基于51单片机的蓝牙控制小车的简单实现(有源代码，无图)

单片机

本帖最后由 lpstudy 于 2016-3-4 21:37 编辑

今天想跟大家聊聊最近在玩的事情。
上上周突然有了玩玩单片机的兴趣，于是在本论坛注册了一个账户，并共享了一些文章，同时也问了一些问题。

后加于2016-03-04：
此帖子现在有一个后续版本，实现了手机端的蓝牙程序控制小车运动以及接收小车状态并展示，链接地址：https://bbs.elecfans.com/forum.ph ... d&tid=544299&page=1
最初的想法是做一个红外遥控的装置，链接地址： https://bbs.elecfans.com/forum.ph ... d&tid=540165&extra=
我只需要前进和停止，二路遥控，想使用模拟电路搭建，但最后也没能完成，这个想法依然在，现在只能留带以后是否有想法再做了。

第二个想法是想做一个小车，小车的功能如下：前进，后退，转弯，遥控控制，自主智能运转。上某宝买了一个小车的底座(4驱动的，带电机)，买了两个L298N驱动模块用来驱动小车，买了蓝牙模块(HC05)用来充当遥控。

实践篇：
1，首先根据51单片机的最小系统的电路图，焊接了一个最小系统板，使用的STC89c52的单片机(晶振6Mhz，带复位电路，复位指示灯显示)，为了便于测试，又焊接了一个发光二极管连接一个I/O口，用于测试最小系统。
2，然后开始测试最小系统，不过我很多年没有用过keil和下载器了，就上网寻找了一下关于这方面的帖子，过程总结如下：

最小系统测试篇：
要测试最小系统，首先需要编译代码的工具(我用的keil)，下载代码到单片机的工具(stc-isp)，u***转ttl硬件设备(某宝上2块多钱买的)，串口调试助手(使用的是单片机多功能调试助手PortHelper.exe)，于是从网上下载了keil4破解版本，stc-isp下载软件，单片机多功能调试助手三个软件。
第一步：测试u***转ttl是否可用(就4个引脚，5v，GND， TX， RX)
打开串口调试助手，设置波特率，打开，发现打开失败，比较郁闷，为何呢？极有可能是串口号不对，于是打开我的电脑-》管理-》设备管理器，找到串口的条目，查看它的串口号，我的竟然是串口号12.于是设置串口号，重新打开，OK。如何测试u***转ttl呢？我的想法是如果发送数据的话，对应的tx引脚应该有信号，如果将TX和RX连接到一起，那么发送出去的应该自己可以接收到。我没有示波器，就简单的使用万用表量它的TX引脚的电压，点击发送按钮，发现TX引脚的电压有波动即可。
第二步：将u***转ttl的四个引脚接入到单片机的对应引脚即可(其实就是VCC接VCC，GND接GND，TX接RX，RX接TX)。没有采用外部供电，直接利用u***转ttl进行的5v供电
第三步：在keil中写代码，对单片机的某一个I/O进行翻转电平的操作，代码如下
***it LED=P0^0;
while(1){
LED = !LED
Delay10ms(100);
}
第四步：编译程序，生成HEX文件
第五步：打开stc-isp下载工具，选择单片机型号，hex程序位置，点击下载即可，如果识别了单片机的话，会出现给MCU重新上电的字样，这个时候只需要关闭再打开MCU的电源开关即可，就会出现烧写程序的过程。
最小系统测试篇遇到的问题，回忆篇：
51单片机的电源供电问题，忘了接单片机的VCC引脚了（如果是这方面的问题，就检查几个关键地方，vcc和地接好了吗，tx和rx接好了吗，晶振接好了吗，复位电路先不用管，我是使用的万用表一个个的量的）
晶振的电路没焊好（万用表搞定）
u***转ttl找不到串口（软件问题的话，容易解决，也有可能是u***转ttl硬件有问题，驱动没有安装成功，导致识别不了硬件）
第六步：用万用表量P0^0口，查看电压是否1秒一次变化即可。

