基于安卓手机蓝牙遥控智能小车

基于安卓手机蓝牙遥控智能小车

鲁毅 刘傲迪 陈建 程振

宿州学院机械与电子工程学院

安徽省宿州市 234000

摘要：遥控小车是玩具市场一种很常见的玩具,但是每个小车都有自己特定的遥控器,原装遥控器坏了便很难再与其它型号的小车进行匹配。现在手机使用十分普遍, 如果利用手机这个平台,通过软件编程,可以很方便的在一个硬件平台实现多种小车的遥器。蓝牙，是一种支持短距离通信的无线电技术；我们可以通过手机蓝牙来控制我们的玩具小车。

关键词：手机蓝牙；Appinventor；单片机；智能小车

1 引言

随着家用电器的越来越普及和人们生活节奏的加快，人们对电器的依赖性进一步提高，对电器的功能要求也进一步增大。现有每个普通家庭中的遥控器包括空调遥控器、电视遥控器、DVD 遥控器、汽车遥控器、门窗遥控器等，门类繁多且不通用，而另一方面，手机已成为人人必备的工具，如果可以用我们必备的手机去遥控所有这些家用电器，可摆脱将来对专用红外遥控面板的依赖，一机在手，万物尽在掌握之中。因此，本设计先阐述一种手机对智能遥控车的控制方案，利用本系统的控制模块可扩展至对所有家电的控制”。^[1][2]

2 基本原理

通过手机蓝牙遥控小车行走的软件、硬件设计。手机蓝牙作为客户端,小车上的蓝牙模块HC-06作为服务端。客户端采用Appinvontor 开发环境,c语言编程,服务端采用单片机控制。设计以手机控制平台、蓝牙通讯模块、电机驱动模块等硬件模块组成的遥控小车。^[3]实现小车的前进、后退、前左转弯、前右转弯、后左转弯、后右转弯等实时控制功能。

3 模块原件介绍

3.1 蓝牙模块

作为取代数据电缆的短距离无线通信技术，蓝牙支持点对点以及点对多点的通信，

以无线方式将家庭或办公室中的各种数据和语音设备连成一个微微网（Pico－net），几个微微网还可以进一步实现互联，形成一个分布式网络（scatter－net），从而在这些连接设备之间实现快捷而方便的通信。本文介绍蓝牙接口在嵌入式数字信号处理器OMAP5910上的实现，DSP对模拟信号进行采样，并对A/D变换后的数字信号进行处理，通过蓝牙接口传输到接收端，同样，DSP对蓝牙接收到的数字信号进行D/A变换，成为模拟信号。^[4]

蓝牙信号的收发采用蓝牙模块实现。此蓝牙模块是公司最近推出的遵循蓝牙V1.1标准的无线信号收发芯片，主要特性有：具有片内数字无线处理器DRP、数控振荡器，片内射频收发开关切换，内置ARM7嵌入式处理器等。接收信号时，收发开关置为收状态，射频信号从天线接收后，经过蓝牙收发器直接传输到基带信号处理器。基带信号处理包括下变频和采样，采用零中频结构。数字信号存储在RAM（容量为32KB）中，供ARM7处理器调用和处理，ARM7将处理后的数据从编码接口输出到其他设备，信号发过程是信号收的逆过程，此外，还包括时钟和电源管理模块以及多个通用I/O口，供不同的外设使用。它的主机接口可以提供双工的通用串口，可以方便地和PC机的RS232通信，也可以和DSP的缓冲串口通信。^[5]

3.2 Appinventor手机开发软件

手机APP开发我用Appinventor作为编写工具。这种开发方式可以更快的根据用户的想法设计一个demo，对于我这种没有进行过专业培训的人，简直是一种福利。它的特点就是简单的示例快速上手。Appinventor开发界面如图一所示，里面基本功能都可以实现，开发设计人员需要多熟悉开发历程即可。

