eC1, eHIGH);
}
// ==========语音指令4：fan zhuan 反转==========
if (asr.isDetectCmdID(3+1)) {
k10.canvas->canvasText("电机反转", 0, 180, 0x000000, k10.canvas->eCNAndENFont24, 50, true);
k10.canvas->updateCanvas();
// C1低电平，电机方向线接地，反向旋转
eunihiker.setGpioState(eC1, eLOW);
}
// ==========语音指令5：di su 低速档位==========
if (asr.isDetectCmdID(4+1)) {
k10.canvas->canvasText("电机低速", 0, 180, 0x000000, k10.canvas->eCNAndENFont24, 50, true);
k10.canvas->updateCanvas();
// C2高电平，分压后给调速脚低电压，低速运行
eunihiker.setGpioState(eC2, eHIGH);
}
// ==========语音指令6：gao su 高速档位==========
if (asr.isDetectCmdID(5+1)) {
k10.canvas->canvasText("电机高速", 0, 180, 0x000000, k10.canvas->eCNAndENFont24, 50, true);
k10.canvas->updateCanvas();
// C2低电平，分压后给调速脚高电压，高速运行
eunihiker.setGpioState(eC2, eLOW);
}
// 清空第6行及下方所有文字，清除上一轮状态提示，防止文字重叠残影
k10.canvas->canvasClear(6);
}[/code]

知识点：直流无刷减速电机控制
一、电机基础结构与优势
1. 整体组成
分为两大核心部分：无刷电机本体 + 全金属减速箱 + 内置驱动板
无刷电机：前后双滚珠轴承，运转顺滑、噪音低、寿命长；无碳刷结构，不会产生碳粉、火花。
减速箱：五四钢精密齿轮，滚齿加工 + 热处理强化，耐磨承重，扭矩大幅提升，适合机器人关节（头、颈、手臂、行走脚）。
内置驱动板：无需额外外置驱动模块，单 DC12V 一组电源即可供电，大幅简化接线。
2. 对比有刷减速电机核心优点
寿命更长：无碳刷磨损，长期连续工作不易损坏；
电磁干扰小：无换向火花，不会干扰语音模块、单片机信号；
功率密度高、发热更低；
自带调速、正反转、刹车、两相 AB 相位反馈，功能一体化。
二、电气硬件参数（雅腾 12V 机器人无刷减速电机）
供电电压：统一 DC12V，仅需一组稳压电源供电；
调速方式：电压调速，调速控制线电压区间 0.4V~4.6V，电压越高转速越快；
控制功能：支持正反转切换、电平急停刹车；
信号反馈：AB 两相脉冲输出，相位差 90°，可简单测速、判断转向（非高精度独立编码器）；
轴承：前后双滚珠支撑，负载能力强；
减速比：多款规格，分机器人头部、颈部、手臂、行走脚专用型号。
三、控制线
两种基础接线方案
1、最简固定转速运转
红线接 12V+，黑线接 12V-；白线串联 10K 电阻接到黑线，电机以固定速度持续转动。
2、电位器无级调速
自备 10K 固定电阻 + 10K 电位器，分压电路给白线提供 0.4~4.6V 可变电压，手动调节转速。
四、三种控制实现方案（结合行空板 K10 ）
方案 1：IO 电平控制转向
硬件搭配：行空板 + I2C IO 扩展模块；
控制逻辑：扩展板输出高低电平接入电机蓝线（方向线）；
IO 高电平悬空等效 → 电机正转
IO 低电平接 GND → 电机反转
配套交互：ASR 离线语音识别，说出 “正转 / 反转”，单片机自动切换 IO 电平，屏幕文字 + RGB 灯同步提示状态。
特点：接线简单、程序逻辑易懂，适合教学机器人关节控制；缺点：仅切换转向，无法调速。
方案 2：PWM 电压调速 + 转向双控制（进阶方案）
行空板 PWM 输出引脚，搭配分压电路，给电机白线输出可调 0.4~4.6V 模拟电压，实现无级调速；
另一路 IO 控制蓝线切换正反转；
语音指令可拓展：加速、减速、正转、反转、停止。
方案 3：闭环测速控制（机器人精准动作）
读取青线 A、棕线 B 两相脉冲，单片机统计脉冲数量计算转速、旋转角度，实现精准定位：
机械臂旋转固定角度；
行走电机匀速前进，不会左右跑偏。
五、内置驱动核心功能说明
正反转控制
依靠方向控制线电平切换，电机绕组换相，实现平稳换向，无冲击卡顿；
电压调速
通过改变调速脚电压，驱动板调节三相输出功率，连续平滑调速，无档位顿挫；
急停刹车
刹车线拉低接地，驱动板短接电机线圈，产生阻尼力矩，瞬间锁止输出轴，机器人停止姿态稳定；
两相相位反馈
电机每转一圈输出固定脉冲，仅用于基础测速，不支持高精度角度定位。
六、供电与安全注意事项
电源要求：必须使用12V 稳压开关电源，避免电池电压波动导致转速不稳、驱动损坏；
接线红线黑线严禁反接，一旦接反内部驱动芯片瞬间击穿；
电机负载不能超过额定扭矩，长时间堵转会发热烧毁驱动；
库存电机外壳存在轻微氧化，不影响电气性能，外观要求高需谨慎选购；
减速齿轮定期补充润滑黄油，减少噪音、延长齿轮寿命。
七、典型应用场景
教育智能机器人：头部旋转、脖子俯仰、机械臂抓取、底盘行走驱动；
小型云台、摄像头转向机构；
小型自动化传送、简易物料分拣设备。
八、整体控制流程
行空板上电初始化 ASR 语音模块、I2C 扩展 IO；
麦克风持续监听唤醒词 “你好小新”；
唤醒后识别语音指令 “正转 / 反转”；
单片机控制扩展 IO 输出对应电平给到电机方向控制线；
电机切换旋转方向，屏幕打印状态文字，RGB 彩灯区分正反转；
拓展升级：可增加 PWM 调速、刹车停止、脉冲测速闭环控制。