3，蓝牙模块工作篇
从某宝上花了17大洋买了一个HC05蓝牙主从模块，有6个引脚(VCC,GND,TX,RX,AT,STATUS)，前4个引脚与u***转ttl的接法相同(注意RX，TX交叉接线接入到单片机)，AT和STatus引脚是我自己命的名字。 AT引脚高电平有效，用于蓝牙模块进入AT状态(所谓AT状态，即是其他程序可以通过它的引脚向蓝牙模块发送AT控制命令，例如设置波特率，查看版本号，设置主从模式)，AT引脚悬空默认为低电平。Status引脚用于显示配对的状态(配对成功输出高电平，未配对输出低电平)

蓝牙模块测试篇：
第一步：蓝牙模块既然包含串口，那么它应该可以跟u***转ttl直接连接，使用电脑向蓝牙模块发送命令。于是连接蓝牙模块与u***转ttl的对应引脚。
第二步：将AT引脚悬空，使用手机搜索周围的蓝牙设备，发现有HC05的蓝牙(因为这个蓝牙模块默认是从模块，可以被收到)
第三步：将AT引脚拉高电平，使其进入AT状态(按照文档描述，如果上电之后再置位AT，指示灯无变化，依旧是，如果上电之前拉高AT，指示灯转为1秒一次)，然后通过电脑串口发送AT+VERSION?(注意需要换行)查看版本号，使用AT+UART?查看波特率（默认9600，不带校验）
此文档有用： ATK-HC05-V11用户手册_V1.0.pdf
第四步：实验了一下，我的模块有问题，就是上电之前拉高AT，模块不接受AT命令，只有上电后拉高AT才有用，不过不影响使用。
第五步：将蓝牙模块和u***转ttl连接后，AT保持悬空，即蓝牙模块为从模块，手机安装蓝牙串口助手，打开手机蓝牙，然后搜索HC05，配对，然后打开手机端的蓝牙串口助手软件，向HC05发送消息，如果蓝牙模块工作正常，那么电脑端的串口调试助手应该收到手机发送的消息。同样的也可以通过电脑端发送消息，到手机端。
消息传递流程如下：手机端蓝牙串口助手 -> 手机蓝牙 ->空气  -> HC05蓝牙模块 -> USB转ttl模块 -> 电脑的串口调试助手，反过来也是可行的(注意线路连接方式都是RX与TX交叉连接)

蓝牙模块与单片机集成调试篇：
上面的测试已经证明了蓝牙模块是可以发送接收手机端消息的，现在开始将蓝牙模块与单片机的TX，RX接口连接起来，通过程序控制蓝牙模块与手机蓝牙进行沟通，从而达到利用手机蓝牙进行遥控的目的。

main函数如下，主要设置串口波特率，以及开启串口中断
//PCON:SMOD位默认为0，串行口波特率加倍位
PCON = 0x80;             //SMOD=1;

TMOD=0x20;       //8位自动加载计数器
//TH1=0xfd;  TL1=0xfd; for 11.0592MHZ and SMOD=0,
TH1 = 0xf3;//2400bps
TL1 = 0xf3;
TR1=1; // T1
//SCON: 0x50=SM0=0, SM1=1,REN=1
REN=1;
SM0=0;
SM1=1; //串口
EA=1; //中断
ES=1;

串口中断函数
void serial() interrupt 4
{
      char ***uf;
      ***uf=SBUF;
      switch (***uf)
      {
               case 'f': direc=4; break;
               case 'b': direc=5; break;
               case 'l': direc=6; break;
               case 'r': direc=7; break;
               case 's': direc=-1; break;
               default : LED = !LED; //LED为一个I/O引脚，控制发光二极管
      }
      RI=0;
}

