【花雕动手做】K10 通过 I2C IO 扩展板读取电机AB两相脉冲

行空板K10是一款专为快速体验物联网和学习人工智能而设计的开发学习板，100%采用国产芯片，知识产权自主可控，符合信息科技课程中编程学习、物联网及人工智能等教学需求。该板集成2.8寸LCD彩屏、WiFi蓝牙、摄像头、麦克风、扬声器、RGB指示灯、多种传感器及丰富的扩展接口。凭借高度集成的板载资源，教学过程中无需额外连接其他设备，便可轻松实现传感器控制、物联网应用以及人脸识别、语音识别、语音合成等AI人工智能项目。

主要特点
集成摄像头&内置算法，可进行离线图像检测
集成麦克风&内置算法，可进行离线语音识别
集成扬声器&内置算法，可进行离线语音合成
2.8寸彩色屏幕，数据展示更清晰
集成度高，利于教学
接口丰富，兼容软件多，扩展性好

实验使用的电机（12V 3640）与 IO 扩展板

主打：人工智能模块



语音识别相关说明

辅助：屏幕显示相关积木



扩展板模块



LED控制模块

知识点：直流无刷减速电机 AB 两相脉冲

一、什么是 AB 两相脉冲
这款雅腾内置驱动无刷电机自带两相正交霍尔脉冲输出，两根信号线（青线 A 相、棕线 B 相）会随电机转动持续输出高低电平方波信号，A、B 两路波形相位固定相差 90°，行业称为正交 AB 相脉冲。
它属于电机内置简易测速反馈，不是高精度独立编码器，依靠电机内部霍尔元件感应转子磁场产生脉冲。

二、核心硬件参数与线材定义
输出线材
青线：A 相位脉冲输出
棕线：B 相位脉冲输出
公共参考地：电机黑线（12V 负极），必须和单片机 / 扩展板共地才能读取信号
电气特性
相位差：A、B 波形相位角度固定 90°；
输出电平：3.3V/5V 数字电平，可直接接入行空板 IO 扩展板 C 口；
精度：分辨率普通，仅用于基础测速、转向判断，不适合高精度角度定位；
触发逻辑：电机停止时无脉冲，转轴转动才持续输出交替高低电平。

三、AB 两相脉冲两大核心作用
1. 测量电机转速（测速）
电机每旋转固定角度就会产生一组脉冲，通过单片机统计单位时间内脉冲总数，就能换算出电机每分钟转速（r/min）。
计算公式：
转速 (r/min) = 采样周期内脉冲总数 ÷ 采样时长 (s) ÷ 单圈总脉冲数 × 60
例：2 秒采集 300 个脉冲，电机转一圈输出 100 个脉冲
转速 = 300 ÷ 2 ÷ 100 × 60 = 90 转 / 分钟
2. 判断电机旋转方向（正转 / 反转）
A、B 相位差 90°，两路电平变化有先后顺序，以此区分转向：
正转（CW，方向线悬空）：A 相电平先翻转，之后 B 相再翻转；
反转（CCW，方向线接负极）：B 相电平先翻转，之后 A 相再翻转。
单片机实时对比 A、B 电平先后顺序，即可实时识别当前旋转方向。

四、波形工作原理（正交波形逻辑）
电机匀速转动时，A、B 输出连续方波，错开 1/4 个波形周期：
正转时序：A 高 B 低 → A 高 B 高 → A 低 B 高 → A 低 B 低，循环往复；
反转时序：A 低 B 高 → A 高 B 高 → A 高 B 低 → A 低 B 低，反向循环；
通过捕捉电平上升沿（低电平跳变高电平），完成脉冲计数与转向判定。

五、行空板 K10+IO 扩展板读取硬件要求
1. 接线规范
电机青线 (A 相)、棕线 (B 相) → 扩展板C0/C1/C2/C3数字 IO 口（S 舵机通道无法读取脉冲）；
电机黑线 (12V 负极)、行空板 GND、IO 扩展板 GND 三线短接共地；
电机红线独立外接 DC12V 稳压电源，不可借用行空板供电。
2. 程序配置要求
将接入 A/B 相的 C 口设置为数字输入模式 eReadGpio；
循环实时读取引脚电平，记录上一次电平状态，捕捉上升沿实现脉冲计数；
减少程序内长延时 delay，避免脉冲跳变被程序跳过，造成计数丢失。

六、优缺点对比
1、优点
一体化集成：电机内置霍尔元件，无需额外加装编码器，接线简单；
功能齐全：同时实现测速、转向识别，满足机器人关节、底盘基础控制；
电平兼容：3.3V/5V 信号可直接接入单片机，无需电平转换；
成本低：相比独立高精度编码器价格更低，适合教学机器人项目。
2、缺点
分辨率低：脉冲数量少，无法精准控制旋转角度；
无零位信号：缺少 Z 相原点脉冲，不能精准复位机械位置；
长线易干扰：导线过长时脉冲电平乱跳，计数误差变大；
停机无记忆：断电后丢失转动位置数据。

七、典型应用场景（适配雅腾机器人电机）
教育机器人：头部、颈部、机械臂转速监测，区分左右旋转；
小型行走底盘：左右轮测速，实现简易差速直行修正；
云台转向机构：监测云台转动速度，配合语音调速实现匀速转动；
自动化小型传动设备：实时监控电机是否堵转（长时间脉冲无增加判定堵转）。

八、常见使用问题与解决办法
1、完全无脉冲、计数始终为 0
未共地：电机黑线与扩展板 GND 断开；
电机未上电：12V 电源未接通，霍尔元件不工作；
脉冲接错引脚：接到 S 舵机通道，仅 C 口支持数字输入读取。
2、脉冲计数乱跳、数值波动极大
线路干扰：信号线过长，可在脉冲引脚并联 10K 下拉电阻至 GND；
电源纹波大：更换稳压 12V 电源，减少电压波动。
3、计数数值偏小、大量脉冲丢失
程序存在长 delay 阻塞循环，脉冲跳变被跳过；
优化：缩短延时，将脉冲读取代码放在 loop 循环最前端优先执行。
4、无法区分正反转
只单独读取单路脉冲，未同时采集 A、B 两相电平对比时序。