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蓝牙小车毕业设计

社会实践调查报告

题目：蓝牙小车

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摘要

随着物联网的兴起，Android手机以其独有的开放性优势正在为人们提供更多优质便捷的技术成果。本课题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。本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。完成小车的进、后退、加减速、左转、右转、停止等基本运动功能。也为现在的其他小车设计提出了一种新的思路，并且让智能家居的生活成为现实更加进了一大步。完成了通过手机上的蓝牙功能来控制小车行走的软、硬件设计。手机蓝牙作为客户端，小车上的蓝牙模块HC-05作为服务端。客户端采用Eclipse开发环境，JAVA编程，服务端采用单片机控制。双方通过串口进行通信，单片机驱动直流电机控制小车行动。实验结果表明，小车可以接收手机遥控信号并灵活地进行前行、倒退、加减速、左转、右转和停止等功能。

关键词Andriod 蓝牙智能小车智能手机STC15F2K60S2单片机

第1章绪论

随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。遥控小车起源于美国，由于政府对无线遥控小车研发的资助以及相关资助的推动作用，日本、美国、德国等工业大国在遥控小车技术上占据着明显优势。我国的无线遥控小车研究工作始于20世纪中后期，在国家的863、973等技术发展计划的重点支持下，国内已大范围地进行无线遥控小车的研究。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校

也都很重视该题目的研究，但是与国际先进还存在一定的差距。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的。设计的智能电动小车能够实现无线遥控，串口通讯。无线遥控实现方法包括蓝牙、红外、射频几种，其中蓝牙技术具有一定优势，目前在信息家电方面应用正在铺设。各种家电共用遥控，并可组网与公众互联网相接，共享有用信息。目前蓝牙技术实现无线遥控的短板在于传输距离短和芯片价格高方面。但随着科技发展，这些问题正在逐步得以解决。无线遥控机器人有着广阔的应用前景。

第2章方案的比较与论证

2.1 总体方案设计

图2-1 总体方案设计威海卫生365

本设计是以STC15F2K60S2单片机为核心，以通过手机APP上的按钮或者重力感应来控制小车前进、后退、加减速、右转、左转、停止等功能。通过单片机控制电机驱动进而来控制电机的正反转以实现小车的前进、后退、加减速、右转、左转、停止。HC-05为本设计采用的蓝牙接收模块，通过与手机端上的蓝牙进行匹配，通过小车上的蓝牙模块接收从手机端发送过来的动作指令，把接收到的指令再传递给单片机，单片机通过分析处理传递过来的指令不同，而运行不同的子程序来控制电机驱动，进而实现小车的前进、后退、加减速、左转、右转、停止等不同的动作。电源部分由7.2V的电池升压到12V给电机供电，通过稳压芯片将7.2V电压稳定在5V以后再供给MUC。总体方案如图2-1。

2.2 MUC的选择人口国情教育

STC15F2K60S2单片机单时钟/及其周期可达1T，具有3路CCP/PWM/PCA，8路高速10位A/D转换，内置2K字节的大容量SRAM，2组超高速异步串行通信端口SPI，针对多串行口通信/电机控制/强干扰场合。基于这些优点和功能对于蓝牙小车来说足够用，所以最终我们选择了STC15F2K60S2单片机。

2.3 无线模块方案设计

无线控制是为了能够实现对智能车的远程遥控，使小车可以在遥控状态下代替人类完成一些危险项目。目前短距离无线数据传输技术主要有两大类，一类是基于IrDA红外无线通信技术，另一类是基于ISM(Industrial Scientific Medical)频段射频通信技术。较为主流的几种通信技术之间既存在着相互竞争，但又在某些实际应用领域内相互补充、相互配合，究竟选择何种技术更优越，需要由具体的工作环境来决定。表2-1所示为四种短距离无线通讯技术主要性能参数。

表2-1几种典型无线传输方案比较

通过表2-1可以看出，他们在近距离通讯领域都可以提供可靠的通信服务，但是同时他们的应用有着各自的技术架构的限制。在以上的几种中，我们最终选择了蓝牙无线传输方式。

2.4 驱动模块方案设计

2.4.1驱动方案

方案一：串电阻调速系统。旋转变流系统由交流发电机拖动直流电动机实现变流，由发电机给需要调速的直流电动机供电，调节发电机的励磁电流即可改变其输出电压，从而调节电动机的转速。改变励磁电流的方向则输出电压的极性和电动机的转向都随着改变，所以G-M系统的可逆运行是很容易实现的。该系统需要旋转变流机组，至少包含两台与调速电动机容量相当的旋转电机，还要一台励磁发电机，设备多、体积大、费用高、效率低、维护不方便等缺点。且技术落后，因此搁置不用。

