基于stm32f4的藍(lán)牙控制小車

ARM-STM32校園創(chuàng)新大賽項(xiàng)目報(bào)告題目：基于stm32f4的藍(lán)牙控制小車學(xué)校：中南民族大學(xué)指導(dǎo)教師：視頻觀看地址：/v_show/id_XNjA3NTE4MzU2.html

題目：基于stm32f4的藍(lán)牙控制小車關(guān)鍵詞：STM32F4LM2940-5.0L298NFBT06_LPDB藍(lán)牙串口通信android摘要“基于stm32f4的藍(lán)牙控制小車”是一個(gè)基于意法半導(dǎo)體與ARM公司生產(chǎn)的STM32F4DISCOVERY開發(fā)板的集電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電源管理模塊、stm32f4主控模塊、藍(lán)牙串口通信模塊、android控制端模塊。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊使用了兩個(gè)L298N芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)4路電機(jī)，使能端連接4路來(lái)自主控板的PWM波信號(hào)，8個(gè)輸入端接主控板的8個(gè)輸出端口；電源管理模塊使用了LM2940-5.0芯片進(jìn)行12V到5V的轉(zhuǎn)換，12V用于電機(jī)模塊的供電，5V用于藍(lán)牙模塊、傳感器等的供電；主控模塊采用了MDK編輯程序，然后下載到主控板，實(shí)現(xiàn)硬件與軟件的交互；藍(lán)牙串口通信模塊則是采用了FBT06_LPDB針插藍(lán)牙模塊，與主控板進(jìn)行串口通信，同時(shí)與android手機(jī)進(jìn)行通信；android控制端模塊是一個(gè)集開啟藍(lán)牙、搜索藍(lán)牙、控制小車等功能。用戶可以通過(guò)android控制端進(jìn)行控制小車的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)一些用戶需要的功能和服務(wù)。引言藍(lán)牙的創(chuàng)始人是瑞典愛(ài)立信公司，藍(lán)牙技術(shù)是一種無(wú)限數(shù)據(jù)與語(yǔ)音通信的開放性全球規(guī)范，它以低成本的近距離無(wú)線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動(dòng)設(shè)備通信環(huán)境建立一個(gè)特別連接。手機(jī)之間通過(guò)藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享成為常理，將手機(jī)變?yōu)檫b控器為人們的生活帶來(lái)無(wú)限方便。遙控小車在工業(yè)、國(guó)防、科研等領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛，例如說(shuō)：消防遙控小車、探測(cè)小車等。本文詳細(xì)闡述了使用藍(lán)牙通信的手機(jī)遙控小車前行、倒退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和停止等功能的軟硬件設(shè)計(jì)過(guò)程。系統(tǒng)方案該系統(tǒng)分為電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電源管理模塊、主控板、藍(lán)牙通信模塊、android控制端等5個(gè)模塊，如圖2.1所示：stm32f4stm32f4主控板電源管理模塊超聲波測(cè)距模塊藍(lán)牙通信模塊GPS導(dǎo)航模塊其它待擴(kuò)展模塊音頻輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊指示燈圖2.1系統(tǒng)模塊圖系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3.1.1L298N的封裝H橋電路雖然有著諸多的優(yōu)點(diǎn)，但是在實(shí)際制作過(guò)程中，由于元件較多，電路的搭建也較為麻煩，增加了硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。由于H橋電路有諸多的優(yōu)點(diǎn)，但是在實(shí)際制作過(guò)程中電路又比較麻煩，因此在本設(shè)計(jì)中我們采用H橋集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298。L298N的工作原理和以上介紹的H橋相同，引腳圖如圖3.1所示：圖3.1L298N封裝圖3.1.2L298N的原理圖設(shè)計(jì)L298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點(diǎn)是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A；額定功率25W。內(nèi)含兩個(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號(hào)影響的情況下允許或禁止器件工作有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測(cè)電阻，將變化量反饋給控制電路。使用L298N芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動(dòng)一臺(tái)兩相步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)。