基于STM32的藍牙的小車

張瀚 傅韻鑫 何宇 李建江

摘要：本文主要給出了一種基于藍牙控制的智能小車。以Android移動控制端模塊和STM32F1單片機主控模塊組成整個小車系統的核心控制單元；采用性能穩定的HC-05主從藍牙模塊與主控模塊STM32F1單片機以及基于Android系統的第三方軟件spp藍牙串口通信app進行實時人機通信；設計基于LM317芯片的可調穩壓電源給整個小車系統提供穩定的電壓輸入；電機驅動采用基于L298N的H橋兩路驅動模塊，通過調節使能端輸入的PWM波的占空比對電機轉速進行調控，以達到最佳運行效果。

關鍵詞：藍牙小車；STM32F1 ；單片機

一、設計原理及結構分析

本設計主要運用藍牙串口通信原理，通過以Android移動控制端發送指令與藍牙模塊進行通信，藍牙模塊根據接受到的指令與主控制單元STM32F1進行通信，主控制單元通過相應程序對指令做出相應反饋，通過驅動電機驅動模塊對電機的運行進行控制以達到小車的前進、后退、左轉、右轉等預期的效果，實現整個小車系統的智能控制。

二、硬件電路設計

硬件電路設計主要包括：主控模塊的選擇、電源穩壓模塊、電機驅動電路、藍牙模塊電路和與藍牙APP的結合使用。

（一）主控模塊的選擇

系統采用STM32F1單片機作為系統的主控芯片，完成與藍牙信號的實時通信以及小車運行的控制等功能。STM32F1單片機擁有廣泛的產品線，包含基于ARM?Cortex?-M0、M0+、M3、M4及M7內核并具備豐富外設的多種32位單片機。目前提供9大產品線 （F0， F1， F2， F3， F4，F7，H7， L0， L1， L4），超過700個型號。該單片機帶有豐富多樣和功能靈活齊全的外設，并保持全產品系列上的引腳兼容，為釋放對程序設計的創造力提供了更大的自由度。

（二）穩壓電源模塊設計

為了使輸入電壓達到穩定，同時測溫系統由于需要長時間的穩定的工作，所以必須保證測溫系統的持續的工作狀態，所以需要考慮應提高電源的利用效率，因此，本測溫系統供電模塊采用1A5V高效穩壓電源電路，如圖所示，在Ui=15V 、Uo=5V、Io=1A時，電源的利用效率為82%。Rp R7為參考電壓設置，調節Rp，即改變TL431的輸出電壓，該電壓經VT2進一步放大后調節調整管VT1的基極點位，從而改變VT1結電極輸出電壓的大小，TL431的工作電流經R5直接取至輸入端，這樣，可以避免在輸入輸出壓差較小的情況下，保證得到正常的工作電流，有利于提高電源利用效率。

（三）電機驅動模塊設計

電機采用L298N驅動的直流電機帶動。L298N是驅動二相和四相直流電機的專用芯片，內含兩個H橋的高電壓大電流雙全橋式驅動器，接收標準TT邏輯電平信號，可驅動 36V、2A以下的電機。L293D可驅動兩個電機，3、6和11、14腳之間分別接 2個電機。2、7、10、15腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉，EN1、EN2接控制使能端，控制電機的停轉。單片機通過輸出二組PWM波來控制電機的正反轉。控制方法與控制電路都比較簡單，2、7腳控制第一個電機的方向，輸入的EN1控制第一個電機的速度；10， 15腳控制第二個電 機的方向，輸入的EN2控制第二個電機的速度。

（四）藍牙模塊軟件設計

本設計采用了HC-05主從一體模塊，通過PC的串口調試軟件向模塊發送AT指令，開始時，藍牙先初始化，然后一直檢測是否接收到指令。如果接收到指令則根據指令對前進、后退、左轉、右轉和切換至無人模式進行選擇。

三、軟件總體設計

本系統軟件由主監控程序模塊、命令翻譯模塊、信號產生模塊、人機交互模塊構成。其中主監控程序是系統軟件的主程序，是整個系統軟件的核心，上電復位后系統首先進入監控主程序。它的任務是識別命令、發送命令，起著引導儀器進入正常工作狀態，協調各部分軟件有條不紊地工作的重要作用。

（一）主程序設計

主程序設計主要完成系統的初始化、中斷優先級設定以及判斷調用各模塊程序，即主要實現各模塊的連接，然后處理分析各模塊的通信信息，最后把處理后的個顯示模塊測量值顯示到人際交換模塊上，實現人機的實時通信，最終保證整個小車系統的穩定工作。

四、實驗測試及結果分析

本文闡述一種可通過手機藍牙遙控或者無人駕駛小車的軟、硬件設計。介紹以STM32F1單片機為核心控制系統，結合藍牙通訊設計可以遠程移動控制的藍牙小車，通過android移動端發送指令；藍牙模塊接受指令；單片機分析處理接受的指令，輸出相應電平信號控制電機的運轉從而驅動小車自主完成相應運動行為，例如使小車能夠完成前進、后退、左轉向、右轉向動作等運動效果，完成預期的設計目標。并且為其他智能生活提供了很有價值意義的范例。

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