第16课 蓝牙遥控智能车#

16.1 项目介绍:#

在之前的课程中,我们学习了如何使用红外线遥控器来控制智能车。虽然红外遥控很方便,但它有一个缺点:必须对准接收头,且距离有限。

在这节课中,我们将升级我们的智能车,使用**蓝牙(Bluetooth)**技术进行控制。蓝牙是一种无线通信技术,可以让手机和智能车在没有物理连接的情况下“对话”。

在这个项目中:

  • 控制端(主机):你的智能手机。我们需要在手机上安装一个专用的蓝牙APP。

  • 被控制端(从机):装有蓝牙模块的智能车。

通过手机APP上的按钮,我们可以发送指令给智能车,让它前进、后退、转弯,甚至可以在车头的8x16 LED点阵屏上显示相应的箭头图案,非常酷!

16.2 工作原理与流程图:#

通信流程

  • 1. 配对连接:手机蓝牙搜索并连接到智能车上的蓝牙模块。

  • 2. 发送指令:当你按下手机APP上的按钮时,APP会向蓝牙模块发送一个特定的字符(例如按下“前进”发送字符 F)。

  • 3. 接收处理:智能车上的Arduino通过串口(Serial)接收到这个字符。

  • 4. 执行动作:程序判断收到的字符是什么,然后控制电机驱动板让车轮转动,同时控制LED点阵屏显示对应的图案。

调试步骤

在编写正式代码前,我们需要知道手机APP发出的每个按钮对应什么字符。

  • 1. 先取下蓝牙模块(防止上传代码时干扰串口)。

  • 2. 将测试代码上传到Arduino。

  • 3. 连接蓝牙模块,打开串口监视器,设置波特率为 9600。

  • 4. 用手机APP连接蓝牙,按下不同按钮,观察串口监视器收到的字符。

按钮功能对照表

经过测试,我们整理了手机APP按钮、发送字符与小车功能的对应关系:

经过测试,我们得出了手机APP上各个按钮对应的控制字符和各个按钮对应的功能,这里我们整理了一个表格如下:

按钮图示

功能说明

控制字符逻辑

配对连接蓝牙模块

-

断开蓝牙连接

-

前进

按住发送 F;松开发送 S

后退

按住发送 B;松开发送 S

左旋转

按住发送 L;松开发送 S

右旋转

按住发送 R;松开发送 S

加速,最大加到255

按住发送 a;松开发送 S

减速,最小减到0

按住发送 d;松开发送 S

方向感应控制开关

点击切换开启/退出

避障功能开关

点击发送 Y,再次点击发送 S

循线功能开关

点击发送 X,再次点击发送 S

跟随功能开关

点击发送 U,再次点击发送 S

画地为牢功能开关

点击发送 G,再次点击发送 S

特别提醒: 本节课主要实现基础的蓝牙遥控运动(前进、后退、左转、右转、停止),对应的核心字符为FBLRS

流程图

16.3 项目组件:#

组装好的智能车(未插上蓝牙模块) *1

USB线 *1

5号(1.5V)电池 *6(电池自备)

蓝牙模块 *1

手机/平板 *1

16.4 接线图:#

⚠️ 特别注意:4WD智能车已经组装好了,这里不需要把舵机、8x16 LED点阵模块和4个电机拆下来又重新组装和接线,这里再次提供接线图,是为了方便您编写代码!

