【免费开源】基于STM32的蓝牙小车/智能小车项目详解（附源码）

基于STM32的蓝牙小车项目详解

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一、项目概述

随着智能小车和物联网技术的发展，基于STM32的蓝牙小车已成为学习嵌入式开发和无线控制的热门项目。本项目基于STM32微控制器，结合蓝牙通信、超声波测距、电机驱动及编码器，实现了一辆可远程控制、具备避障功能的智能小车。

核心功能包括：

蓝牙无线遥控小车前进、后退、转向、停止
超声波实时测距，实现前方障碍物自动避障
电机PWM驱动，实现速度控制
编码器计数，实现小车行驶里程统计

该项目不仅适合初学者学习STM32硬件控制，也可作为智能机器人开发的基础平台。

二、硬件设计与接口说明

本项目的硬件设计主要包括STM32主控板、电机驱动模块、蓝牙模块、超声波模块、编码器及LED/按键等外围设备。各功能与IO口对应关系如下表：

功能/外设	IO口	备注
LED	GPIOA 12, GPIOC 13	官方例程与补充
Key	GPIOA 15, GPIOA 0	官方例程与补充
ADC	GPIOA 4	官方例程
I2C	GPIOB 8, GPIOB 9	官方例程
USART1	TX: PA9, RX: PA10	官方例程
USART2	TX: PA2, RX: PA3	官方例程
USART3	TX: PB10, RX: PB11	官方例程
Soft I2C	PB8, PB9	官方例程
超声波测距 - 控制输出	GPIOB 1	官方例程
超声波测距 - 定时器输入	Timer3: GPIOB 0	官方例程
电机转向控制 - AIN2	GPIOB 15	官方例程
电机转向控制 - AIN1	GPIOB 14	官方例程
电机转向控制 - BIN1	GPIOB 13	官方例程
电机转向控制 - BIN2	GPIOB 12	官方例程
电机PWM输出 - CH1	GPIOA 8	官方例程
电机PWM输出 - CH4	GPIOA 11	官方例程
编码器输入 - Timer2	GPIOA 0, GPIOA 1	官方例程
编码器输入 - Timer4	GPIOB 6, GPIOB 7	官方例程
定时器输出 - Timer3 CH3	PB0	官方例程
定时器输出 - Timer3 CH4	PB1	官方例程
定时器输入 - Timer1 CH1	PA8	官方例程
定时器输入 - Timer3 CH1	PA6	官方例程
延时功能	Timer4	官方例程
系统时间	Timer2	官方例程
电机控制备用	PA1, PA2, PA3, PA4	补充

硬件连接说明

电机驱动模块：使用H桥控制小车前后左右运动，PWM信号控制速度。
蓝牙模块：通过USART串口与STM32通信，实现手机APP远程控制。
超声波模块：通过GPIO输出Trig信号，输入Echo信号到定时器捕获，实现精确测距。
编码器：利用定时器输入捕获计数，实现轮速与里程测量。
LED与按键：用于状态指示和手动控制。

三、STM32开发环境搭建

本项目采用STM32F103系列开发板，开发工具为 STM32CubeIDE。开发步骤如下：

创建STM32工程，选择对应芯片型号
配置时钟、GPIO、定时器、USART、ADC等外设
生成初始化代码
编写功能模块程序

外设初始化示例（C语言）

c 复制代码

// GPIO初始化
void MX_GPIO_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    
    // LED GPIO初始化
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
    
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_12;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;
    HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
}

四、蓝牙控制实现

1. 蓝牙通信原理

蓝牙模块（如HC-05）通过串口与STM32通信，接收手机APP发送的控制指令。常用指令如：

指令	功能
'F'	前进
'B'	后退
'L'	左转
'R'	右转
'S'	停止

2. USART串口接收示例

c 复制代码

uint8_t rx_data;

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    if(huart->Instance == USART2)
    {
        switch(rx_data)
        {
            case 'F': move_forward(); break;
            case 'B': move_backward(); break;
            case 'L': turn_left(); break;
            case 'R': turn_right(); break;
            case 'S': stop_car(); break;
        }
        HAL_UART_Receive_IT(&huart2, &rx_data, 1);
    }
}

五、电机驱动与PWM控制

小车的速度通过PWM信号控制，方向通过H桥电机驱动器控制。

PWM初始化示例

c 复制代码

void MX_TIM1_Init(void)
{
    TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};
    
    htim1.Instance = TIM1;
    htim1.Init.Prescaler = 71;
    htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    htim1.Init.Period = 999;
    HAL_TIM_PWM_Init(&htim1);
    
    sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
    sConfigOC.Pulse = 0;
    HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1);
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1);
}

六、超声波避障功能

超声波模块通过Trig产生10μs脉冲，Echo输入到定时器，测量高电平时间，计算距离：

c 复制代码

float get_distance(void)
{
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(0.01);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);
    
    uint32_t duration = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim3, TIM_CHANNEL_1);
    float distance = duration * 0.034 / 2;
    return distance;
}

当距离小于设定阈值时，小车自动停止或转向。

七、编码器实现里程计数

利用编码器信号和定时器捕获，统计轮子旋转次数，计算行驶距离和速度。

c 复制代码

uint32_t encoder_count = 0;

void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(htim->Instance == TIM2)
    {
        encoder_count = __HAL_TIM_GET_COUNTER(htim);
    }
}

八、软件整合与逻辑流程

初始化外设
启动PWM输出
启动USART接收蓝牙指令
循环读取超声波距离，判断是否避障
根据蓝牙指令控制小车运动
读取编码器数据进行速度/里程统计

整体流程图如下：

css 复制代码

[蓝牙接收指令] --> [解析指令] --> [控制电机PWM与方向]
                     |
                     v
                [超声波测距]
                     |
             距离 < 阈值 ? --> [停止/转向]
                     |
                     v
                [编码器计数]

九、调试与优化

蓝牙通信：检查串口波特率是否匹配，确保数据稳定传输
PWM调速：通过调整占空比实现平滑加速/减速
超声波测距：注意防止干扰，超声波避障逻辑可增加滤波
编码器：避免抖动导致计数不准确，可使用硬件滤波或软件防抖

十、总结

通过本项目，你可以系统掌握STM32外设控制、蓝牙通信、电机驱动和传感器数据处理技术，实现一辆可远程控制并具备避障功能的智能小车。该项目具有高度可扩展性，后续可增加循迹、自动寻路、摄像头等高级功能。本项目基于STM32微控制器，成功实现了一辆具备蓝牙远程控制、超声波避障、电机PWM调速以及编码器里程计数功能的智能小车。通过对GPIO、USART、定时器、PWM和I2C等外设的综合运用，系统能够稳定响应蓝牙指令，同时具备自动避障能力。该项目不仅适合初学者学习STM32硬件控制与嵌入式编程，也为后续扩展如循迹导航、视觉识别或自动寻路提供了坚实的硬件与软件基础。整体来看，本项目兼具实用性和拓展性，是入门智能机器人开发的优秀案例。