方案二：静止可控整流器。简称V-M系统。V-M系统是当今直流调速系统的主要形式。它可以是单相、三相或更多相数，半波、全波、半控、全控等类型，可实现平滑调速。V-M系统的缺点是晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难。它的

另一个缺点是运行条件要求高，维护运行麻烦。最后，当系统处于低速运行时，系统的功率因数很低，并产生较大的谐波电流危害附近的用电设备。

方案三：脉宽调速系统。采用晶闸管的直流斩波器基本原理与整流电路不同的是，在这里晶闸管不受相位控制，而是工作在开关状态。当晶闸管被触发导通时，电源电压加到电动机上，当晶闸管关断时，直流电源与电动机断开，电动机经二极管续流，两端电压接近于零。脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation），简称PWM。脉冲周期不变，只改变晶闸管的导通时间，即通过改变脉冲宽度来进行直流调速。

PWM调速系统有下列优点：

论正当防卫

（1）由于PWM调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得脉动很小的直流电流，电枢电流容易连续，系统的低速运行平稳，调速范围较宽，可达1：10000左右。由于电流波形比V-M系统好，在相同的平均电流下，电动机的损耗和发热都比较小。

（2）同样由于开关频率高，若与快速响应的电机相配合，系统可以获得很宽的频带，因此快速响应性能好，动态抗扰能力强。

（3）由于电力电子器件只工作在开关状态，主电路损耗较小，装置效率较高。方案：根据以上综合比较，以及本设计中设计要求和直流电机调速的发展方向，本设计选用了方案三。

2.4.2 驱动电路的选择

刚开始我们为了方便选择了ST公司的一款集成芯片L298N驱动，主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；额定功率25W。内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载。但是在实际使用中我们发现其发热严重。通过分析原因并多次试验，初步得出了L298N发热的原因：首先，L298N瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A，压降可达1V，本身消耗的功率就很大，其散热片普遍比较小，易造成发热现象。驱动小电机或者电流较小的步进电机，尚不明显；而满电流驱动就会造成发热。其次，一些电机直流内阻很低，甚至可以低到零点几欧姆，好多L298N板子没有恒流控制，易造成超负载现象，所以几十秒就能感觉到L298N发热。所以最终我们选择了用MOS管自己搭建H桥来驱动电机。

2.5 车模的选择

图2-2 车模

我们选择了一款越野型的车模，它由一个直流无刷电机提供四动力，通过连接轴带动四个轮同时转动，四个轮子上都带有一个大弹簧西陵网校起到减震的作用，能使车模在复杂的地形运动。电机旁边是一个舵机他通过控制前轮来控制转向。车模如图2-2。

第3章硬件电路的设计

3.1蓝牙模块

为了缩短开发周期我们选择了图3-1的蓝牙模块。蓝牙HC05是主从一体的蓝牙串口模块，简单的说，当蓝牙设备与蓝牙设备配对连接成功后，我们可以忽视蓝牙内部的通信协议，直接将将蓝牙当做串口用。当建立连接，两设备共同使用一通道也就是同一个串口，一个设备发送数据到通道中，另外一个设备便可以接收通道中的数据。

图3-1 蓝牙模块

在使用之前我们必须医生哥波子对蓝牙模块进行AT设置。这里我们使用较简单的一种方法进行设置，利用USB转TTL对蓝牙模块进行设置。

设置方法：

（1）蓝牙与USB转串口模块连接方式，RXD-TX TXD-RX VCC-VCC GND-GND。

（2）按住HC05左上角的黑按钮，再进行接线通电，指示灯间隔2秒闪烁一次，表示进入AT模式。如果指示灯连续闪烁很快，说明在工作模式，未进入AT模式。

（3）当蓝牙模块state灯变为慢闪，则表明已经进入AT模式。（将蓝牙模块与转串口模块对插，用跳线将AT对应的引脚接VCC）这时候将转串口模块接入电脑，打开超级终端或者串口调试助手便可以开始设置AT模式。打开串口调试助手，测试AT指令，到相应串口号后，注意两点，1、设置AT模式的波特率为38400 2、输入指令后加上回车后换行，发送后返回OK。

（4）在框中输入AT指令。更多的AT指令可以在网上到。

AT+ORGL 恢复出厂设置

AT+NAME=XXX 修改蓝牙模块名称为XXX

AT+ROLE=0 蓝牙模式为从模式

AT+CMODE=1 蓝牙连接模式为任意地址连接模式，也就是说该模块可以被任意蓝牙设备连接

AT+PSWD=1234 蓝牙配对密码为1234

3.2主控板电路