遇到的问题：
利用手机给蓝牙HC05发送消息，如果不是switch中的几个case的话，那么LED灯会明暗变化，但是刚开始的测试却始终不如意。而后仔细查看了代码，并没有发现什么错误，后来怀疑是波特率的问题，因为我的晶振是6Mhz的，蓝牙模块的波特率是9600. 我手动计算了一下：
采用波特率倍频，那么计算如下 6*1000000*2 / 12 / 32 / 9600 = 3.255，取整为3. 然后使用3反代入到此式子中
6*1000000*2 / 12 / 32 /3 = 10416.7 与9600相差1000多，这个似乎差距太大了。我又尝试了其他几个参数，像4800,19200,38400都相差挺大的，估计就是这个原因。于是继续尝试，发现2400的话，相差不多。6*1000000*2/12/32/2400 = 13.02 ，然后使用13代入进去结果为2403.8，与2400的波特率相差很小，估计是可以用的。但是看蓝牙模块的文档，发现它说不支持2400的，我不甘心，就使用u***转ttl模块设置了一下2400，没想到AT命令还真的返回OK了，单片机程序也可以正常工作了。

4，小车驱动篇：
将两个L298N模块与单片机的P2口直接相连（小车4轮驱动，每个电机需要两个输入引脚，以及一个使能引脚，那就是12个引脚，我刚开始并不想支持调速的功能，因此使能引脚直接高电平了，就连接了8个I/O口）。注意L298N的GND引脚一定要和单片机的GND共地。

关于L298N：它的EN引脚用于使能，EN为高电平，才使能。另外两个输入引脚IN1,IN2根据电平的组合变化会有4种情况(00,10,01,11)，电机相应的在00和11停止(这个停止是带电的，类似于锁死的感觉)，在10正转，01反转。可以直接使用单片机的VCC和GND连接L298N的IN1和IN2，同时将EN端接VCC，看电机转不转就可以测试L298N模块了。

编写程序，控制轮子的正转，翻转，停止等。基本上就是以下的这种代码
void wheelForward(uchar which)
{
      switch(which)
      {
            case 1:
            {
                     wheel_1_1 = 0;
                     wheel_1_2 = 1;
                     break;
            }
            case 2:
            {
                     wheel_2_1 = 0;
                     wheel_2_2 = 1;
                     break;
            }
            case 3:
            {
                     wheel_3_1 = 0;
                     wheel_3_2 = 1;
                     break;
            }
            case 4:
            {
                     wheel_4_1 = 0;
                     wheel_4_2 = 1;
                     break;
            }
      }
}

遇到的问题：
问题1：刚开始L298N直接连接P0口，死活不转，而直接引出高低电平到某一个电机的IN1，IN2口，电机正常运转。于是猜测是I/O有问题，使用万用表测量，发现P0的I/O在输出高电平的时候，根本不是高电平，而后发了帖子，询问了一下才知道P0口在高电平是呈现高阻态的，需要外部焊接电路加上拉电阻才可工作。我不想焊接过多的电路，就将其I/O换到P2口，可以正常工作
帖子链接地址： https://bbs.elecfans.com/forum.ph ... 8&page=1#pid4108114
问题2：我使用的是路由器的9v直流电源，使用其带动两个L298N，同时将L298N的输出的一个5V高电平接到单片机上给单片机供电，启动4轮驱动，电机只会翁的一声，然后啥也没有，二轮驱动也不转。上网查看了不少资料，基本上都是电源功率过低，需要将单片机与L298N分别供电才可以。于是使用笔记本的u***口给单片机供电，使用9v直流电源给电机供电，比刚才好了一些，两轮可以转，但是4个轮子还是转不了。没办法，想到自己有一个小的卡片相机，有镍氢电池8节，然后上网买了一个电池盒，装上去，电机转的吼吼叫，同时L298N给单片机供电也没问题。
问题3：
关于L298N同时给单片机供电的问题，大家可以在启动轮子转动的时候量一量单片机的电源电压，会发现在电机启动的一刹那，单片机的电压有一个瞬时的拉低，这样单片机就会复位了。

