合肥工业大学-蓝牙智能遥控小车-竺定舟

1、合肥工业大学第二届及首届安徽省MSP430低功耗单片机应用设计大赛作品报告题 目： 蓝牙智能遥控小车 学 校： 合肥工业大学 平 台：MSP430F5529 Launchpad 参赛队成员名单：姓名学校学院联系方式邮箱竺定舟合肥工业大学医学工程学院于康龙合肥工业大学医学工程学院Yamlong3题 目： 蓝牙智能遥控小车 关键词： MSP430F5529 Launchpad L298N双直流电机 WYC模块光耦H206测速传感器 HC-06蓝牙通信模块 OLED液晶显示器 摘要（中英文） 随着物联网的兴起，Android手机以其独有的开放性优势正在为我们提供更多优质便捷的技术成果。本课题研究的是

2、基于安卓手机蓝牙控制的智能小车设计，基于手机平台,借助于蓝牙技术,设计和实现了一种无线遥控小车新的解决方案。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。实现小车的前进、后退、左转弯、右转弯等实时控制功能。为遥控玩具小车的设计提出了一种新的思路,同时可以为将来智能家居的遥控设计提供一定的参考意义。 ABSTRACTWith the rise of the Internet of Things, Android phones with its unique advantage of being open for us to provide more quality an

3、d convenient technological achievements. The research is based on the Android mobile phone Bluetooth controlled smart car design, based on mobile platforms, by means of Bluetooth technology, design and implementation of a wireless remote control car new solutions. Control platform designed for mobil

4、e phones, Bluetooth communication module, motor drive modules and other hardware modules remote control car. Realize the car forward, backward, turn left , turn right after the other real-time control functions. For the remote control toy car design presents a new way of thinking, and can for the fu

5、ture smart home remote control designed to provide some reference value目录第1章 引言 1.1 背景 1.2 目的和关键技术第2章 系统方案 2.1 设计构思 2.2 系统框图第3章 系统硬件设计 3.1 单片机最小系统 3.2 蓝牙控制系统模块 3.3 电机驱动模块 3.4 测速模块 3.5 LED显示模块第4章 系统软件设计 4.1 软件设计关键代码 4.2 软件设计流程图第5章 系统创新第6章 评测与结论 6.1 系统测试方法及所达指标 6.2 总结与体会第7章 附录 第一章 引言1.1 背景： 遥控小车是玩具市场一

6、种很常见的玩具,但是每个小车都有自己特定的遥控器,原遥装遥控器坏了很难与其它型号的进行匹配。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控器。蓝牙,是一种支持短距离通信的无线电技术。则可以通过手机蓝牙来控制我们的玩具小车。 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

7、红外遥控面板的依赖，一机在手，万物尽在掌握之中。因此，我们设计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 目的和关键技术 本次我们研究的是基于安卓手机蓝牙控制的智能小车设计，基于手机平台,借助于蓝牙技术,设计和实现了一种无线遥控小车新的解决方案。设计以手机控制平台、蓝牙通讯模块、电机驱动模块、测速模块、OLED显示模块等硬件模块组成的遥控小车。实现小车的前进、后退、前左转弯、前右转弯等实时控制功能，并通过OLED12864液晶显示器实时显示小车的速度和运动方向。 因此，我们首先要搭建一个手机蓝牙通信平台，通过蓝牙系统模块实现与小车的通信，其次要选择合适

8、电源给驱动模块和单片机供电，并将测速模块测得的数据通过单片机分析处理显示在LED显示器上。最后，蓝牙模块的搭建，以及各个模块之间的衔接和功能的最终实现是本次的技术难点。 第2章 系统方案2.1 设计构思 通过查找资料进行方案论证和选择，确定出该系统的整体构成。本设计是以MSP430F5529单片机为核心，以设置手机界面来设置前进、后退、左转、右转、停止等功能。单片机控制电机驱动来控制电机的正反转以实现小车的前进、后退、左转、右转、停止。HC-06为蓝牙接收模块，通过与手机端的蓝牙进行连接配对，从而接收从手机端发送过来的动作指令。接收到的指令再传递给单片机，单片机通过分析传递过来的指令不同，而跳