知识点：语音识别（ASR）
一、什么是语音识别（ASR）
语音识别英文缩写是 ASR（Automatic Speech Recognition），简单来说：让单片机、电脑听懂人说话，把麦克风采集到的声音信号，转换成文字或者指令。
分为两大类：
在线语音识别：需要联网，把声音上传到云端服务器解析，识别词汇量巨大；
离线语音识别：不需要 WiFi、不需要网络，语音模型预先存放在芯片内部，本地直接处理声音，适合单片机、行空板、Arduino 这类硬件。
你代码里使用的就是离线本地 ASR 语音模块。
二、离线语音模块核心功能（对应你 K10 代码）
1. 两种工作模式
（1）持续拾音模式 CONTINUOUS
麦克风一直处于收音状态，不间断监听声音，专门用来做语音唤醒。
对应代码：asr.asrInit(CONTINUOUS, CN_MODE, 12000);
（2）按键触发模式
按下按键才开始录音识别，省电，一般用于命令词识别。
2. 语言模式 CN_MODE
CN_MODE：中文模式，只识别汉语；
EN_MODE：英文模式，识别英语。
本程序开启中文识别，用来识别唤醒词：你好小新。
3. 灵敏度阈值（第三个参数 12000）
数值代表声音检测灵敏度：
数值越大：越不容易被环境杂音误触发，抗干扰强；
数值越小：轻声说话就能识别，但是容易被噪音误唤醒。
12000 属于中等灵敏度，适合室内环境使用。
三、语音唤醒技术（本项目核心）
1. 唤醒词机制
唤醒词就是开门密码。模块平时处于低功耗监听状态，只监听这一句话，其他普通对话会直接忽略。
只有说出预设唤醒词（你好小新），模块才会被 “唤醒”，进入待命状态，之后才可以识别后续控制指令。
2. 代码里的唤醒检测函数
[code]asr.isWakeUp()[/code]
检测到唤醒词，函数返回 true；
没有检测到唤醒词，返回 false。
3. 模块状态标志
[code]asr._asrState[/code]
值 = 0：语音模块正在启动、模型加载中，暂时无法工作；
值 ≠ 0：初始化完成，可以正常收音识别。
程序中用 while 循环等待模块就绪，避免硬件未启动造成程序崩溃。
四、硬件运行完整工作流程
上电初始化行空板主板与显示屏；
启动 ASR 语音芯片，加载离线语音模型；
等待语音模块就绪；
屏幕打印实验标题；
模块持续收音，安静待机，只监听唤醒词；
使用者说出：你好小新；
程序捕捉到唤醒信号，屏幕切换文字提示 “已唤醒行空板”；
没有听到唤醒词，则一直显示唤醒词提示语句；
每秒刷新一次屏幕，并清除文字，防止画面重叠。
五、离线语音识别优缺点
优点
完全离线，不用网络、不用流量；
响应速度极快，话音刚落立刻识别；
单片机就能驱动，成本低，非常适合机器人、智能音箱、门禁、实验教具；
不受网络波动影响，设备在野外也能正常使用。
缺点
词汇数量有限，一般只能预先录入几十条唤醒词 + 控制指令；
对嘈杂环境比较敏感，噪音大会出现识别失败；
无法自由识别任意一句话，只能识别预先烧录好的词语。
六、拓展功能（可以在现有代码上升级）
多级指令识别
唤醒之后，再识别 “开灯”“关灯”“前进”“后退”，控制电机与 LED 灯；
自定义唤醒词
修改库文件，把 “你好小新” 改成 “你好行空板”；
多句话语音交互
唤醒后连续识别多条语音命令；
调节收音灵敏度，解决误唤醒或者识别不到声音的问题。
七、容易遇到的常见问题
识别不到唤醒词
调低阈值数值，靠近麦克风，降低环境噪音。
无缘无故自动唤醒（误触发）
把灵敏度数值调高，提高抗干扰能力。
程序卡死在初始化循环
语音模块接线异常，串口通信断开，导致模块始终处于未就绪状态。

辅助：屏幕显示相关积木

扩展板模块

LED控制模块

主打：人工智能模块

语音识别相关说明

实验使用的电机与扩展板