基于Android手机蓝牙控制的智能小车设计

汤莉莉;黄伟

【摘 要】This design is based on the Android,and provides a new research method for wireless smart car control by means of the bluetooth

communication technology. With more and more wide use of Bluetooth in people's lives,a wireless smart car controlled by Bluetooth was designed in combination with of Bluetooth,wireless electronic

technology,microcontroller tech⁃nology and Android mobile intelligent terminal platform,as well as car hardware. The forward move,backward move,right front turn,left front turn,right rear turn,left rear turn and other functions of the smart car were achieved with bluetooth control tech⁃nology. In the course of the car moving,the car’s movement state can be controlled and changed by means of APP interface

but⁃ton,gravity,voice through the Android mobile client. It provides a new design method for vehicle⁃mounted electronics for wire⁃less

communication. It also provides a certain reference significance for the future design of wireless car and modern smart home.%基于Android平台，借助于蓝牙通信技术，为无线智能小车的设计提供一种新的研究方法。该设计把蓝牙、无线电子技术、单片机技术和Android移动智能终端平台结合在一起，在小车硬件基础上设计蓝牙控制的无线智能小车。通过蓝牙控制实现小车的前进、后退、右转弯、左转弯、倒车右转、倒车左转等功能，并在小车行走过程中通过Android手机客户端利用APP界面的“按钮”、重力、语音分别控制改变小车运

动状态，这为车载电子的无线通信设计提供了一种新的设计方法，同时也为未来的无线小车和现代智能家居的设计提供一定的参考价值。 【期刊名称】《现代电子技术》 【年(卷),期】2016(039)012 【总页数】3页(P132-134)

【关键词】蓝牙通信;移动智能终端;智能小车;车载电子 【作 者】汤莉莉;黄伟

【作者单位】湖北大学知行学院，湖北 武汉 430011;湖北航天技术研究院 总体设计所，湖北 武汉 430040 【正文语种】中 文

【中图分类】TN923-34;TP399

本设计的思路是基于以下几个方面：首先，随着车联网的普及，使得车载电子系统对整个车的影响非常大；其次，蓝牙技术的普及，在智能家居中和车载电子系统中的应用有很大的前瞻性；第三，移动智能终端设备在人们的生活中越来越重要，人类已经进入了移动互联网时代，移动互联网智能终端设备的使用给人们的生活带来了很大便捷，同时在车载社会中也有巨大的优势；最后，由于笔者就职单位与一家汽车电子公司正在共同开发新一代全景泊车系统、行车记录仪等车载安全系统，通过无线网络连接到手机上实时显示车身周围的信息，给驾驶员带来了很大的方便［1］。

本设计的研究内容包括小车的工作原理、单片机系统的软件和硬件、电机驱动系统、蓝牙通信系统［2］，An⁃droid手机APP设计，如图1所示。本设计需要达到的

目标如下：

（1）可以通过Android手机客户端操作界面实现小车的前进、后退、右转弯、左转弯、倒车右转、倒车左转等功能；

（2）结合Android系统开源特点、蓝牙短距离无线传输的优势以及单片机操作的简便，实现手机的基本控制功能；

（3）可以在小车行走过程中通过Android手机客户端利用APP界面的“按钮”、重力、语音分别改变小车运动状态；

（4）在超出蓝牙控制范围时，小车能够自动停止运动。 1.1 上位机软件设计

上位机开发使用的是由IBM提出的Eclipse开发环境，该开发环境功能完善、比较成熟。而Android是一个多任务操作系统［3］，在执行一个应用程序时，可以把这个应用程序放在后台，然后另外又执行其他的应用程序。但每多执行一个程序，就会多耗费一些系统内存，如果同时执行的任务过多或者没有释放之前执行任务的内存，Android系统运行起来就会变慢，甚至变得不稳定。图2是上位机软件设计方案图。