L298的參考電路圖如圖3.2所示。圖3.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路原理圖3.1.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)物1、控制板內(nèi)部帶5V邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片，不需要額外的5V供電。2、如果EN1、EN2、EN3、EN4不接PWM調(diào)速信號(hào)，次腳需要和對(duì)應(yīng)的管教短接。3、GND和12V接電機(jī)電源，其中12V可以接7V--24V電平，板子上的電源開關(guān)只是控制邏輯5V電平的開關(guān)，L298的12V電源不受此開關(guān)控制.4、輸出端和輸入端一一對(duì)應(yīng)，當(dāng)輸入端為5V時(shí)，輸出端也為高電平，輸入端為低電平時(shí)輸出亦為低電平。圖3.3L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)物圖3.2電源管理模塊3.2.1智能車電源設(shè)計(jì)要點(diǎn)電源是整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定工作的前提，因此必須有一個(gè)合理的電源設(shè)計(jì)，對(duì)于小車來(lái)說(shuō)電源設(shè)計(jì)應(yīng)注意兩點(diǎn)：1.與一般的穩(wěn)壓電源不同，小車的電池電壓一般在6-8V左右，還要考慮在電池?fù)p耗的情況下電壓的降低，因此常用的78系列穩(wěn)壓芯片不再能夠滿足要求，因此必須采用低壓差的穩(wěn)壓芯片，在本文中以較為常見(jiàn)的LM2940-5.0為例。2.單片機(jī)必須與大電流器件分開供電，避免大電流器件對(duì)單片機(jī)造成干擾，影響單片機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行?，F(xiàn)在各種新型的電源芯片層出不窮，各位讀者可以根據(jù)自己的需求自行選擇電源芯片，對(duì)于本設(shè)計(jì)應(yīng)該主要注意穩(wěn)壓壓差和最大輸出電流兩個(gè)指標(biāo)能否滿足設(shè)計(jì)要求。3.2.2低壓差穩(wěn)壓芯片LM2940簡(jiǎn)介L(zhǎng)M2940系列是輸出電壓固定的低壓差三端端穩(wěn)壓器；輸出電壓有5V、8V、10V多種；最大輸出電流1A；輸出電流1A時(shí)，最小輸入輸出電壓差小于0.8V；最大輸入電壓26V；工作溫度-40～+125℃；內(nèi)含靜態(tài)電流降低電路、電流限制、過(guò)熱保護(hù)、電池反接和反插入保護(hù)電路。同時(shí)LM2940價(jià)格適中而且較容易購(gòu)買，非常適合在本設(shè)計(jì)中使用。LM2940-5.0封裝和實(shí)物如圖3.4所示。圖3.4LM2940封裝和實(shí)物圖如圖3.5所示，采用兩路供電，這樣可以使用其中一路單獨(dú)為STM32F4discovery電路板供電，指示燈等供電。另外一路提供L298N、舵機(jī)、藍(lán)牙的工作電壓，L298N的驅(qū)動(dòng)電壓由電池不經(jīng)任何處理直接給出。舵機(jī)可以用6V供電，也可以直接用5V供電。圖3.5電源模塊原理圖如圖3.6中的PCB圖：圖3.6電源模塊PCB圖圖3.7是運(yùn)用腐蝕液自制的電源管理模塊，具有12v\5v的供電模塊，可同時(shí)給電機(jī)模塊和主控板（STM32DISCOVERY）供電：圖3.7電源管理模塊實(shí)物圖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4．1主控板程序設(shè)計(jì)4.1.1main程序設(shè)計(jì)主函數(shù)主要分為延遲時(shí)間初始化、串口接收模塊程序、電機(jī)初始化三部分。主函數(shù)的流程圖如圖4.1所示：圖4.1主函數(shù)流程圖主函數(shù)程序代碼如下：intmain(void){delay_init(168);//延遲時(shí)間初始化uart_init(9600);//串口初始化Direction(1);//電機(jī)初始化delay_ms(10);//延遲10msprintf("welcometocontrolthesmartcar!:\n\r");//輸入語(yǔ)句while(1);}4.1.2串口接收模塊程序主控板接收到藍(lán)牙從串口傳來(lái)的數(shù)據(jù)后存入Res變量，然后通過(guò)分支程序來(lái)選擇執(zhí)行前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和停止等功能。該模塊的程序流程圖如圖2所示：圖2串口接收程序流程圖4.1.3修改PWM輸出值程序該程序是基于“4_PWM的實(shí)現(xiàn)”中的程序改編的。