基于stm32运用无线蓝牙模块远端控制小车(附件)【字数：7303】
摘 要本文的小车基于STM32，设计了一款通过蓝牙遥控的小车系统。为小车的PID算法、蓝牙远程通信、超声波测距等问题，本文采用的是keil开发环境，开发系统程序控制STM32。通过蓝牙串口使小车和手机进行通信，并进行远程无线控制，并在手机上显示小车的超声波测距信息。通过使用的是TB6612模块，驱动两个直流减速电机。电机采用120齿轮减速比，并带有AB相编码器。在速度控制方面，对小车PID闭环速度控制。小车整体结构简洁，软件系统完善，可以根据用户指令做出相应车身控制并采集小车自身信息，在自动行驶过程中通过PID算法保持车身速度稳定。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 轮式机器人的发展现状 1
1.3 本课题的主要研究内容及意义 3
第二章 遥控小车的控制系统设计 5
2.1 遥控小车硬件系统的构成 5
2.2 小车整体设计结构 5
第三章 各硬件模块设计 7
3.1 STM32F103RCT6电路设计 7
3.2 TB6612电机驱动模块 7
3.3 碳刷直流减速电机 8
3.4 AB相编码器 8
3.5 HC05蓝牙模块 9
3.6 超声波测距模块 10
第四章 嵌入式软件系统设计 12
4.1 软件系统总体控制流程 12
4.2 PWM调速设计 13
4.3 PID算法设计 14
4.4 超声波测距设计 15
4.5 串口传输设计 16
第五章 安卓APP设计 17
5.1 APP Inventer的用法介绍 17
5.2 安卓APP主界面设计 21
5.3 蓝牙模块与APP通信 21
第六章 总结 23
致谢 24
参考文献 25
附录一 电路原理图 26
附录二 实物图 27
附录三 程序 28
第一章 绪论
1.1 引言
如今，机器人正在向小型化和移动化发展，越来越多种类的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
移动机器人出现，改变了机器人的发展进程，让机器人领域开始专注于可以为人类提供更多服务和更加便捷的移动机器人。
随着科技的发展，遥控技术也逐渐趋向于小型化和简洁化，遥控元件也从集成电路改进为目前常用的单片机微型电路。使得移动机器人和遥控相结合，使得人们可以在远距离对移动机器人进行控制，提高了目前研究的移动机器人的整体灵活性和可控制性。
轮式机器人是一种高效率的工作机器人，由于它载重大和效率高的特点，被广泛用于工业生产、农业、运输行业、服务行业，并且它具有很高的稳定性，使得未来移动机器人将会遍及世界各个行业和工作中[1]。
1.2 轮式机器人的发展现状
轮式机器人分为单轮机器人和多轮机器人，多轮机器人有两轮移动机器人、三轮及四轮移动机器人。
单轮滚动机器人最早由美国一所大学设计。它采用的行进方式，是利用类似陀螺的运动方式，使得机器人在各种环境和状态下，也可以保持很高的灵活性。
单轮移动机器人最主要的用途在于对较小空间进行搜索和勘察。它最大的特点在于它只有一个轮子。还有一种特殊的球型机器人，它具有特殊的运动方式，在运动时，整个机器人身体会进行滚动。单轮滚动机器人在未来的很多领域都有很大的作用，由于拥有水陆两栖能力的单轮滚动机器人可以适应沙滩和沼泽的环境，可以用于援救和探索；外形纤细的单轮滚动机器人是比较受欢迎的一种单轮机器人，大多是用于在比较狭窄的地形中进行行动。
但是单轮滚动机器人也存在着一些问题：对于机器人的不方便进行环境感知和整体姿态获取；单轮机器人在静态和动态的状态下，机器人运动程序和算法不容易设计，使得机器人不方便控制。单轮滚动式移动机器人外观图，如图11所示。
图11 单轮机器人外观图
有两种常见的两轮机器人，一种是前后两轮机器人，还有一种比较常见，类似于市场上的平衡车，这种是左右双轮的两轮移动机器人。自行车机器人是一种新型的平衡智能机器人，整个机器人的身体比较瘦，最大的特点是可以在原地进行转弯，机器人的结构比较简单，类似于自行车，运动方式也和自行车类似，计划未来将在各种环境复杂的地方可能会采用自行车机器人，但是该类机器人到目前为止还是只存在于实验室。
这是一种比较经典的平衡机器人结构，机器人的左右两边相互对称，并且在机器人左右两边身体的下方，分别装有一个电机，并可以进行单独驱动和控制，依靠两个电机的差速，对机器人进行转动控制，实现左右转向，但无法保证其平衡性。
在1996年，日本研制出了一款机器人。该机器人采用倒立钟摆结构的结构，左右两边分别装有两个编码器的独立驱动轮，机器人内部采用陀螺仪传感器，用来测量机器人的倾角角速度。该机器人可以在平地上保持平衡，并可以像双轮平衡机器人一样可以正常行驶和转向。机器人由陀螺仪对机身姿态进行感知，并通过算法和编码器对车身的姿态进行调节，保持车身的平衡，并对两个轮子进行控制，并且通过闭环系统提供精确的车速校准，改变两个轮子的转速差以实现小车的转向。两轮平衡机器人的外观图，如图12所示。
图12 两轮机器人外观图
