基于STM32的APP遥控视频水泵小车设计

1 系统功能介绍

本设计题目为基于STM32的APP遥控视频水泵小车设计，系统以STM32单片机为核心，结合无线通信、视频采集及水泵控制技术，实现通过手机APP对小车进行远程遥控、视频监控及外设控制。该系统不仅可以实现小车的运动控制，还可以远程查看车载摄像头拍摄的视频，并控制水泵与LED灯的开关，适用于农业灌溉、实验教学及远程监控场景。

系统主要功能如下：

小车运动控制功能：通过APP可控制小车前进、后退、左转、右转以及停止，实现远程精准操控。
视频实时传输功能：小车搭载摄像头，将实时视频传输至手机APP，便于远程监控小车周围环境。
水泵控制功能：通过APP开关控制水泵，实现远程灌溉或喷洒功能。
LED照明控制功能：通过APP控制小车上的LED灯开关，便于夜间作业或信号提示。
多模块协作：系统集成移动控制模块、视频传输模块、水泵与LED控制模块及无线通信模块，实现多功能协同工作。

2 系统电路设计

系统电路由STM32单片机核心电路、驱动控制电路、视频采集模块、无线通信模块、水泵驱动模块、LED控制电路、电源模块组成。下面对各模块进行详细说明。

2.1 STM32单片机核心电路

STM32单片机作为系统核心，负责数据采集、处理及外设控制。核心电路包括：

晶振电路：提供稳定时钟信号，确保单片机稳定运行。一般选用外部8MHz或12MHz晶振。
复位电路：包括上电复位和按键复位，保证单片机在异常或断电后可正常启动。
供电电路：单片机工作电压为3.3V或5V，通过稳压芯片提供稳定电源。
GPIO口分配：用于控制小车运动驱动、电机PWM调速、水泵开关、LED灯以及与无线模块和视频模块通信。

2.2 小车运动驱动电路

小车运动由电机驱动模块控制，常用L298N双H桥或TB6612FNG模块：

正转/反转控制：通过单片机输出高低电平控制电机转向，实现前进、后退。
左右转控制：通过左右两侧电机差速控制小车转向。
PWM调速：单片机PWM输出控制电机速度，实现平滑调速。

2.3 视频采集模块

系统采用摄像头模块采集小车实时视频：

视频采集：通过OV2640或类似摄像头采集视频数据。
图像处理与压缩：STM32或外接视频处理芯片将数据压缩，降低传输带宽。
数据传输接口：视频数据通过WiFi或串口传输至无线通信模块，实现远程传输。

2.4 无线通信模块

无线通信模块用于小车与APP的数据交互，可选用ESP8266、ESP32或HC-05/HC-06蓝牙模块：

无线控制信号传输：小车接收APP控制命令，如前进、后退、左转、右转、停止。
视频数据传输：将摄像头采集的视频数据发送至手机APP。
双向通信：支持APP发送控制指令和小车返回状态信息。

2.5 水泵驱动模块

水泵采用直流小水泵，通过继电器或MOSFET模块控制开关：

继电器驱动：单片机输出控制信号触发继电器，完成水泵开关控制。
电流保护：继电器或MOSFET模块具备过流保护，防止损坏水泵。

2.6 LED控制电路

LED用于照明或信号提示，通过单片机GPIO口控制：

开关控制：单片机输出高电平点亮LED，低电平关闭。
电流保护：串联限流电阻保护LED，防止过流损坏。

2.7 电源模块

系统采用多路电源供电：

单片机及传感器电源：提供稳定3.3V或5V。
驱动电机电源：根据电机规格提供6V~12V直流电源。
水泵与LED电源：与电机共用或独立供电，保证功率充足。

3 程序设计

程序设计采用模块化结构，包括主程序、无线通信模块、运动控制模块、视频传输模块、水泵与LED控制模块。各模块通过函数调用协同工作，实现APP遥控和状态显示功能。

3.1 主程序设计

主程序负责初始化各模块及循环处理小车运动、视频采集和外设控制：

c 复制代码

#include "stm32f10x.h"
#include "motor.h"
#include "wifi.h"
#include "video.h"
#include "pump.h"
#include "led.h"

void main() {
    System_Init();     // 初始化单片机及外设
    Motor_Init();      // 初始化电机驱动
    WiFi_Init();       // 初始化无线模块
    Video_Init();      // 初始化视频采集模块
    Pump_Init();       // 初始化水泵
    LED_Init();        // 初始化LED

    while(1) {
        WiFi_Receive_Command();  // 接收APP命令
        Process_Command();       // 处理控制命令
        Update_Video();          // 视频采集与发送
        Motor_Control();         // 电机控制
        Pump_Control();          // 水泵控制
        LED_Control();           // LED控制
    }
}

3.2 无线通信模块

无线模块接收APP发送的控制指令并返回状态信息：

c 复制代码

char command[10];

void WiFi_Receive_Command() {
    if(WiFi_Available()) {
        WiFi_Read(command);  // 读取APP命令
    }
}

void Process_Command() {
    if(strcmp(command,"FORWARD")==0) Motor_Forward();
    else if(strcmp(command,"BACK")==0) Motor_Backward();
    else if(strcmp(command,"LEFT")==0) Motor_Left();
    else if(strcmp(command,"RIGHT")==0) Motor_Right();
    else if(strcmp(command,"STOP")==0) Motor_Stop();
    else if(strcmp(command,"PUMP_ON")==0) Pump_On();
    else if(strcmp(command,"PUMP_OFF")==0) Pump_Off();
    else if(strcmp(command,"LED_ON")==0) LED_On();
    else if(strcmp(command,"LED_OFF")==0) LED_Off();
}

3.3 小车运动控制模块

通过PWM和GPIO控制小车四轮电机：

c 复制代码

void Motor_Forward() {
    Set_MotorPWM(LEFT_MOTOR, 80);
    Set_MotorPWM(RIGHT_MOTOR, 80);
    Set_MotorDir(LEFT_MOTOR, FORWARD);
    Set_MotorDir(RIGHT_MOTOR, FORWARD);
}

void Motor_Stop() {
    Set_MotorPWM(LEFT_MOTOR, 0);
    Set_MotorPWM(RIGHT_MOTOR, 0);
}

3.4 视频传输模块

采集摄像头视频并发送至APP：

c 复制代码

void Update_Video() {
    Frame frame = Camera_Capture();
    WiFi_Send(frame.data, frame.size);
}

3.5 水泵与LED控制模块

通过GPIO口控制水泵与LED：

c 复制代码

void Pump_On() {
    GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);
}

void Pump_Off() {
    GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);
}

void LED_On() {
    GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1);
}

void LED_Off() {
    GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1);
}

4 系统特点与应用

远程遥控：用户可通过手机APP实时控制小车运动，实现便捷远程操作。
实时视频监控：车载摄像头将视频实时传输至APP，便于远程监控环境。
外设控制：水泵与LED可通过APP控制，满足灌溉、照明或信号提示需求。
模块化设计：运动控制、视频采集、水泵及LED控制均为独立模块，便于系统扩展和维护。
安全稳定：电源模块与驱动模块设计合理，保证长时间运行的稳定性。