代碼如下：voidChange_PWM(intduty1,intduty2,intduty3,intduty4){ SCB->AIRCR=0x05AF00;//中斷優(yōu)先級(jí)分組搶占：響應(yīng)=3:1RCC->AHB1ENR|=(1<<2);//打開GPIOC時(shí)鐘GPIOC->MODER|=0x000AA000;//pc6789第二功能，推挽輸出GPIOC->OSPEEDR|=0x000FF000;//輸出速度為100mGPIOC->PUPDR|=0x00055000;//上拉GPIOC->AFR[0]|=0x22000000;//pc6789的第二功能為AF2GPIOC->AFR[1]|=0x00000022;RCC->APB1ENR|=(1<<1);//打開TIM3時(shí)鐘TIM3->PSC=83;//對(duì)84M時(shí)鐘進(jìn)行84分頻，使得計(jì)數(shù)頻率為1MTIM3->ARR=10000;//周期為10msTIM3->EGR|=1;//產(chǎn)生一次更新時(shí)間TIM3->CCMR1|=0x6060;//PWM模式1TIM3->CCMR2|=0x6060;//PWM模式2TIM3->CCR1=duty1;//1路PWMTIM3->CCR2=duty2;//2路PWMTIM3->CCR3=duty3;//3路PWMTIM3->CCR4=duty4;//4路PWMTIM3->CCER|=0x1111;//使能比較輸出TIM3->CCMR1|=0x0808;//啟動(dòng)預(yù)裝載TIM3->CCMR2|=0x8080;TIM3->CR1|=1;//開始計(jì)時(shí)}4.1.4設(shè)置電機(jī)轉(zhuǎn)向程序改程序?qū)㈦姍C(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的8個(gè)輸入端口接到了主控板的8個(gè)GPIO口，通過(guò)推挽輸出，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向，代碼如下：voidDirection(intdirection){SysTick_Config(SystemCoreClock/1000);//時(shí)鐘中斷設(shè)為1ms RCC->AHB1ENR|=0x00000005;//使能GPIOA和GPIOD時(shí)鐘RCC->APB2ENR|=(1<<14);//使能syscfg時(shí)鐘if(direction==0){GPIOA->MODER&=0xffff0000;//設(shè)置PA0，1，2，3為輸出GPIOA->MODER|=0x00005555;GPIOA->OTYPER&=0xFFFFff00;//設(shè)置PA0，1，2，3為推挽輸出GPIOA->OSPEEDR&=0xffff0000;//設(shè)置PA0，1，2，3的輸出速度為100MGPIOA->OSPEEDR|=0x0000ffff;SYSCFG->CMPCR=0x00000001;//使用IO補(bǔ)償單元GPIOA->PUPDR&=0xffffff00;//設(shè)置PA0，1，2，3無(wú)上拉，無(wú)下拉GPIOA->BSRRH=0x00ff;//復(fù)位GPIOA_BSRRH寄存器GPIOA->BSRRL=0x0055; } else {GPIOA->MODER&=0xffff0000;//設(shè)置PA0，1，2，3為輸出GPIOA->MODER|=0x0000005555;GPIOA->OTYPER&=0xFFFFff00;//設(shè)置PA0，1，2，3為推挽輸出GPIOA->OSPEEDR&=0xffff0000;//設(shè)置PA0，1，2，3的輸出速度為100MGPIOA->OSPEEDR|=0x0000ffff;SYSCFG->CMPCR=0x00000001;//使用IO補(bǔ)償單元GPIOA->PUPDR&=0xffffff00;//設(shè)置PA0，1，2，3無(wú)上拉，無(wú)下拉GPIOA->BSRRH=0x00ff;//復(fù)位GPIOA_BSRRH寄存器GPIOA->BSRRL=0x00AA;}}4.2android客戶端程序設(shè)計(jì)4.2.1控制界面的布局控制界面主要運(yùn)用了線性布局、相對(duì)布局和表格布局。整體采用線性布局，局部采用相對(duì)布局，而控制按鈕采用了表格布局?？刂平缑娴牟季秩鐖D4.1所示：圖4.1控制界面的布局4.2.2布局的代碼如下：<?xmlversion="1.0"encoding="utf-8"?><LinearLayoutxmlns:android="/apk/res/android"android:layout_width="wrap_content"android:layout_height="fill_parent"android:orientation="vertical"><RelativeLayoutandroid:id="@+id/container"android:orientation="vertical"android:layout_width="fill_parent"android:layout_height="fill_parent"><RelativeLayout android:layout_width="fill_parent" android:layout_height="wrap_content" android:id="@+id/edit_bottombar" android:layout_alignParentBottom="true"><Buttonandroid:id="@+id/btn_disconnect" android:layout_width="65dp" android:layout_height="wrap_content" android:layout_alignParentLeft="true" android:text="斷開"/> <Buttonandroid:id="@+id/btn_msg_send" android:layout_width="65dp" android:layout_height="wrap_content" android:layout_alignParentRight="true" android:text="發(fā)送"/> <EditText