在各个行业和机器人领域，三轮和四轮机器人较为普遍，尤其是对于轮式机器人来说，三轮机器人和四轮机器人更加广泛得到应用。因为三轮和四轮的结构，使得机器人可以在平地上保持平衡，并且控制上优于其他结构机器人。三轮和四轮机器人具有很多价格以及效率上的优势，被广泛用于各个行业进行运输、服务、生产工作。如今，机器人领域有很多对三轮机器人和四轮移动机器人的研究，涉及机器人的结构、系统、运动控制、定位、导航、反馈以及PID控制等相关技术。该类机器人也是汽车发展出的衍生品，但对未来智能汽车的发展起到了促进作用。四轮机器人外观图，如图13所示[2]。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 轮式机器人的发展现状 1
1.3 本课题的主要研究内容及意义 3
第二章 遥控小车的控制系统设计 5
2.1 遥控小车硬件系统的构成 5
2.2 小车整体设计结构 5
第三章 各硬件模块设计 7
3.1 STM32F103RCT6电路设计 7
3.2 TB6612电机驱动模块 7
3.3 碳刷直流减速电机 8
3.4 AB相编码器 8
3.5 HC05蓝牙模块 9
3.6 超声波测距模块 10
第四章 嵌入式软件系统设计 12
4.1 软件系统总体控制流程 12
4.2 PWM调速设计 13
4.3 PID算法设计 14
4.4 超声波测距设计 15
4.5 串口传输设计 16
第五章 安卓APP设计 17
5.1 APP Inventer的用法介绍 17
5.2 安卓APP主界面设计 21
5.3 蓝牙模块与APP通信 21
第六章 总结 23
致谢 24
参考文献 25
附录一 电路原理图 26
附录二 实物图 27
附录三 程序 28
第一章 绪论
1.1 引言
如今，机器人正在向小型化和移动化发展，越来越多种类的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
移动机器人出现，改变了机器人的发展进程，让机器人领域开始专注于可以为人类提供更多服务和更加便捷的移动机器人。
随着科技的发展，遥控技术也逐渐趋向于小型化和简洁化，遥控元件也从集成电路改进为目前常用的单片机微型电路。使得移动机器人和遥控相结合，使得人们可以在远距离对移动机器人进行控制，提高了目前研究的移动机器人的整体灵活性和可控制性。
轮式机器人是一种高效率的工作机器人，由于它载重大和效率高的特点，被广泛用于工业生产、农业、运输行业、服务行业，并且它具有很高的稳定性，使得未来移动机器人将会遍及世界各个行业和工作中[1]。
1.2 轮式机器人的发展现状
轮式机器人分为单轮机器人和多轮机器人，多轮机器人有两轮移动机器人、三轮及四轮移动机器人。
单轮滚动机器人最早由美国一所大学设计。它采用的行进方式，是利用类似陀螺的运动方式，使得机器人在各种环境和状态下，也可以保持很高的灵活性。
单轮移动机器人最主要的用途在于对较小空间进行搜索和勘察。它最大的特点在于它只有一个轮子。还有一种特殊的球型机器人，它具有特殊的运动方式，在运动时，整个机器人身体会进行滚动。单轮滚动机器人在未来的很多领域都有很大的作用，由于拥有水陆两栖能力的单轮滚动机器人可以适应沙滩和沼泽的环境，可以用于援救和探索；外形纤细的单轮滚动机器人是比较受欢迎的一种单轮机器人，大多是用于在比较狭窄的地形中进行行动。
但是单轮滚动机器人也存在着一些问题：对于机器人的不方便进行环境感知和整体姿态获取；单轮机器人在静态和动态的状态下，机器人运动程序和算法不容易设计，使得机器人不方便控制。单轮滚动式移动机器人外观图，如图11所示。
图11 单轮机器人外观图
有两种常见的两轮机器人，一种是前后两轮机器人，还有一种比较常见，类似于市场上的平衡车，这种是左右双轮的两轮移动机器人。自行车机器人是一种新型的平衡智能机器人，整个机器人的身体比较瘦，最大的特点是可以在原地进行转弯，机器人的结构比较简单，类似于自行车，运动方式也和自行车类似，计划未来将在各种环境复杂的地方可能会采用自行车机器人，但是该类机器人到目前为止还是只存在于实验室。
这是一种比较经典的平衡机器人结构，机器人的左右两边相互对称，并且在机器人左右两边身体的下方，分别装有一个电机，并可以进行单独驱动和控制，依靠两个电机的差速，对机器人进行转动控制，实现左右转向，但无法保证其平衡性。
在1996年，日本研制出了一款机器人。该机器人采用倒立钟摆结构的结构，左右两边分别装有两个编码器的独立驱动轮，机器人内部采用陀螺仪传感器，用来测量机器人的倾角角速度。该机器人可以在平地上保持平衡，并可以像双轮平衡机器人一样可以正常行驶和转向。机器人由陀螺仪对机身姿态进行感知，并通过算法和编码器对车身的姿态进行调节，保持车身的平衡，并对两个轮子进行控制，并且通过闭环系统提供精确的车速校准，改变两个轮子的转速差以实现小车的转向。两轮平衡机器人的外观图，如图12所示。
图12 两轮机器人外观图
在各个行业和机器人领域，三轮和四轮机器人较为普遍，尤其是对于轮式机器人来说，三轮机器人和四轮机器人更加广泛得到应用。因为三轮和四轮的结构，使得机器人可以在平地上保持平衡，并且控制上优于其他结构机器人。三轮和四轮机器人具有很多价格以及效率上的优势，被广泛用于各个行业进行运输、服务、生产工作。如今，机器人领域有很多对三轮机器人和四轮移动机器人的研究，涉及机器人的结构、系统、运动控制、定位、导航、反馈以及PID控制等相关技术。该类机器人也是汽车发展出的衍生品，但对未来智能汽车的发展起到了促进作用。四轮机器人外观图，如图13所示[2]。
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