基于安卓手機遙控的智能車設計

郜東賢 袁麗麗 袁勝富 盧穎 王欣宇

摘要：本文采用STC89C52為主控芯片，分別通過WIFI和藍牙將手機PC端與單片機的通訊，進行遠程操控，實現(xiàn)前進、后退、坦克式轉(zhuǎn)彎、普通左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)等功能。WIFI控制主要指通過配置esp8266 AT指令模塊，連接手機端APP，即可在一定范圍內(nèi)進行精準操作。藍牙控制是通過藍牙地址配對、密碼校驗、預置指令和手機APP的設置，遠程遙控智能車。

關(guān)鍵詞：STC89C52單片機;手機APP;ESP8266 WIFI;HC-05藍牙

中圖分類號：TP23 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）10-0167-02

0 引言

智能小車是一個復雜而又龐大的系統(tǒng)，其控制核心是內(nèi)部的控制芯片。用多種傳感器來采集外部環(huán)境信息并將接收到的信息傳給主控制器，然后由控制器來控制其各個模塊執(zhí)行相應的動作。智能小車的制造成本相對來說比較低廉，在我們的日常生活中有著十分廣泛的運用。

藍牙和WIFI在智能設備的控制領(lǐng)域普及型較高，應用廣泛。在一定距離范圍內(nèi)，藍牙可實現(xiàn)點對點的遙控，其成本低廉，產(chǎn)量大;WIFI可實現(xiàn)遠距離控制，速度快，且WIFI可實現(xiàn)多人連線控制，手機只需下載APP，即可實現(xiàn)對小車的遙控，在智能遙控小車的玩具市場有著廣闊的前景，對智能車的開發(fā)有著及其重要的研究意義。

1 電路設計

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計見圖1，STC89C52RC是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，有靈巧的8位CPU和系統(tǒng)可編程Flash。其中電源模塊采用AMS1117-3.3V，兩節(jié)3.7V鋰電池，為單片機和WIFI模塊提供5V和3.3V，另外外擴4節(jié)3.7V的鋰電池，產(chǎn)生12V的直流電源。

為保證信息的匹配，可通過HC-05 AT指令修改BLUTOOTH設備的波特率，保持與STC89C52RC一致。

ESP8266 WIFI模塊是嵌入式WIFI模塊、體積小、功耗低，采用IEEE802.11協(xié)議，通過INTERNET網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)，實現(xiàn)用戶串口、以太網(wǎng)、WIFI之間的靈活轉(zhuǎn)換，如圖2所示。

STC89C52RC控制電機驅(qū)動模塊L298N，通過修改輸入端的邏輯電平，實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，從而控制小車的轉(zhuǎn)向。

2 軟件設計

本文采用KEIL C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，實現(xiàn)模擬串口初始化、串口中斷通信、模擬串口通信、模擬串口中斷溢出、智能車驅(qū)動等。具體流程圖如圖3所示。

定時計數(shù)器采用T0、T1，8位自動填充的方式2，波特率4800BPS，TH0=28-211

串口中斷通信：

void Send_Uart（u8 value）

{ ?ES=0; ? ? ? ? //關(guān)閉串口中斷

TI=0; ? ? ? ? //清發(fā)送完畢中斷請求標志位

SBUF=value; ? ? //發(fā)送

while（TI==0）; ? //等待發(fā)送完畢

TI=0; ? ? ? ? //清發(fā)送完畢中斷請求標志位

ES=1; ? ? ? ? //允許串口中斷

}

模擬串口通信：

void SendByte（unsigned char b）

{ unsigned char i=8;

TXD1=0;

TIMER_ENABLE（）;

TIMER_WAIT（）;

while（i--）

{if（b&1）TXD1=1; else TXD1=0; TIMER_WAIT（）; b>>=1; }

TXD1=1; TIMER_WAIT（）;TIMER_DISABLE（）;

}

智能車驅(qū)動：

if（i=='1'）//停止

{stop（）;}

if（i=='2'）//前進

{go（）;}

if（i=='3'）//左轉(zhuǎn)

{right（）;}

if（i=='4'）//右轉(zhuǎn)

{left（）;}

if（i=='5'）//坦克左轉(zhuǎn)

{tank_right（）;}

if（i=='6'）//坦克右轉(zhuǎn)

{tank_left（）;}

智能車直行時，四個電機方向相同，同時為正向;后退時，四個電機方向相同，同時為反相;45°左轉(zhuǎn)時，左邊一個輪子停止運動，右邊兩個輪子正向運動;45°右轉(zhuǎn)時，右邊一個輪子停止運動，左邊兩個輪子正向運動;90°左轉(zhuǎn)時，左邊兩個輪子停止運動，右邊兩個輪子正向運動;90°右轉(zhuǎn)時，右邊兩個輪子停止運動，左邊兩個輪子正向運動;360°左轉(zhuǎn)時，左邊兩個輪子反相運動，右邊兩個輪子正向運動;360°右轉(zhuǎn)時，右邊兩個輪子反相運動，左邊兩個輪子正向運動。

3 測試與結(jié)果分析

用于實現(xiàn)小車控制的客戶端APP是微軟公司研發(fā)的SPP軟件，畫面簡潔，操作易于上手，如圖4、圖5所示。只需要普通的網(wǎng)絡調(diào)試助手APP進行連接即可。

經(jīng)測試藍牙距離為50～100米，距離的長短隨障礙物的厚度遞減WIFI距離為400米以內(nèi)，當具有障礙物如墻時，距離縮減，詳見表1。

模擬串口采用中斷1，正常串口采用中斷4，當WIFI控制智能車時，藍牙可以進行阻斷和操作;當藍牙操作時，WIFI無法改變小車運行的一系列操作。其次，小車的速度由L298N的電壓控制調(diào)節(jié)，測得14.8伏、速度為2米/秒;10.8伏、速度為1米/秒;6.8伏、速度為0.5米/秒。

實際操作中，找到熱點esp8266，輸入密碼***********，連接成功;在手機端APP與ESP8266選擇的模式2相連接，IP設置為初始：192.168.4.1端口為預設值8080（可通過AT指令更改）。在手機客戶端操作一系列指令，可控前進，后退，停止，坦克左，坦克右等一系列功能。打開藍牙，進行匹配，連接，發(fā)送預置指令同時遙控智能車。