android:id="@+id/MessageText" android:layout_width="98dp" android:layout_height="wrap_content" android:layout_toRightOf="@+id/btn_disconnect" android:hint="說(shuō)點(diǎn)什么呢?" android:textSize="15dip" /> </RelativeLayout> <ListView android:id="@+id/list" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:layout_above="@id/edit_bottombar" android:layout_below="@id/container" android:layout_weight="1.0" android:divider="#ffc6c6c6" android:scrollingCache="false" android:visibility="visible"/> <TableLayout android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content"> <TableRow android:id="@+id/tableRow1" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content"> <Button android:id="@+id/button1" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:text="Button" android:visibility="invisible"/> <Button android:id="@+id/start" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:layout_marginRight="0dp" android:text="start" android:width="120px"/> </TableRow> <TableRow android:id="@+id/tableRow2" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="0dp" android:layout_weight="1"> <Button android:id="@+id/left" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:layout_marginRight="0dp" android:text="left" android:width="120px"/> <Button android:id="@+id/stop" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:text="stop" android:width="120px"/> <Button android:id="@+id/right" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:text="right" android:width="120px"/> </TableRow> <TableRow android:id="@+id/tableRow3" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content"> <Button android:id="@+id/button2" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:text="Button" android:visibility="invisible"/> <Button android:id="@+id/back" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:text="Back"/> </TableRow> </TableLayout></RelativeLayout></LinearLayout>4.2.3android客戶端的界面如圖4.2所示：圖4.2android控制界面4.2.4發(fā)送按鈕的代碼sendButton=(Button)findViewById(R.id.btn_msg_send);sendButton.setOnClickListener(newOnClickListener(){@OverridepublicvoidonClick(Viewarg0){//TODOAuto-generatedmethodstubStringmsgText=editMsgView.getText().toString();//獲取編輯框內(nèi)的內(nèi)容if(msgText.length()>0){ sendMessageHandle(msgText);//發(fā)送編輯框的內(nèi)容給串口 editMsgView.setText("");//清空編輯框 editMsgView.clearFocus();//closeInputMethodManagerInputMethodManagerimm=(InputMethodManager)getSystemService(Context.INPUT_METHOD_SERVICE); imm.hideSoftInputFromWindow(editMsgView.getWindowToken(),0);}elseToast.makeText(mContext,"發(fā)送內(nèi)容不能為空！",Toast.LENGTH_SHORT).show();}});4.2.5控制按鈕的代碼以左轉(zhuǎn)按鈕為例：sendButton=(Button)findViewById(R.id.left);sendButton.setOnClickListener(newOnClickListener(){@OverridepublicvoidonClick(Viewarg0){StringmsgText="1";//發(fā)送左轉(zhuǎn)命令“l(fā)”if(msgText.length()>0){sendMessageHandle(msgText);//發(fā)送“l(fā)”給串口 