基于Android系統的智能小車的設計與實現

王林生++周煒明

摘 要：Android智能手機的普及，使得利用Android智能手機控制智能小車成為眾多學者的研究方向之一，本文通過Android智能手機、邏輯電路和藍牙模塊實現了智能小車的無線控制方式，進而實現人們探測對所不能到達區域的未知環境的目的。

關鍵詞：Android；智能小車；無線控制

中圖分類號：TP242.6 文獻標識碼：A

1 引言（Introduction）

智能小車可以適應不同環境，不受溫度、濕度、空間、磁場輻射、重力等條件的影響，在人類無法進入或生存的環境中完成人類無法完成的探測任務，適用于國防及民用等多個領域。隨著科技的發展，安卓智能手機進入大眾，如何通過安卓智能手機控制智能小車成為眾多學者的研究方向。筆者以安卓智能手機為控制器，通過藍牙模塊和邏輯電路實現小車的智能控制[1，2]，從而實現對人們所不能到達區域未知環境的探測。

2 系統總體架構設計（Overall system architecture

design）

以Android系統中的智能小車控制軟件為基礎，以STC89C51單片機為核心。通過安裝在智能手機中的APP軟件來設置小車前進、后退、左轉、右轉、停止動作，通過藍牙模塊把指令發送給HC-06藍牙接收模塊，然后再傳遞給單片機，單片機通過分析傳遞過來的指令不同，而跳轉到不同的子程序來控制電機驅動，從而實現小車的前進、后退、左轉、右轉、停止等不同的動作，進而實現對人們所不能到達區域未知環境的探測，具體的系統結構如圖1所示。

圖1 系統結構

Fig.1 System structure

3 系統硬件電路設計（Hardware circuit design）

3.1 電機驅動電路

智能小車電機采用L293D芯片，它內置了與門、非門、三極管組成的兩組電路，通過控制三極管的通斷就可以是電機旋轉起來，而通過控制不同三極管的導通，電流的流向就會發生改變，電機的轉向也就會發生變化[3]，從而驅動感小車的前進、后退、左轉、右轉、停止。具體電路如圖2所示。

圖2 電機驅動電路

Fig.2 The motor drive circuit

3.2 藍牙模塊設計

藍牙模塊主要是為了實現手機端與智能小車端的數據傳輸，通過藍牙轉串口模塊實現上位機與下位機的無線通訊功能，所以本質上使用的是單片機串口通信。本設計中采用HC-06藍牙模塊，設置為主機，通過接收AT指令來控制智能小車的。

3.3 電源電路設計

圖3 電源電路

Fig.3 Power circuit

圖3中J6為電池接口，U1為ASM1117穩壓芯片，C1、C2、C3為濾波電容，D1為續流二極管，當小車斷電時，電路板中會產生感應電流通過D1流向地端，這樣減小了感應電流對元器件的損壞。S1，S2是電池供電和USB供電的切換開關，當S1撥到2，4位、S2撥到3，6位時小車由電池供電，當S1撥到3，6位、S2撥到2，4位時，小車由USB供電。VCC_Motor為電機驅動芯片電源，BLU_VCC為藍牙通訊模塊電源。

4 軟件設計（Software design）

4.1 系統主程序

智能小車主要是在單片機的控制下，對藍牙模塊輸入的信息進行分析，進而控制電機驅動，以達到控制小車的前進、后退、左轉、右轉[4]。智能小車主程序軟流程圖如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

Fig4 The main program flow chart

4.2 手機端程序設計

在Eclipse集成開發環境下，建立android項目工程，工程名命名為Bluetooth-car，選擇Create Activity，用Textview文本控件和Butten按鈕控件，布局好手機端畫面，同時為每一個控件設置一個ID，（如android：id="@+id/button1"）。然后在主程序里面編寫監聽程序，當按鍵按下的時候，通過監聽按鍵的ID地址的不同，采用switch結構，跳轉到不同的case里，向小車藍牙模塊發送不同的數據。在程序里直接寫進小車藍牙模塊的藍牙地址，當程序開始運行時，將會自動搜索該地址的藍牙芯片，當進行過一次配對連接以后，將會記憶該地址，以后每次只要打開手機界面，開始運行時就會自動進行搜索配對連接好[5]。

