单片机应用技术-基于51单片机的智能小车设计与开发 课件 项目17：智能小车无线透传遥控

单片机应用技术APPLICATIONTECHNIQUESFORMICROCONTROLLER《微控制器应用技术》课程团队模块六：串行通信技术应用项目17：智能小车无线透传遥控项目17：智能小车无线透传遥控无线传输方案WiFi技术支持高速传输，覆盖范围广（约100米），支持多设备连接，适合需要传输多媒体数据的场景，但功耗较高，需要外接电源保障持续运行，且模块成本相对较高；（a）WiFi模块（b）蓝牙模块（c）Zigbee模块Zigbee技术功耗低、抗干扰强，支持网状拓扑结构，可实现多设备协同通信，适用于工业集群控制，但协议复杂，开发难度较大；蓝牙技术则以低功耗、低成本、低延迟为优势，传输距离适中（约10米，新版本可扩展至300米），支持点对点稳定通信，且与手机、平板等移动设备兼容性好，开发难度低，非常适合智能小车的短距离远程控制场景。项目17：智能小车无线透传遥控无线传输方案未来，协议融合（如蓝牙+WiFi双模）将进一步提升遥控系统的灵活性与可靠性。本项目选择HC-05蓝牙模块作为无线通信核心，它基于BluetoothSpecificationV2.0协议，支持AT指令配置，可灵活设置设备名称、配对密码、波特率等参数，主控芯片为CSR的BC417，数据传输速率可达3Mbps，完全满足控制指令的传输需求。选择蓝牙方案，既贴合小车的短距离控制场景，又平衡了开发难度、成本和功耗，这体现了工程设计中“按需选型”的核心思维——技术方案不是越先进越好，而是要贴合场景、平衡性能与成本，就像工业生产中，不同的通信需求会对应不同的传输技术，精准匹配才是最优解。项目17：智能小车无线透传遥控串口通信原理随着嵌入式计算机系统和通用式计算机系统的广泛应用，单片机与个人计算机或单片机与单片机之间的互联通信的应用场景越来越多。按照数据传输方式，计算机系统的数据通信可以分为并行通信与串行通信两种方式。并行通信：通常使用多条数据线将数据字节的各个位同时传送，每一位数据都需要一条传输线，此外还需要一条或几条控制信号线。并行通信相对传输速度快、效率高。但由于传输线较多，长距离传送时成本高，一般用于系统内部。串行通信：将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线上逐个传送。一次只能传送一位，对于一个字节的数据，至少要分8位才能传送完毕。串行通信传输线少，长距离传送时成本低，一般用于外部通信。项目17：智能小车无线透传遥控串口通信原理按照数据传输的方向及时间关系可分为单工、半双工和全双工。单工半双工全双工数据传输仅能按一个固定方向传输，不能反向传输。数据传输可双向传输，但不能同时传输。数据传输可同时进行双向传输。项目17：智能小车无线透传遥控串口通信原理同步通信通过一条同步时钟线，加到收发双方，使收、发双方达到完全同步。异步通信收、发双方使用各自的时钟控制数据的发送和接收，这样可省去连接收、发双方的一条同步时钟信号线，使得异步串行通信连接更加简单易实现。项目17：智能小车无线透传遥控串口通信原理在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元叫码元，单位时间内通过信道传输的码元数称为码元传输速率，简称波特率，其单位是波特（Baud，symbol/s），波特率是传输通道频宽的指标。波特率是衡量串行通信速率的重要指标。比特率是指每秒钟传送二进制数的信号数（即二进制数的位数），单位是bps（bitpersecond）或写成b/s（位/秒）。比特率又称“二进制位速率”，俗称“码率”，表示单位时间内传送比特的数目，用于衡量数字信息的传送速度。在单片机串行通信中，传送的信号是二进制信号波特率与比特率数值上相等，但意义不一样。单位采用bps。波特率比特率项目17：智能小车无线透传遥控串口通信原理在串行通信中，往往要对数据传送的正确与否进行校验。校验时保证传输数据准确无误的关键。常用的有奇偶校验、代码和校验和循环冗余码校验等方法。（1）奇偶校验串行发送数据时，数据位尾随1位奇偶校验位（1或0）奇校验数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为奇数偶校验数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为偶数。数据发送方与接收方应一致。在接收数据帧时，对“1”的个数进行校验，若发现不一致，则说明数据传输过程中出现了差错，则通知发送端重发。项目17：智能小车无线透传遥控串口通信原理在串行通信中，往往要对数据传送的正确与否进行校验。校验时保证传输数据准确无误的关键。常用的有奇偶校验、代码和校验和循环冗余码校验等方法。（2）代码和校验（3）循环冗余码校验（CRC）代码和校验是发送方将所发数据块求和或各字节异或，产生一个字节的校验字符（校验和）附加到数据块末尾。接收方接收数据时同时对数据块（除校验字节）求和或各字节异或，将所得结果与发送方的“校验和”进行比较，如果相符，则无差错，否则即认为在传输过程中出现了差错。循环冗余码校验纠错能力强，容易实现。该校验是通过某种数学运算实现有效信息与校验位之间的循环校验，常用于对磁盘信息的传输、存储区的完整性校验等。是目前应用最广的检错码编码方式之一，广泛用于同步通信中。项目17：智能小车无线透传遥控智能小车无线透传遥控硬件电路设计项目17：智能小车无线透传遥控智能小车无线透传遥控硬件电路设计蓝牙模块与单片机的接口电路设计单片机与电机驱动的接口电路设计HC-05与MCU的主要接线HC-05_TXD→P0.0HC-05_RXD→P0.1TB6612FNG直流电机驱动板与MCU的主要接线通道A：AIN1→P2.4AIN2→P2.0PWMA→P2.3通道B：BIN1→P2.5BIN2→P2.6PWMB→P2.2项目17：智能小车无线透传遥控智能小车无线透传遥控硬件电路设计HC-05蓝牙模块配置配置完成后，模块需断电重启1.“AT+NAME=SmartCar”设置设备名称为“SmartCar”2.“AT+PSWD=1234”设置配对密码为“1234”3.“AT+UART=9600,0,0”设置波特率为9600bps、1位停止位、无校验位项目17：智能小车无线透传遥控智能小车无线透传遥控硬件电路设计1234一是电源滤波，在蓝牙模块和电机驱动模块的电源引脚两端并联0.1μF去耦电容，滤除电源中的高频噪声，避免干扰通信信号二是布线规范，蓝牙模块与单片机的通信线应尽量短而直，远离电机驱动模块等强干扰源，减少电磁干扰三是接口保护，在电机驱动模块的输出端并联续流二极管，保护模块免受电机反向电动势的损坏四是供电稳定，电机运行时电流较大，需选用容量足够的锂电池，如12V2200mAh，避免因电压跌落导致单片机或蓝牙模块工作异常。硬件设计中还有几个关键注意事项项目17：智能小车无线透传遥控智能小车无线透传遥控软件程序编写串口初始化模块流程整个项目的软件采用模块化设计，分为四大核心模块串口初始化模块蓝牙数据收发模块指令解析模块电机驱动模块01020304程序模块化设计的优势在于结构清晰、便于调试和维护。每个模块专注于实现特定功能，最后通过接口整合，提高开发效率和代码复用性。项目17：智能小车无线透传遥控串口初始化程序也可以直接写成S3CON=0x50第一步：配置串口控制寄存器S3CON=0x10