editMsgView.setText("");//清空編輯框editMsgView.clearFocus();//closeInputMethodManagerInputMethodManagerimm=(InputMethodManager)getSystemService(Context.INPUT_METHOD_SERVICE);imm.hideSoftInputFromWindow(editMsgView.getWindowToken(),0);}elseToast.makeText(mContext,"發(fā)送內(nèi)容不能為空！",Toast.LENGTH_SHORT).show();}});系統(tǒng)創(chuàng)新自從有了智能手機(jī)，機(jī)器人的應(yīng)用也就多了一個(gè)新的方向：手機(jī)控制機(jī)器人。2005年日本第二大電信運(yùn)營(yíng)商KDDI和機(jī)械制造商IBeeKK聯(lián)合推出了第一款手機(jī)控制機(jī)器人。當(dāng)然了，想要操縱這種機(jī)器人，你首先需要使用KDDI網(wǎng)絡(luò)，并且用戶的手機(jī)上，本身還需要帶有藍(lán)牙功能，然后再通過(guò)KDDI提供BREW方式下載機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)程式和控制系統(tǒng)。不過(guò)這種機(jī)器人的價(jià)格卻相對(duì)高昂，預(yù)售市價(jià)約合人民幣15000元。隨著Android系統(tǒng)技術(shù)的普及，可以做個(gè)基于Android的客戶端，在小車上裝個(gè)接收藍(lán)牙信號(hào)的FBT藍(lán)牙接收模塊，然后就可以通過(guò)客戶端發(fā)送藍(lán)牙信號(hào)，來(lái)對(duì)藍(lán)牙小車進(jìn)行控制控制，其接收可達(dá)15米，完全能適應(yīng)對(duì)小車的要求。其中這個(gè)FBT藍(lán)牙接收模塊是低耗能，這樣就把更多的能量用在小車的驅(qū)動(dòng)上。小車需要很大的馬力和很好的靈活性以應(yīng)對(duì)不同的地形。這輛車的車輪使用四驅(qū)的直流電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)的，用PWM波來(lái)控制小車的速度，可以很方便的更改其速度，有主控板通過(guò)推挽輸出來(lái)控制電機(jī)的翻轉(zhuǎn)以讓車子進(jìn)行后退的速度。這樣就可以勝任對(duì)小車的要求。評(píng)測(cè)與結(jié)論首先，給電源模塊上12v的電源，然后打開電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊開關(guān)，同時(shí)將主控板的供電端連接到電源管理模塊。然后，在android手機(jī)上安裝“藍(lán)牙通信”應(yīng)用程序后，打開該APP，然后選擇“允許打開藍(lán)牙”。點(diǎn)擊設(shè)備列表中的“開始搜索按鈕”，在設(shè)備列表中選擇藍(lán)牙模塊的名字進(jìn)行連接。 完成上述工作以后，就可以在手機(jī)上通過(guò)按下“start”、“l(fā)eft”、“stop”、“right”、“back”通過(guò)藍(lán)牙給小車發(fā)送“前進(jìn)”、“左轉(zhuǎn)”、“停止”、“右轉(zhuǎn)”、“后退”5個(gè)命令。小車可以解析命令輕松進(jìn)行前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和停止。附錄圖6-1作品成果1圖6-2作品成果2目錄TOC\o"1-2"\p""\h\z\u第一章總論 11.1項(xiàng)目概況 11.2研究依據(jù)及范圍 31.3主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 41.4研究結(jié)論及建議 4第二章項(xiàng)目建設(shè)的背景和必要性 62.1項(xiàng)目建設(shè)的背景 62.2項(xiàng)目建設(shè)的必要性 8第三章項(xiàng)目服務(wù)需求分析 11第四章項(xiàng)目選址與建設(shè)條件 134.1選址原則 134.2項(xiàng)目選址 134.3建設(shè)條件 144.4項(xiàng)目建設(shè)優(yōu)勢(shì)條件分析 15第五章建設(shè)方案 185.1建設(shè)規(guī)模與內(nèi)容 185.2總體規(guī)劃設(shè)計(jì) 195.3建筑方案 245.4結(jié)構(gòu)方案 265.5給水工程 275.6排水工程 295.7電氣設(shè)計(jì) 315.8暖通設(shè)計(jì) 345.9項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度 35第六章節(jié)能措施 376.1

設(shè)計(jì)依據(jù) 376.2節(jié)能措施 37第七章環(huán)境影響分析 PAGEREF