5 結論（Conclusion）

該作品采用了安卓智能手機控制方式和邏輯電路設計，整體成本極低（約70元），便于實際應用。配合無線視頻、音頻傳感器可以對危險環境監測，例如反恐現場環境探測、有害毒氣泄露場所、野外監測等。也可用于教育、娛樂等，由于采用模塊化便于升級，可以以此為基礎開發成教育機器人和娛樂機器人。整體成本極低，便于推廣，可以獲得良好的經濟效益。

參考文獻（References）

[1] 王林生，等.林木溫室育苗機械自動化作業平臺設計研究[J].

農機化研究，2014（12）：107-110.

[2] 李煒恒，席東河，王林生.基于ZigBee和ARM的畜牧業物流實

時監測系統設計[J].物流技術，2013（8）：255-257.

[3] 秦斌.電子線路[M].北京：科學出版社，2009.

[4] 王靜霞.單片機應用技術C語言版[M].北京：電子工業出版社，

2009.

[5] 駱偉，初海英，于海燕.基于Android的實時監控系統的設計與

實現[J].軟件工程師，2013（5）：39-41.

作者簡介：

王林生（1981-），男，碩士，講師.研究領域：計算機控制

技術.

周煒明（1987-），男，本科，助教.研究領域：自動化專業.endprint

摘 要：Android智能手機的普及，使得利用Android智能手機控制智能小車成為眾多學者的研究方向之一，本文通過Android智能手機、邏輯電路和藍牙模塊實現了智能小車的無線控制方式，進而實現人們探測對所不能到達區域的未知環境的目的。

關鍵詞：Android；智能小車；無線控制

中圖分類號：TP242.6 文獻標識碼：A

1 引言（Introduction）

智能小車可以適應不同環境，不受溫度、濕度、空間、磁場輻射、重力等條件的影響，在人類無法進入或生存的環境中完成人類無法完成的探測任務，適用于國防及民用等多個領域。隨著科技的發展，安卓智能手機進入大眾，如何通過安卓智能手機控制智能小車成為眾多學者的研究方向。筆者以安卓智能手機為控制器，通過藍牙模塊和邏輯電路實現小車的智能控制[1，2]，從而實現對人們所不能到達區域未知環境的探測。

2 系統總體架構設計（Overall system architecture

design）

以Android系統中的智能小車控制軟件為基礎，以STC89C51單片機為核心。通過安裝在智能手機中的APP軟件來設置小車前進、后退、左轉、右轉、停止動作，通過藍牙模塊把指令發送給HC-06藍牙接收模塊，然后再傳遞給單片機，單片機通過分析傳遞過來的指令不同，而跳轉到不同的子程序來控制電機驅動，從而實現小車的前進、后退、左轉、右轉、停止等不同的動作，進而實現對人們所不能到達區域未知環境的探測，具體的系統結構如圖1所示。

圖1 系統結構

Fig.1 System structure

3 系統硬件電路設計（Hardware circuit design）

3.1 電機驅動電路

智能小車電機采用L293D芯片，它內置了與門、非門、三極管組成的兩組電路，通過控制三極管的通斷就可以是電機旋轉起來，而通過控制不同三極管的導通，電流的流向就會發生改變，電機的轉向也就會發生變化[3]，從而驅動感小車的前進、后退、左轉、右轉、停止。具體電路如圖2所示。

圖2 電機驅動電路

Fig.2 The motor drive circuit

3.2 藍牙模塊設計

藍牙模塊主要是為了實現手機端與智能小車端的數據傳輸，通過藍牙轉串口模塊實現上位機與下位機的無線通訊功能，所以本質上使用的是單片機串口通信。本設計中采用HC-06藍牙模塊，設置為主機，通過接收AT指令來控制智能小車的。