3.3 L298N电机驱动模块

底盘和最小系统确定好了后，小车还是跑不起来----缺少电机驱动。单片机的IO是驱动不了电机的，因此我选用的是L298N电机专用驱动芯片，L298N电机通过单片机

的I/O输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作。

L298N电机驱动模块性能特点: 1、可实现电机正反转及调速。2、启动性能好，启动转矩大。3、工作电压可达到36V, 4A。4、可同时驱动两台直流电机。5、适合应用于机器人设计及智能小车的设计。

图1：Appinventor设计界面

4 系统设计

4.1 主控电路

AT89C52单片机，是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器。采用 USB 接口线5V 电源供电：充电宝、电脑 USB 接口等均能满足设计电源的需求。此外，该单片机具备 27个IO 端口，每个I/O 口驱动能力均可达到20mA，无需专用编程器可通过串口直接下载用户程序，数秒即可完成一片。设计端口数量也足以满足设计需求，无需外扩 IO 端口，节省了成本、降低了设计的难度。

4.2 电源电路

两节18650锂电池，一节是3.7V，通过电池盒串联在一起，电压一共7.4V，用以驱动L298N的供电，使之输出5V，让单片机正常运行。

蓝牙模块的接口需要3.3V的供电才能保证正常运行。仅需要数据传输时，系统构架时应尽量采用串行接口（TTL电平）。

4.3机械结构的搭建

搭建电路过程中要考虑机械结构的搭建，一个良好的机械结构能够取得事半功倍的效果，将各个传感器融合构建，不仅能够保证信号和数据接收与发送的准确性，还能使得蓝牙小车更加美观且方便。首先利用单片机搭建总体电路，在搭建的同时只要留出蓝牙模块。购买亚克力板，对比车轱辘比例，用激光裁处需要的大小，这样既能节省大量的时间，也能保证整体结构符合要求。

5 数据处理

单片机接受上位机蓝牙串口发送的消息，并执行相应的动作，从而让小车达到要求；实现电脑通过串口控制蓝牙，然后用手机蓝牙操控小车，实现小车的前进、后退、前左转弯、前右转弯、后左转弯、后右转弯等实时控制功能。

6 主程序设计

程序基本流程总框图如图二所示，将12最小系统板、蓝牙模块搭建完成并设计好机械结构。熟悉蓝牙模块的作用以及相应的源码，分阶段完成实现各个模块的功能。首先，将12最小系统板连接蓝牙模块，让上位机通过蓝牙与之通信，改写蓝牙指令代码使得数据能够稳定并将灵敏度设置在合理范围内，上位机可以控制小车运行；然后，通过Appinventor手机开发软件设计一个符合项目需求的手机APP，建立手机APP与单片机的通信连接。最后，整合模块，直接用手机APP直接控制小车的运行，完成实验需求。^{[6] [7]}

7结束语

通过对本设计的研究,将手机app通过蓝牙与单片机建立通信,最终实现了带反馈的闭环可控系统,提高了遥控小车的智能化，也增加了使用人群的便捷性。
本设计逻辑简单、可靠性好,设计理念新颖，我希望可以通过这个设计让智能小车走进现代社会的千家万户,让智能小车走向各个领域，题材具有广泛的应用情景。

图2：模块流程图

参考文献

[1] 朱昭华.浅析蓝牙技术[J].电声技术,2018,42(4):70-72.

[2] 王莹.浅谈蓝牙技术应用及其发展展望[J].黑龙江科技信息,2011(14):90.

[3] 吴昊,胡博.通信中的蓝牙技术[J].魅力中国,2018,(33):242.

[4] 张琪琪.探究蓝牙技术的原理及应用[J].中国新通信,2018,20(23):98-99.

[5]林满山.浅谈蓝牙技术的发展现状和前景[J].黑龙江科技信息,2016,(14):165-165.

[6]卢微.蓝牙技术的应用分析[J].科技风,2016,(23):59.

[7]洪贝,姜学鹏,章思宇.基于蓝牙的安全连接与传输研究综述[J].科学与信息化,2018,(22):8.

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