1.2 下位机软件设计

下位机（单片机简称下位机）软件开发环境使用的是Keil μVision 4开发环境，根据主控制器的要求选择Keil μVision 4的Keil C51开发环境对整个下位机软件进行开发，其开发语言使用的是C语言［4］。下位机软件系统方案如图3所示。 本设计主要是将单片机电子技术、蓝牙通信技术和计算机软件技术等相关技术进行融会贯通，设计了该智能小车系统。

在主控芯片选择时，选取功能俱全、价格低廉的芯片，通信方式上，选用最新的蓝牙4.0技术，同时结合了移动智能终端来控制小车［5］。设计方案的特色如下： （1）小车的主控芯片选用宏晶公司的STC89C52，其具有8 kB的FLASH，3个

定时器，软件编程难度适宜，且芯片资源足够本系统使用。

（2）通信方式采用串口通信，利用蓝牙技术实现对小车的控制。短距离通信方式主要有：Bluetooth，Zig⁃ Bee，WiFi，UWB和NFC，相比这五种无线短距离通信，蓝牙在移动智能终端的成本是最低的，同时在车载音响设备中已经有了应用，因此本方案选择蓝牙作为通信方式。

（3）近几年移动智能终端发展得越来越快、越来越好，手机、平板等都已进入了智能家居中，且这些设备都具备蓝牙功能，在小车控制端选择Android手机作为控制平台是时代的潮流。

该方案难点在于：Android手机客户端的APP编程。因为小车控制有虚拟按键、重力、语音三种控制方式，这样在上位机编程上有很大的技术难点；蓝牙模块与下位机的串口通信和与上位机的无线通信。为了避免通信故障，在确定通信协议上有一定的难度；小车四个驱动电机的供电、主控芯片的供电和蓝牙模块的供电。 关键技术有：制定通信协议；设计Android手机APP；整个小车的供电系统。 4.1 蓝牙控制小车整体外观

蓝牙控制智能小车整体实物图如图4所示，图5为小车的侧视图。整个小车有上位机和下位机两部分组成，小车控制器部分主要包括直流电机控制，蓝牙通信，电池供电等。 4.2 系统整体调试

蓝牙控制智能小车最终实现的功能有：可以通过Android手机客户端操作界面实现小车的前进、后退、右转弯、左转弯、倒车右转、倒车左转等功能；可在小车行走过程中通过手机客户端利用APP界面的“按钮”、重力、语音分别控制改变小车运动状态；在超出蓝牙控制范围时，小车能够自动停止运动。主要调试内容如下： （1）蓝牙通信测试。用APP按键控制小车的前进后退，小车可以进行相应的转向操作，证明通信系统没有问题，然后测试重力感应［6］和语音控制，小车均正

常工作。

（2）小车运动测试。当小车收到手机APP发送的前进后退指令后，单片机会解析其指令并控制四个直流电机做相应的“动作”。“按键”、重力、语音三种控制方式，在软件设计时采用了一定的技巧，单片机解析命令时不需要解析其是三种控制方式的哪一种，只需要解析前进、后退、左转、右转和停止五个命令。 通过多次反复调试和修改代码，成功实现了蓝牙小车预设的所有功能，在10 m范围内通信稳定，控制可靠灵活。只是在上位机与下位机联调的过程中遇到过一些麻烦，经过不断的优化代码最终实现了通信、控制“无障碍”。方案的意义在于将单片机电子技术，蓝牙通信技术和智能终端设备有效的结合，深化了车联网的概念，为车载电子的无线通信设计提供了一定的参考价值，本方案可推广到车载蓝牙系统，智能家居等领域。

【相关文献】

［1］林志翔，肖宝森.新型多功能智能小车的设计与应用［J］.现代电子技术，2011，34（6）：134⁃136.

［2］董健.物联网与短距离无线通信技术［M］.北京：电子工业出版社，2012. ［3］郭志宏.Android应用开发详解［M］.北京：电子工业出版社，2010. ［4］郭天祥.新概念51单片机C语言教程［M］.北京：电子工程出版社，2009.

［5］海登.低功耗蓝牙开发权威指南［M］.陈灿峰，刘嘉，译.北京：机械工业出版社，2014. ［6］郁有文，常健，程继红.传感器原理及工程应用［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2013.