基于單片機簡易機器人的設計與實現

李健 金亞玲* 沈陽工學院

引言：簡易機器人顧名思義就是通過一些基本的元器件和現有的一些資料，設計出一個簡易的同時成本不是那么高的機器人。由于技術上的不足，民用機器人在尋常家庭中也不是特別常見。

1 藍牙遠程控制

藍牙控制的實現主要是依靠藍牙設備的主從設備之間的2.4G通信協議和監理在通信協議基礎上的應用成語來實現主從之間的控制的。換句話來說，藍牙就是用來進行無線數據的傳輸用的。藍牙技術的優點在于能夠有效地把類似于手機，無線耳機，筆記本電腦這樣的通訊設備連接到一起，實現設備之間的數據傳輸。一般是采用全雙工通訊，也就是兩端同時發送數據同時接收數據。而且藍牙通訊的功耗低、節能。但藍牙技術的缺點就在于通信距離，一般的通訊距離大概在10米左右就已經是極限了。無法實現遠程通信。

2 STM32內核

STM32是為嵌入式應用專門開發的一塊開發板，它代表ARM Cortex-M內核的32位微控制器，具有高性能，實時性強，低功耗，便于低電壓操作等優點，同時還易于開發，非常適合新手進行學習。開發板通過USB供電，同時也能夠通過USB進行下載代碼。為了使產品設計更加簡化，STM32采用串行單線調試和JTAG，通過JTAG調試器你可以直接從CPU獲取調試信息。

3 紅外傳感器

紅外傳感器是通過紅外線來處理數據的一種傳感器。紅外傳感器一般用來控制一些簡單的驅動裝置的運行，它的特點是靈敏度比較高，反應十分迅速。紅外傳感器在測量時由于不會與被測物體之間直接接觸的原因從而不會產生任何摩擦力干擾測量結果。

4 脈沖寬度調制

脈沖寬度調制功能俗稱PWM，在本機器人的開發過程中脈沖寬度調制功能起著至關重要的作用，通過脈沖寬度調制來完成了本機器人的轉向舵機和傳感舵機轉動角度的大小，進而控制車輪子的左右轉動。而只有STM32的定時器TIMx才能夠產生PWM輸出。定時器是由一個通過可編程分頻器（PSC）驅動的16位。

5 功能構架

根據需求調研結果確定本機器人主要包括以下功能模塊，如圖1所示。

圖1 系統體系結構

6 系統控制流程

首先，按下開關，電源模塊開始供電，屏幕上顯示system ok字樣。然后點擊紅色按鈕打開系統，此時屏幕上顯示出時間，時間所對應的日期以及星期以及速度。將手放在前方三個紅外傳感器附近，能夠看到傳感舵機很明顯的轉向了手靠近的傳感器方向。運用手機上的APP連接藍牙模塊，通過手機上的藍牙APP輸入time（年月日時分秒）ok可以重新定義時間。通過藍牙上的上下鍵可以控制前進后退，左右鍵可以控制小車舵機的左右轉動。按下紅色的按鈕和下方的綠色按鈕可以控制小車的前進速度。

7 按鍵指示

運用藍牙功能將手機和機器人連接起來。在手機上按下前進和后退鍵可以讓機器人進行前進和后退運動。如圖5.4、圖5.5所示：

圖2 手機控制系統的前進

圖3 手機控制系統的后退

按下左右鍵時可以讓機器人的轉向舵機進行轉動，從而實現機器人的左轉和右轉。實現了機器人的藍牙控制小車的轉向功能。如圖2、圖3所示

總結 ：機器人預期希望實現的通過紅外傳感器實現舵機的轉動、通過藍牙輸入實現對于機器人的控制和OLED顯示時間的變化都已經成功的完成了，在這基礎上還添加了PWM控制機器人前進速度的和藍牙輸入時間的功能，使機器人的功能更加全面。