→工作在方式0，8位UART，波特率可变，允许串口3接收；S3CON|=0x40→

选择定时器3作为波特率发生器。项目17：智能小车无线透传遥控串口初始化程序第二步：配置定时器T4T3M|=0x02→时钟1T模式，系统时钟不分频T3H=0xFE、T3L=0xC8→系统时钟12M时，波特率为96009600=T3溢出率/4;→T3溢出率=38400;T3溢出率=12000000/(65536-初值)；初值=65536-（12000000/38400）=65224;65524→0xFEC8→T3H=0xFE、T3L=0xC8。推荐使用能够和定时器溢出率整除的时钟频率项目17：智能小车无线透传遥控串口初始化程序第三步，开启定时器3T4T3M|=0x08→启动定时器3第四步，开启总中断和串口3接收中断EA=1

→开启总中断IE2|=0x08→开启串口3接收中断蓝牙数据收发程序项目17：智能小车无线透传遥控蓝牙模块数据收发采用中断方式：1.将通过蓝牙模块接收到的指令，传递给receive变量，并将发送标志send_flag置1；2.再通过蓝牙模块将执行完的指令回传，并携带执行完毕的OK字符。也可以通过采用查询方式实现蓝牙模块数据收发，查询方式实现简单、占用CPU资源少，适合数据量小、实时性要求不高的场景。项目17：智能小车无线透传遥控指令解析和电机驱动程序第一步：将接收到的字符存储到接收数组；第二步：当接收数组长度达到设置的最大数据长度时，启动解析流程；第三步：清空接收数组和接收计数索引，为下一次接收做准备；第四步：调用相应函数

，驱动小车。如，当接收到“M1”时，解析出动作码为“1”，校验码正确，调用前进函数Car_Forward(20)，驱动小车前进；同时调用蓝牙模块回传1和OK给手机。项目17：智能小车无线透传遥控智能小车无线透传遥控系统仿真调试项目17：智能小车无线透传遥控智能小车无线透传遥控实物功能测试实物功能测试步骤第一步，模块通信测试，打开蓝牙调试APP，测试蓝牙模块与手机通信是否正常；第二步，指令执行测试，发送前进、后退等指令，观察小车是否执行相应动作，动作是否准确；第三步，双向通信测试，观察手机是否接收到单片机回传的“1OK”“2OK”等响应信息；第四步，抗干扰测试，在小车周围有其他蓝牙设备或电磁干扰的环境下，测试指令传输的可靠性，观察是否出现指令丢失或误执行；第五步，稳定性测试，连续发送指令30分钟，观察小车是否持续稳定工作，无死机、卡顿现象。项目17：智能小车无线透传遥控智能小车无线透传遥控实物功能测试实物测试中可能遇到的问题及解决方案1.蓝牙连接失败，检