9、转到不同的子程序来控制电机驱动，从而实现小车的前进、后退、左转、右转、停止等不同的动作。电源提供给驱动板5V直流电，单片机电源由驱动板提供，以并联的形式与驱动板相连接以保证单片机能正常供电，LED显示模块和蓝牙模块都由单片机提供电源。测速码盘可以检测小车轮子运动速度并将信号反馈到单片机上，并由单片机CPU处理后将信号传输到LED显示器上，从而让我们直观的了解小车实时运行速度。电源的选择电源给单片机及电机驱动等使用5V直流电的器件提供电源，供系统正常工作。方案一：用变压器降压经整流桥整流和7805稳压后给系统供电。变压器相对比较重，但他的电路稳定，适宜长时间供电。能做到交流电供电正常时就能给系统

10、正常供电。但在交流电失电时系统会停止工作，这时的时钟也会停止走时。在重新供电时系统会重启，从而造成原先设置的数据丢失。故此方案存在漏洞，不适宜使用。方案二：使用交流电和干电池混合给系统供电。在交流电不失效的情况下由交流电转5V直流电供电，在交流电失效情况下由干电池供电。这样就能解决运行成本过高或者在交流电失效时丢失原先设置数据的问题。方案三：使用干电池给系统供电。干电池供电能让系统稳定的工作，时钟的走时不受交流电的影响。干电池的价格相对交流电而言较贵，用干电池单独供电会造成使用成本提高的问题。但综合情况考虑到小车要前进、后退、左转、右转等问题，因此不可能采用交流电源来供电，最终决定两个电源都采

11、用干电池供电比较合理，因此采用方案三提供电源。LED显示器的选择 由于1602LED显示器的所需的数据传输线比较多，但是开发板没有可用的完整的端口，经过仔细查阅各类显示器及比较它们之间的优劣，最终我们选择显示分辨率更高所需传输线少的OLED12864液晶显示器。2.2 系统框图 通过查找资料进行方案论证和选择，可以确定出该系统的整体构成，本系统的系统框图如图: 系统框图 第三章 系统硬件设计 整个系统由六个模块构成：电源电路、单片机最小系统、电机驱动模块、蓝牙模块、LED显示模块、测速模块。电源电路主要由4节干电池组成，给整个系统供电以确保各个系统能正常运作。单片机最小系统部分是整个系统的智能

12、控制部分，也是整个系统的核心部分。其他各模块是小车各功能的具体展现。3.1 单片机最小系统 单片机的最小系统就是让单片机能正常工作并发挥其功能时所必须的组成部分，也可理解为是用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对于MSP430F5529 Launchpad单片机，包含微处理器、存储器、定时器、比较器、ADC、GPIO等。如下是该单片机结构框图：3.2 蓝牙控制系统模块本模块分主机和从机，主机能和从机配对通信，从机与从机之间或主机与主机之间不能通信，从机能和电脑、手机等的蓝牙配对通信，购买时默认为从机。我们在做智能小车控制时，蓝牙模块主要是实现接收从手机端发送过来的指令，所以我们需要的是从机

13、模块。蓝牙串口在模块功能上，偶数命名的互相兼容，从机命名的也互相兼容，也就是说，HC-04与HC-06，HC-03与HC-05在功能上是兼容的。HC-04与HC-06是比较早的版本，用户不可以自己切换主机或者从机，AT指令集很少，包括修改蓝牙名（限于从机），修改密码，修改波特率，询问版本号等几个基本功能。在本次设计中我们只需实现简单的通信，因此选用HC-06模块。HC-06模块只记忆最后一次配对过的从机，并只与该从机配对，直到KEY（26脚）高电平触发时放弃记忆，26脚默认应该为低电平。AT命令集如下1、测试通讯发送：AT（返回OK，一秒左右发一次） 返回：OK2、改蓝牙串口通讯波特率发送：A

14、T+BAUD1 返回：OK1200 发送：AT+BAUD2 返回：OK24001-12002-24003-48004-96005-192006-384007-576008-9-A-B-C-不建议用在超过的波特率，信号的干扰会使系统不稳定。设置超过后用电脑无法使用，要用单片机编程于高于才能使用此波特率和重新发AT命令设低波特率用AT命令设好波特率后，下次上电使用不需再设，可以掉电保存波特率。3、改蓝牙名称发送：AT+NAMEname 返回：OKname参数name：所要设置的当前名称，即蓝牙被搜索到的名称。20个字符以内。例：发送AT+NAMEbill_gates 返回OKname这时蓝牙名称改

