基于STM32的DIY遥控小船制作.docx
《基于STM32的DIY遥控小船制作.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于STM32的DIY遥控小船制作.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于STM32的DIY遥控小船制作
基于STM32的DIY遥控小船制作
[导读]基本构想如下：
stm32驱动两个小电机，小电机上安装两个螺旋桨，可以实现双桨前进、后退，单桨转弯等。
01前言
周末带小朋友去公园玩耍，别的小孩在池塘里玩饮料瓶做的漂流船，看着他欢乐的跟着跑跳，无比羡慕的眼神，却又不能上手的小失落，又回想起儿时用泡沫板和小电机以及电池做的小船，和那时对于电驱动产生的无比兴趣，我决定升级一下儿时的装备，基于STM32给小朋友DIY一个遥控小船，使他成为公园里焦点，同时也期待他对电气控制产生一点点好奇。
基本构想如下：
stm32驱动两个小电机，小电机上安装两个螺旋桨，可以实现双桨前进、后退，单桨转弯等。
供电使用18650电池，通过升压放电板管理电池的充放电。
遥控使用最廉价的红外遥控，来控制小船的各种动作。
同时可以增加一组数码管作为输出设备。
在万能的某宝上可以淘到所有需要的材料，并且价格都十分实惠。
材料
单价
备注
船体
0
废旧收纳盒
驱动电机、螺旋桨
10.5
红外遥控器、红外接收器
3.5
18650电池
0
废旧小电扇拆件
充电升压放电板
5.8
STM32最小系统板
16.2
4位数码管显示器
4.3
电池盒
1.8
线材
0
废线材
电源开关
1.8
合计
43.9
02硬件模块
红外遥控模块
一般遥控玩具使用的是2.4G高频无线遥控模块，但是本着能省则省的原则，选用遥控器带接收头3.5元还包邮的HX1838红外遥控模块。
这种遥控器类似电视遥控器，优点是便宜，开发简单，缺点是控制距离短，并且要像遥控电视一样指着玩具操作，这些缺陷留着下一代产品迭代时升级。
电机驱动模块
电机使用直流小电机，3-6V可驱动，使用一片L298N驱动板驱动。
STM32输出PWM可调速，可正反转。
数码管显示
基于TM1637的四位数码管，用于显示一些简单的信息。
TM1637是天微公司出品的LED驱动专用芯片，集成简单，开发方便。
除了TM1637，天微公司还有一系列TM16XX的芯片，主要区别就是位输出和段输出个数多少。
电池和充放电模块
18650电池具有容量大，寿命长，安全性高等优点，普遍使用在充电宝，笔记本电池、仪器仪表中，甚至特斯拉的电池组也是由7000多节这样的电池组合成的。
充放电线路板，主要的作用是将电池3.7V的输出电压升压到5V，供给STM32及外围电路使用，同时还具备给电池充电的功能。
实际上等同于一个充电宝，充电宝的原理就是若干个18650电池并联，再用一块充放电板管理而已。
03嵌入式软件
红外遥控器驱动
HX1838采用的是NEC编码格式。
载波频率为38khz。
逻辑1是2.25ms，脉冲时间560us；逻辑0为1.12ms，脉冲时间560us。
根据脉冲时间长短来解码。
协议示意图：
一组数据组成：
1.起始是9ms的高电平脉冲
2.4.5ms的低电平
3.8位地址码，低位在前
4.8位地址码的反码，用于校验
5.8位命令码，低位在前
6.8位命令码的反码。
需要注意的是1838红外一体接收头为了提高接受灵敏度。
输入高电平，其输出的是相反的低电平。
实际测量接收到的按键波形如下图，可以看到电平是相反的。
代码实现：
使用下降沿外部中断作为一次按键的检测触发，然后每个20us读取一次数据管脚，按照上述的协议逻辑，读出一个u32的数据。
U8Infrared_Receiver_Process（void）{U16nTime_Num=0;U8nData=0;U8nByte_Num=0;U8 nBit_Num =0;nTime_Num=Infrared_Receiver_GetLowLevelTime（）;//t0=nTime_Num;if（（nTime_Num>=500）||（nTime_Num<=400））//9ms数据头高电平hx1838输入的反的{returnINFRARED_RECEIVER_ERROR;}nTime_Num=Infrared_Receiver_GetHighLevelTime（）;//4.5ms低电平hx1838输入的反的if（（nTime_Num>=250）||（nTime_Num<=200））{returnINFRARED_RECEIVER_ERROR;}for（nByte_Num=0;nByte_Num<4;nByte_Num++）//4个8位码{for（nBit_Num=0;nBit_Num<8;nBit_Num++）{nTime_Num=Infrared_Receiver_GetLowLevelTime（）;//560us高电平hx1838输入的反的nTime_Num=28if（（nTime_Num>=60）||（nTime_Num<=20））{returnINFRARED_RECEIVER_ERROR;}nTime_Num=Infrared_Receiver_GetHighLevelTime（）;//1690us（nTime_Num=84.5）是逻辑1560us是逻辑0nTime_Num=28if（（nTime_Num>=60）&&（nTime_Num<100））{nData=1;}elseif（（nTime_Num>=10）&&（nTime_Num<50））{nData=0;}else{returnINFRARED_RECEIVER_ERROR;}gInfraredReceiver_Data<<=1;gInfraredReceiver_Data|=nData;}}returnINFRARED_RECEIVER_OK;}
经过调试，得到遥控器的按键键值如下：
KEY_OK=0x38,KEY_UP=0x18,KEY_DOWN=0x4a,KEY_LEFT=0x10,KEY_RIGHT=0x5a,KEY_1=0xa2,KEY_2=0x62,KEY_3=0xe2,KEY_4=0x22,KEY_5=0x02,KEY_6=0xc2,KEY_7=0xe0,KEY_8=0xa8,KEY_9=0x90,KEY_STAR=0x68,KEY_0=0x98,KEY_SHARP=0x80,