3.3 電源電路設計

圖3 電源電路

Fig.3 Power circuit

圖3中J6為電池接口，U1為ASM1117穩壓芯片，C1、C2、C3為濾波電容，D1為續流二極管，當小車斷電時，電路板中會產生感應電流通過D1流向地端，這樣減小了感應電流對元器件的損壞。S1，S2是電池供電和USB供電的切換開關，當S1撥到2，4位、S2撥到3，6位時小車由電池供電，當S1撥到3，6位、S2撥到2，4位時，小車由USB供電。VCC_Motor為電機驅動芯片電源，BLU_VCC為藍牙通訊模塊電源。

4 軟件設計（Software design）

4.1 系統主程序

智能小車主要是在單片機的控制下，對藍牙模塊輸入的信息進行分析，進而控制電機驅動，以達到控制小車的前進、后退、左轉、右轉[4]。智能小車主程序軟流程圖如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

Fig4 The main program flow chart

4.2 手機端程序設計

在Eclipse集成開發環境下，建立android項目工程，工程名命名為Bluetooth-car，選擇Create Activity，用Textview文本控件和Butten按鈕控件，布局好手機端畫面，同時為每一個控件設置一個ID，（如android：id="@+id/button1"）。然后在主程序里面編寫監聽程序，當按鍵按下的時候，通過監聽按鍵的ID地址的不同，采用switch結構，跳轉到不同的case里，向小車藍牙模塊發送不同的數據。在程序里直接寫進小車藍牙模塊的藍牙地址，當程序開始運行時，將會自動搜索該地址的藍牙芯片，當進行過一次配對連接以后，將會記憶該地址，以后每次只要打開手機界面，開始運行時就會自動進行搜索配對連接好[5]。

5 結論（Conclusion）

該作品采用了安卓智能手機控制方式和邏輯電路設計，整體成本極低（約70元），便于實際應用。配合無線視頻、音頻傳感器可以對危險環境監測，例如反恐現場環境探測、有害毒氣泄露場所、野外監測等。也可用于教育、娛樂等，由于采用模塊化便于升級，可以以此為基礎開發成教育機器人和娛樂機器人。整體成本極低，便于推廣，可以獲得良好的經濟效益。

參考文獻（References）

[1] 王林生，等.林木溫室育苗機械自動化作業平臺設計研究[J].

農機化研究，2014（12）：107-110.

[2] 李煒恒，席東河，王林生.基于ZigBee和ARM的畜牧業物流實

時監測系統設計[J].物流技術，2013（8）：255-257.

[3] 秦斌.電子線路[M].北京：科學出版社，2009.

[4] 王靜霞.單片機應用技術C語言版[M].北京：電子工業出版社，

2009.

[5] 駱偉，初海英，于海燕.基于Android的實時監控系統的設計與

實現[J].軟件工程師，2013（5）：39-41.

作者簡介：

王林生（1981-），男，碩士，講師.研究領域：計算機控制

技術.

周煒明（1987-），男，本科，助教.研究領域：自動化專業.endprint

摘 要：Android智能手機的普及，使得利用Android智能手機控制智能小車成為眾多學者的研究方向之一，本文通過Android智能手機、邏輯電路和藍牙模塊實現了智能小車的無線控制方式，進而實現人們探測對所不能到達區域的未知環境的目的。

關鍵詞：Android；智能小車；無線控制

中圖分類號：TP242.6 文獻標識碼：A

1 引言（Introduction）

智能小車可以適應不同環境，不受溫度、濕度、空間、磁場輻射、重力等條件的影響，在人類無法進入或生存的環境中完成人類無法完成的探測任務，適用于國防及民用等多個領域。隨著科技的發展，安卓智能手機進入大眾，如何通過安卓智能手機控制智能小車成為眾多學者的研究方向。筆者以安卓智能手機為控制器，通過藍牙模塊和邏輯電路實現小車的智能控制[1，2]，從而實現對人們所不能到達區域未知環境的探測。

2 系統總體架構設計（Overall system architecture

design）

以Android系統中的智能小車控制軟件為基礎，以STC89C51單片機為核心。通過安裝在智能手機中的APP軟件來設置小車前進、后退、左轉、右轉、停止動作，通過藍牙模塊把指令發送給HC-06藍牙接收模塊，然后再傳遞給單片機，單片機通過分析傳遞過來的指令不同，而跳轉到不同的子程序來控制電機驅動，從而實現小車的前進、后退、左轉、右轉、停止等不同的動作，進而實現對人們所不能到達區域未知環境的探測，具體的系統結構如圖1所示。