15、为bill_gates，参数可以掉电保存，只需修改一次。PDA端刷新服务可以看到更改后的蓝牙名称。4、改蓝牙配对密码发送：AT+PINxxxx 返回：OKsetpin参数xxxx：所要设置的配对密码，4个字节，此命令可用于从机或主机。从机则是适配器或手机弹出要求输入配对密码窗口时，则手工输入此参数就可以连接从机。主机则是在用主蓝牙模块连数码相机时，数码相机是从机，找到相机的配对密码，再设入主蓝牙模块，则主蓝牙模块就可以自动连接相机。例：发送AT+PIN8888 返回OKsetpin这时蓝牙配对密码改为8888，模块在出厂时的默认配对密码是1234。参数可以掉电保存，只需修改一次。蓝牙模块电路图

16、： 3.3 电机驱动模块 一、 L298N型驱动器的原理及应用 L298是SGS公司的产品，比较常见的是15脚Multiwatt封装的L298N，内部同样包含4通道逻辑驱动电路。可以方便的驱动两个直流电机，或一个两相步进电机。L298N芯片可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。L298N可接受标准TTL逻辑电平信号VSS，VSS可接457 V电压。4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为2546 V。输出电流可达25 A，可驱动电感性负载。1脚和15脚下管的发射极分别单

17、独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。L298可驱动2个电动机，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接电动机，本实验装置我们选用驱动两台台电动机。5，7，10，12脚接输入控制电平，控制电机的正反转。EnA，EnB接控制使能端，控制电机的停转。其驱动原理图如图所示：L298 驱动电路原理图 OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接两个电机。IN1、IN2、IN3、IN4引脚从单片机输入控制电平，控制电机的正反转，ENA、ENB接控制使能端，控制电机的停转。 L298N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，输入引脚与输出引脚的

18、逻辑关系图：IN1IN2IN3IN4左电机右电机电动车运动状态1010正转正转前行1001正转反转左转1011正转停以电机为中心左转0110反转正转右转1110停正转以电机为中心右转0101反转反转后退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。2、 直流电机实物连接图3、 直流电机原理图 3.4 测速模块 槽型光耦也称作直射式光电传感器或对射式光电开光，其工作原理是经过对红外发射光的阻断和导通，在红外接收管感应出的电流变化来实现开和关的判别。槽型

19、光耦通常也称作槽式光电开关通常是U型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并构成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了检测到的开关量信号。槽式光电开关比较安全可靠的合适检测高速变化，区分透明与半透明物体。1、 测速模块原理图 3.5 LED显示模块 OLED12864显示模块显示屏为128列、64行，使用1片有64行输出的行驱动器和2片列驱动控制器，其中每片列驱动器有64路输出。行驱动器与MCU没有关系，只要提供电源就能产生驱动信号和同步信号，模块的外部信号仅与列驱动器有关。列驱动器内置6464位显示存储器，RAM被分为 8页，每页8行;显示屏上各像素点显示状态与显

20、示存储器各位数据一一对应，显示存储器的数据直接作为图形显示的驱动信号，为“1”显示，为“0”不显示。其原理图如下所示： 第四章 系统软件设计4.1 蓝牙智能小车主控软件总体框图4.2 软件设计流程图第5章 系统创新 本项目是借助手机平台的蓝牙智能遥控小车，相比普通小车其创新点可归纳如下3方面： 1.蓝牙控制系统是本项目的最大亮点，借助手机的蓝牙功能，并设计成普通的android应用软件，来控制小车的运动。运用蓝牙功能不仅便于推广和应用，而且为新一代家电的控制提供新的设想。 2.运用WYC槽型光耦H206测速模块，实时测出小车的速度。 3.运用OLED液晶显示器实时显示小车运行的速度，更加客观的显示小车的运动状态。 第六章 评测与结论 6.1 系统测试方法及所达指标 通过现场用android手机测试，打开手机蓝牙应用软件，通过蓝牙将手机与小车上的蓝牙系统模块连接，通过手机上