蓝牙模块

电机驱动扩展板

EN

-

VCC

5V

GND

G

TXD

RX

RXD

TX

STATE

-

8x16 LED点阵模块

电机驱动扩展板

GND

G

VCC

5V

SDA

A4

SCL

A5

舵机

电机驱动扩展板

棕色线

G

红色线

5V

橙色线

S(D10)

电机

电机驱动扩展板

左侧电机(M1)

B2

左侧电机(M2)

B1

右侧电机(M3)

A1

右侧电机(M4)

A2

⚠️ 特别注意:

  • 上传示例代码前,蓝牙模块可以先不直插到电机驱动扩展板上!因为蓝牙模块也占用Arduino的串口通信(TX/RX),如果连接到电机驱动扩展板上,示例代码上传会失败。示例代码上传成功后,再插回蓝牙模块。

  • 接线时请确保电源断开(拔掉Arduino主控板上的USB线或将电机驱动扩展板上的拨码开关拨到 “OFF” 端),避免短路。

  • 电源连接:电池盒电源接到电机驱动扩展板的 BAT 接口(注意正负极不要接反),端口正反面,请勿反插,否则会损坏端口。

  • 电池正负极切勿接反,否则可能烧毁电机驱动扩展板。

16.5 示例代码:#

⚠️ 重要提示:

  • 上传示例代码前,请务必拔掉蓝牙模块! 因为蓝牙模块也占用Arduino的串口通信(TX/RX),如果不拔掉,示例代码上传会失败。示例代码上传成功后,再插回蓝牙模块。

16.6 项目结果:#

⚠️ 重要提示:

- 上传示例代码前,请务必拔掉蓝牙模块! 因为蓝牙模块也占用Arduino的串口通信(TX/RX),如果不拔掉,示例代码上传会失败。示例代码上传成功后,再插回蓝牙模块。

外接电源,将电机驱动扩展板上的拨码开关拨到 “OFF” 端。选择好正确的开发板板型(Arduino/Genuino Uno)和 适当的串口端口(COMxx),然后单击 upload2 按钮上传示例代码至Arduino控制板。

  • 打开电源:将电机驱动扩展板上的拨码开关拨到 “ON” 端。

  • 插上蓝牙模块,确认接线无误。

  • 连接好蓝牙模块,上电后,蓝牙模块上的LED闪烁。

⚠️ 特别提醒:这里是以安卓系统(Android)手机/平板操作为例,苹果系统(IOS)在这里就不多讲,自己可以参照。

  • 打开手机/平板上的蓝牙。

  • 点击手机/平板上的APP图标,进入APP界面,显示如下图:

  • 点击APP界面左上角的图标 “CONNECT”,搜索到对应的蓝牙设备(BT24–针对UNO-PLUS版本 // HMSoft–针对UNO-R3版本),上下滑动找到对应的蓝牙设备(BT24–针对UNO-PLUS版本 // HMSoft–针对UNO-R3版本),显示如下图:

  • 点击 “connect” 来连接蓝牙,蓝牙连接成功后,“connect” 字样会变成 “is connected” 字样,显示如下图。这时,蓝牙模块上的LED变为常亮。

  • 操控4WD智能车:

    • 按住 键,小车向前移动,8x16 LED点阵屏显示向上箭头。

    • 按住 键,小车向后移动,8x16 LED点阵屏显示向下箭头。

    • 按住 键,小车左转,8x16 LED点阵屏显示向左箭头。

    • 按住 键,小车右转,8x16 LED点阵屏显示向右箭头。

    • 松开按键,小车停止,屏幕显示停止标志。

    • 点击 键,开启手机方向感应控制,再次点击 键,退出方向感应控制。

16.7 注意事项:#

1. 电源充足:高速运转时电机消耗电流较大,请确保电池电量充足,否则4WD智能车可能会因为电压不足而行动迟缓或重启。

2. 上传代码问题:由于蓝牙模块占用了 Arduino 的 D0 (RX) 和 D1 (TX) 引脚,在上传代码前,务必拔掉蓝牙模块的 TX 和 RX 连线,否则会出现“上传错误”。上传完成后再插回。

3. 速度范围:PWM 值必须在 0-255 之间。如果代码逻辑错误导致数值溢出,电机可能无法正常工作。

4. 地面摩擦:在不同的地面(如地毯、瓷砖)上,4WD智能车的实际速度感会有所不同,这是正常现象。