圖1 系統結構

Fig.1 System structure

3 系統硬件電路設計（Hardware circuit design）

3.1 電機驅動電路

智能小車電機采用L293D芯片，它內置了與門、非門、三極管組成的兩組電路，通過控制三極管的通斷就可以是電機旋轉起來，而通過控制不同三極管的導通，電流的流向就會發生改變，電機的轉向也就會發生變化[3]，從而驅動感小車的前進、后退、左轉、右轉、停止。具體電路如圖2所示。

圖2 電機驅動電路

Fig.2 The motor drive circuit

3.2 藍牙模塊設計

藍牙模塊主要是為了實現手機端與智能小車端的數據傳輸，通過藍牙轉串口模塊實現上位機與下位機的無線通訊功能，所以本質上使用的是單片機串口通信。本設計中采用HC-06藍牙模塊，設置為主機，通過接收AT指令來控制智能小車的。

3.3 電源電路設計

圖3 電源電路

Fig.3 Power circuit

圖3中J6為電池接口，U1為ASM1117穩壓芯片，C1、C2、C3為濾波電容，D1為續流二極管，當小車斷電時，電路板中會產生感應電流通過D1流向地端，這樣減小了感應電流對元器件的損壞。S1，S2是電池供電和USB供電的切換開關，當S1撥到2，4位、S2撥到3，6位時小車由電池供電，當S1撥到3，6位、S2撥到2，4位時，小車由USB供電。VCC_Motor為電機驅動芯片電源，BLU_VCC為藍牙通訊模塊電源。

4 軟件設計（Software design）

4.1 系統主程序

智能小車主要是在單片機的控制下，對藍牙模塊輸入的信息進行分析，進而控制電機驅動，以達到控制小車的前進、后退、左轉、右轉[4]。智能小車主程序軟流程圖如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

Fig4 The main program flow chart

4.2 手機端程序設計

在Eclipse集成開發環境下，建立android項目工程，工程名命名為Bluetooth-car，選擇Create Activity，用Textview文本控件和Butten按鈕控件，布局好手機端畫面，同時為每一個控件設置一個ID，（如android：id="@+id/button1"）。然后在主程序里面編寫監聽程序，當按鍵按下的時候，通過監聽按鍵的ID地址的不同，采用switch結構，跳轉到不同的case里，向小車藍牙模塊發送不同的數據。在程序里直接寫進小車藍牙模塊的藍牙地址，當程序開始運行時，將會自動搜索該地址的藍牙芯片，當進行過一次配對連接以后，將會記憶該地址，以后每次只要打開手機界面，開始運行時就會自動進行搜索配對連接好[5]。

5 結論（Conclusion）

該作品采用了安卓智能手機控制方式和邏輯電路設計，整體成本極低（約70元），便于實際應用。配合無線視頻、音頻傳感器可以對危險環境監測，例如反恐現場環境探測、有害毒氣泄露場所、野外監測等。也可用于教育、娛樂等，由于采用模塊化便于升級，可以以此為基礎開發成教育機器人和娛樂機器人。整體成本極低，便于推廣，可以獲得良好的經濟效益。

參考文獻（References）

[1] 王林生，等.林木溫室育苗機械自動化作業平臺設計研究[J].

農機化研究，2014（12）：107-110.

[2] 李煒恒，席東河，王林生.基于ZigBee和ARM的畜牧業物流實

時監測系統設計[J].物流技術，2013（8）：255-257.

[3] 秦斌.電子線路[M].北京：科學出版社，2009.

[4] 王靜霞.單片機應用技術C語言版[M].北京：電子工業出版社，

2009.

[5] 駱偉，初海英，于海燕.基于Android的實時監控系統的設計與

實現[J].軟件工程師，2013（5）：39-41.

作者簡介：

王林生（1981-），男，碩士，講師.研究領域：計算機控制

技術.

周煒明（1987-），男，本科，助教.研究領域：自動化專業.endprint