5，蓝牙遥控小车汇总篇
第一步：部署小车，L298N，镍氢电池盒，蓝牙模块组装到一起
第二步：编写代码，本来可以使用EN口进行调速控制的，但是考虑到还需要使用额外的I/O口，就先不打算做了。
代码完成的功能：
小车前进，后退，停止，左转，右转
小车单个轮子的转动(用于测试)
小车当前状态的获取(用于后期给小车增加其他模块的时候，例如温度模块，就可以读取温度了)
小车命令帮助

代码思路：
首先完成单个轮子的控制
再完成小车的控制
再加入串口接收中断，收到不同命令，设置方向变量
main程序读取方向变量控制不同的方向

6，思路篇
一些比较有特点的思路：
思路1：一个棘手的问题想实现这样的功能：用户按键，小车才走，用户松开按键，小车停止。
我的想法如下：小车使用一个定时器T0，控制定时器的延时时间为100ms，用户每发送一个前进信号，小车会前进100ms，但是这100ms内小车还需要能够响应外部的命令。例如如果用户在t=0ms发送前进命令，然后在t=50ms发送左转命令，小车能够立刻左转，而不是继续前进100ms，然后才执行左转的命令。基本的代码思路是用户的每一个命令，都会重置timer0，timer0的超时中断函数会将小车停止。这样用户只要以连续的小于100ms间隔发送前进命令，小车就会一直前进，也就是说timer0的中断没有执行，如果用户间隔100ms还没有发送命令，那么小车停止。当前我使用的蓝牙串口助手它的按键不支持连续发送，只能按下松开手，才会发送消息，这样我现在就把时间间隔设置为1000ms，用户只要以小于1000ms的间隔连续按键，小车就会一直前进，如果不按键，小车会继续前进1000ms才会停止。后期打算找到蓝牙串口调试助手的源代码，修改它的源代码，设置成如果用户按下不丢，小车前进命令能够一直发送。
思路2： 既然有了手机蓝牙，那么小车再想展示一些状态信息，就没必要使用像1602,12864之类的东东了，直接定时发给手机蓝牙模块就OK了。我现在并没有实现定时发送，不过支持了命令获取的功能。当用户发送命令h到单片机，单片机会返回一个帮助界面，告知如何控制小车，例如"f"控制小车前进，"b"控制小车后退，当用户发送命令i到单片机，单片机会返回小车的一些状态信息，我当前只返回了一些简单的变量状态（后面想加入距离，温度，光敏都是可行的）。
思路3：有了蓝牙，这个小车就可以被我们随心所欲的控制了。你既可以推命令到单片机，控制它，你又可以把单片机内部的当前状态拉出来。单片机本身又可以定期将它的状态向你的手机进行推送。这个我感觉还是很好玩的，有了这个代码的基本框架，后面有可能的话像实现一个小车的扩展功能，加上红外对管让它不撞墙，加上超声波让它测距，加上麦克风让它向着声音跑，加上人体感应让它做一个跟屁虫，甚至于加上一个智能化点的程序，让它能够在一个屋子里随便的转悠，然后记录屋里的情况。还想做的是加入一个wifi模块，能将它的状态信息上传到路由器里面(手里有一个坏的路由器华为hg255d，正在修理中，还没有摸清楚如何修)，这样远在千里之外都可以访问小车上面传感器的情况了。还想加的是一个摄像头模块，不过单片机的处理能力有限，摄像头的解码对它是个大问题，估计很难办到(手头有优龙fs2401开发板，刚修好它的电源模块，正在研究中，不过前天它突然bios引导不起来了，也不知道是什么问题，关于这种arm的东西，还没有接触过，完全不懂刷bios，uboot等等的东西，看情况是要重新刷bios了)。