另外由于NEC编码格式的红外遥控广泛的用于电视遥控，我们也可以找一个电视遥控器，把键值读出来，写入到stm的程序中，这样就可以用电视遥控器来操作小船了。
数码管显示驱动
TM1637与其他的一些TM芯片有一些区别，没有同步通信的STB脚，控制时序也有相应改变。
在输入数据时当CLK是高电平时，DIO上的信号必须保持不变；只有CLK上的时钟信号为低电平时，DIO上的信号才能改变。
数据输入的开始条件是CLK为高电平时，DIO由高变低；结束条件是CLK为高时，DIO由低电平变为高电平。
TM1637的数据传输带有应答信号ACK，当传输数据正确时，会在第八个时钟的下降沿，芯片内部会产生一个应答信号ACK将DIO管脚拉低，在第九个时钟结束之后释放DIO口线。
代码实现：
voidstart（void）{dio_output（）;GPIO_SetBits（CLK_GPIO_PORT,CLK_GPIO_PIN）;GPIO_SetBits（DIO_GPIO_PORT,DIO_GPIO_PIN）;Delay（）;GPIO_ResetBits（DIO_GPIO_PORT,DIO_GPIO_PIN）;Delay（）;}voidstop（void）{dio_output（）;/*GPIO_ResetBits（CLK_GPIO_PORT,CLK_GPIO_PIN）;Delay（）;*/GPIO_ResetBits（DIO_GPIO_PORT,DIO_GPIO_PIN）;Delay（）;GPIO_SetBits（CLK_GPIO_PORT,CLK_GPIO_PIN）;Delay（）;GPIO_SetBits（DIO_GPIO_PORT,DIO_GPIO_PIN）;Delay（）;}voidack（void）{u8i;dio_input（）;GPIO_ResetBits（CLK_GPIO_PORT,CLK_GPIO_PIN）;Delay（）;while（readDio（）==1&&（i<250））i++;GPIO_SetBits（CLK_GPIO_PORT,CLK_GPIO_PIN）;Delay（）;GPIO_ResetBits（CLK_GPIO_PORT,CLK_GPIO_PIN）;dio_output（）;}voidwrite_data（u8wr_data）{u8i;for（i=0;i<8;i++）//开始传送8位数据，每循环一次传送一位数据{GPIO_ResetBits（CLK_GPIO_PORT,CLK_GPIO_PIN）;if（wr_data&0x01）{GPIO_SetBits（DIO_GPIO_PORT,DIO_GPIO_PIN）;}else{GPIO_ResetBits（DIO_GPIO_PORT,DIO_GPIO_PIN）;}Delay（）;wr_data>>=1;GPIO_SetBits（CLK_GPIO_PORT,CLK_GPIO_PIN）;Delay（）;}ack（）;}voidtm1637_DispStr（u8*str）{u8i;u8ledCode[5];for（i=0;i<4;i++）{ledCode[i]=GetLedCode（str[i]）;}start（）;write_data（0x44）;//固定地址模式stop（）;start（）;write_data（LED_GRID1）;write_data（ledCode[0]）;stop（）;start（）;write_data（LED_GRID2）;write_data（ledCode[1]）;stop（）;start（）;write_data（LED_GRID3）;write_data（ledCode[2]）;stop（）;start（）;write_data（LED_GRID4）;write_data（ledCode[3]）;stop（）;start（）;write_data（0x89）;stop（）;}
小船控制逻辑
目前的逻辑比较简单，就是收到按键后控制电机的转停。
voiddealIrKeyDown（）{u8len;len=irKeyfifo_count;if（len>0）{irKeyDataOut=irKeyfifo_DataOut（）;//按键显示U8ToHexstr（irKeyDataOut.index,dispStr）;U8ToHexstr（irKeyDataOut.cmd,dispStr+2）;tm1637_DispStr（dispStr）;switch（irKeyDataOut.cmd）{caseKEY_OK:
caseKEY_OK_CHANGHONG:
motor1_Stop（）;motor2_Stop（）;break;caseKEY_UP:
caseKEY_UP_CHANGHONG:
motor1_ForwardRun（）;motor2_ForwardRun（）;break;caseKEY_DOWN:
caseKEY_DOWN_CHANGHONG:
motor1_BackwardRun（）;motor2_BackwardRun（）;break;caseKEY_LEFT:
caseKEY_LEFT_CHANGHONG:
motor1_ForwardRun（）;motor2_Stop（）;state=SHIP_LEFT;break;caseKEY_RIGHT:
caseKEY_RIGHT_CHANGHONG:
motor2_ForwardRun（）;motor1_Stop（）;state=SHIP_RIGHT;break;default:
motor1_Stop（）;motor2_Stop（）;state=SHIP_STOP;break;}}}
04DIY成品展示和演示视频
05总结存在的问题
遥控不灵敏
毕竟红外遥控的使用场合并不是移动的物体上，再加上距离近，经常会出现遥控要按多次的情况。
后期考虑改进stm的协议处理方法，增加容错性，如果还是不行就考虑升级为2.4G专用的玩具遥控。
防水性问题
正常使用不会有水进入，但是在没有大人的情况下交给小孩操作，就没那么保险了。
后期考虑升级防水性能。
没有声光电，不够酷炫。
考虑升级，增加led灯条。
免责声明：
本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。
文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！
-全文完-
升级会员 