四轮独立驱动蓝牙遥控小车 项目总结报告

参赛方向：工业控制（电机控制）
核心：STM32F103 + 双 L298N+HC-05+OLED + 四轮独立控制

一、项目介绍 & 创意介绍

项目介绍

本项目立足于工业控制领域中的移动机器人电机控制技术，以STM32F103C8T6高性能单片机作为主控核心，搭建一套完整的四轮独立驱动式蓝牙遥控小车控制系统。整体系统由主控单元、无线通信单元、电机驱动单元、状态显示单元与四轮执行机构共同组成。

项目采用双L298N驱动方案，分别对四个TT直流减速电机进行独立驱动控制，结合HC-05蓝牙串口模块实现无线远程指令接收。设备上位机通过蓝牙下发控制指令，单片机完成数据接收、指令解析、PWM信号输出，从而控制小车完成前进、后退、原地左转、原地右转、紧急停止等基础运动动作。同时搭载0.96寸OLED显示屏，实时刷新当前接收指令编号与设备运行状态，实现人机交互可视化。

该小车本质为微型工业AGV移动机器人验证平台，复刻了工业移动底盘的差速控制、无线遥控、状态监测等核心功能，可用于学习工业直流电机调速原理、差速转向算法、串口无线通信、嵌入式闭环控制系统开发，具备极强的教学价值与工程实践价值。

创意介绍

• 四轮独立驱动，差速转向控制：区别于传统两轮驱动小车，本项目采用四轮独立驱动架构，四个电机可单独进行转速与正反转控制。通过左右车轮差速控制实现精准转向，运动灵活性更高，适配复杂行驶路况，完全贴合工业AGV小车的底层控制逻辑。
• 无线蓝牙远距离操控：搭载HC-05主从一体蓝牙模块，摒弃传统有线控制模式，有效消除线束束缚，操控距离可达10米左右，支持手机APP实时下发指令，适配远程自动化控制场景。
• 可视化人机交互系统：配置0.96寸OLED高清显示屏，无需上位机即可本地实时展示蓝牙接收指令、小车运行模式，开发人员可快速判断系统运行状态，方便硬件调试与故障排查。
• 模块化设计，拓展性极强：硬件电路分层独立，软件代码函数封装，整体结构简单、成本低廉、极易复刻。可在此项目基础上拓展红外避障、循迹、姿态传感器、自动巡航等功能，可直接迭代为巡检机器人、自动搬运AGV小车。
• 工业级电机控制逻辑：采用定时器PWM占空比调速方式，模拟工业电机调速方案，帮助开发者掌握工业场景下直流电机启停、制动、无级调速的核心技术。

二、硬件与 PCB 介绍

1. 硬件组成

1. 主控：STM32F103C8T6 单片机，整车控制核心，统筹外设、电机、通信、语音逻辑。
2. 动力部分：HX25035-4A 驱动芯片替代 L298N，驱动 4 个 TT 直流减速电机，四路 PWM 调速。
3. 人机交互：0.96 寸 I2C-OLED 屏幕显示状态；6 个独立按键本地操控；3 路 LED 做系统状态指示灯。
4. 语音模块：SPI 存储语音模块 + 串口 TTS 播报模块，分别实现固定提示音、实时文字播报。
5. 无线通信：HC-05 蓝牙模块，串口连接主控，实现手机 APP 蓝牙遥控。
6. 电源：板载稳压电路，外部宽压输入，分出 3.3V（MCU / 外设）、5V（电机 / 语音）双路供电；配套小车底盘、接插件、线材。

2. PCB 设计

PCB 按主控、电源、电机、外设分区域布局，强弱电分区布线；强弱电源分开铺铜，芯片就近添加去耦电容；高速 SPI/I2C 走线缩短，统一 PH2.54 接插件，便于拆装调试。

三、方案框图 & 设计思路

方案框图

整体架构：HC-05蓝牙模块 → STM32F103主控单片机 → 双L298N驱动模块 → 四路TT电机；STM32同步联动OLED显示屏完成数据可视化。

硬件层面采用分层设计思想：电源部分独立供电，电机电源与单片机逻辑电源分区布线，降低电机启停产生的电磁干扰；通信部分利用USART3串口对接HC-05蓝牙模块；电机控制部分利用TIM1、TIM2通用定时器输出8路PWM信号，分别控制四个电机转速与方向；显示部分通过I2C通信驱动OLED屏幕，实时同步系统运行数据。

软件采用模块化编程思想，将程序划分为初始化函数、蓝牙接收函数、电机PWM控制函数、指令解析函数、OLED显示函数。系统上电后完成外设初始化，开启串口接收中断，持续监听蓝牙指令；一旦捕获有效指令，通过Switch分支结构解析指令代码，并调用对应的电机控制函数，同时刷新OLED屏幕数据，形成“指令接收—解析—执行—反馈”的闭环控制系统。

四、原理图

五、软件流程图 & 关键代码介绍

软件流程图

关键代码介绍

1. 蓝牙中断接收：通过串口中断实时获取蓝牙数据，完成指令采集；

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    if(huart->Instance == USART3)
    {
        if(uart3_rx_bufx >= '0' && uart3_rx_bufx <= '9')           //读取蓝牙接收的数据
        {
            ly_data = uart3_rx_bufx - '0';
        }
        HAL_UART_Receive_IT(&huart3, &uart3_rx_bufx, 1);           //开启串口，中断便于下一次进入中断
    }
}

1. PWM 电机控制：使用 TIM1、TIM2 输出 8 路 PWM，独立控制 4 个电机正反转与转速；

HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_1);
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_2);
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_3);
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_4);
	
		HAL_TIM_PWM_Start(&htim2,TIM_CHANNEL_1);
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim2,TIM_CHANNEL_2);
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim2,TIM_CHANNEL_3);
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim2,TIM_CHANNEL_4);

1. 指令解析：switch 语句判断 1-5 数字指令，执行前进、后退、左转、右转、停止；

if(ly_data)
		{
			sprintf(shuzhu,"dat:%d",ly_data);
			OLED_ShowString(2,2,shuzhu);
			switch (ly_data)
			{
				case 1:motor_retreat();break;       //后退
				case 2:motor_stop();break;          //停止
				case 3:motor_advance();break;       //前进
				case 4:motor_left();break;          //左转
				case 5:motor_right();break;         //右转
			}
			ly_data=0;
		}

1. OLED 显示：实时刷新接收的指令数据，直观展示系统状态。

sprintf(shuzhu,"dat:%d",ly_data);
			OLED_ShowString(2,2,shuzhu);

六、功能展示图及说明

1. 蓝牙发送3：小车前进，OLED 显示对应数据；
2. 蓝牙发送1：小车后退，电机同步反向运转；
3. 蓝牙发送4/5：小车左右转向，实现差速控制；
4. 蓝牙发送2：小车立即停止，所有电机断电。

七、设计中遇到的难题和解决方法

1. 问题：电机转动时干扰蓝牙，导致指令错乱
   解决：优化供电，增加电源稳定性，分开模拟 / 数字供电。
2. 问题：PWM 通道多，电机动作逻辑混乱
   解决：封装独立电机函数（前进 / 后退 / 停止等），代码模块化管理。
3. 问题描述：直接传输数字变量会导致屏幕显示乱码，无法正常展示接收指令。

解决：引入sprintf格式化函数，将数字变量强制转换为标准字符串格式后再调用OLED显示函数；同时优化屏幕刷新频率，避免高频刷新造成的屏幕卡顿、花 屏问题。

八、竞赛心得体会

在本次电子设计竞赛过程中，我完成了从硬件选型、电路接线、原理图绘制、程序编写、功能调试到整体项目整合的全流程开发，全方位提升了嵌入式硬件开发与电机控制相关专业能力。

硬件层面，我深入掌握了STM32单片机外设使用方法、L298N驱动模块工作原理、蓝牙串口通信接线规范，理解了电磁干扰的产生原理与对应的降噪、稳压解决方案，积累了大电流电机控制系统的布线与调试经验。软件层面，熟练掌握定时器PWM配置、串口中断回调机制、模块化编程思想，能够独立完成多外设协同工作的嵌入式程序开发。

本次以四轮独立驱动小车为载体，系统学习了工业控制领域AGV移动底盘的差速控制原理，明白了小型民用小车与工业移动机器人的共通之处，打破了单纯课本理论的局限性，深刻理解闭环控制系统、电机无级调速、无线远程控制的工程应用价值。

同时项目开发过程也暴露了我初期电路布局不合理、代码冗余度高、故障排查效率低等问题。通过不断调试优化，我的问题分析能力与工程思维得到极大提升。后续我计划在此项目基础上，增加姿态传感器、自动循迹、定点巡航等高级功能，进一步向工业级智能巡检AGV靠拢。本次竞赛收获颇丰，是我嵌入式学习道路上宝贵的实践财富。