01 前言

周末帶小朋友去公園玩耍，別的小孩在池塘里玩飲料瓶做的漂流船，看著他歡樂的跟著跑跳，無比羨慕的眼神，卻又不能上手的小失落，又回想起兒時用泡沫板和小電機以及電池做的小船，和那時對于電驅動產生的無比興趣，我決定升級一下兒時的裝備，基于STM32給小朋友DIY一個遙控小船，使他成為公園里焦點，同時也期待他對電氣控制產生一點點好奇。

基本構想如下：stm32驅動兩個小電機，小電機上安裝兩個螺旋槳，可以實現雙槳前進、后退，單槳轉彎等。供電使用18650電池，通過升壓放電板管理電池的充放電。遙控使用最廉價的紅外遙控，來控制小船的各種動作。同時可以增加一組數碼管作為輸出設備。

在萬能的某寶上可以淘到所有需要的材料，并且價格都十分實惠。

02 硬件模塊

紅外遙控模塊

一般遙控玩具使用的是2.4G高頻無線遙控模塊，但是本著能省則省的原則，選用遙控器帶接收頭3.5元還包郵的HX1838紅外遙控模塊。這種遙控器類似電視遙控器，優點是便宜，開發簡單，缺點是控制距離短，并且要像遙控電視一樣指著玩具操作，這些缺陷留著下一代產品迭代時升級。

電機驅動模塊

電機使用直流小電機，3-6V可驅動，使用一片L298N驅動板驅動。STM32輸出PWM可調速，可正反轉。

數碼管顯示

基于TM1637的四位數碼管，用于顯示一些簡單的信息。TM1637是天微公司出品的LED驅動專用芯片，集成簡單，開發方便。除了TM1637，天微公司還有一系列TM16XX的芯片，主要區別就是位輸出和段輸出個數多少。

電池和充放電模塊

18650電池具有容量大，壽命長，安全性高等優點，普遍使用在充電寶，筆記本電池、儀器儀表中，甚至特斯拉的電池組也是由7000多節這樣的電池組合成的。充放電線路板，主要的作用是將電池3.7V的輸出電壓升壓到5V，供給STM32及外圍電路使用，同時還具備給電池充電的功能。實際上等同于一個充電寶，充電寶的原理就是若干個18650電池并聯，再用一塊充放電板管理而已。

03 嵌入式軟件

紅外遙控器驅動

HX1838采用的是 NEC 編碼格式。載波頻率為38khz。

邏輯1是2.25ms，脈沖時間560us；邏輯0為1.12ms，脈沖時間560us。根據脈沖時間長短來解碼。

協議示意圖：

一組數據組成：

1. 起始是9ms的高電平脈沖

2. 4.5ms的低電平

3. 8位地址碼，低位在前

4. 8位地址碼的反碼，用于校驗

5. 8位命令碼，低位在前

6. 8位命令碼的反碼。

需要注意的是1838紅外一體接收頭為了提高接受靈敏度。輸入高電平，其輸出的是相反的低電平。實際測量接收到的按鍵波形如下圖，可以看到電平是相反的。

代碼實現：

使用下降沿外部中斷作為一次按鍵的檢測觸發，然后每個20us讀取一次數據管腳，按照上述的協議邏輯，讀出一個u32的數據。

U8 Infrared_Receiver_Process(void){ U16 nTime_Num = 0; U8 nData = 0; U8 nByte_Num = 0; U8?nBit_Num?= 0; nTime_Num = Infrared_Receiver_GetLowLevelTime();//t0=nTime_Num;if((nTime_Num >= 500) || (nTime_Num = 250) || (nTime_Num = 60) || (nTime_Num =60) && (nTime_Num =10) && (nTime_Num

經過調試，得到遙控器的按鍵鍵值如下：

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編碼格式的紅外遙控廣泛的用于電視遙控，我們也可以找一個電視遙控器，把鍵值讀出來，寫入到stm的程序中，這樣就可以用電視遙控器來操作小船了。?

數碼管顯示驅動

TM1637與其他的一些TM芯片有一些區別，沒有同步通信的STB腳，控制時序也有相應改變。

在輸入數據時當CLK是高電平時，DIO上的信號必須保持不變；只有CLK上的時鐘信號為低電平時，DIO上的信號才能改變。數據輸入的開始條件是CLK為高電平時，DIO由高變低；結束條件是CLK為高時，DIO由低電平變為高電平。TM1637的數據傳輸帶有應答信號ACK，當傳輸數據正確時，會在第八個時鐘的下降沿，芯片內部會產生一個應答信號ACK將DIO管腳拉低，在第九個時鐘結束之后釋放DIO口線。

代碼實現：

void start(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();} ?void stop(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();} ?void ack(void){u8 i;dio_input();GPIO_ResetBits(CLK_GPIO_PORT,CLK_GPIO_PIN);Delay();while(readDio()==1&&(i>= 1; GPIO_SetBits(CLK_GPIO_PORT,CLK_GPIO_PIN); Delay();}ack();}void tm1637_DispStr(u8 *str){u8 i;u8 ledCode[5]; ?for(i = 0;i

小船控制邏輯

目前的邏輯比較簡單， 就是收到按鍵后控制電機的轉停。

void dealIrKeyDown(){u8 len;len = irKeyfifo_count;if(len > 0){ irKeyDataOut = irKeyfifo_DataOut(); //按鍵顯示 U8ToHexstr(irKeyDataOut.index,dispStr); U8ToHexstr(irKeyDataOut.cmd,dispStr+2); tm1637_DispStr(dispStr); switch(irKeyDataOut.cmd){ case KEY_OK: case KEY_OK_CHANGHONG: motor1_Stop(); motor2_Stop(); break; case KEY_UP: case KEY_UP_CHANGHONG: motor1_ForwardRun(); motor2_ForwardRun(); break; case KEY_DOWN: case KEY_DOWN_CHANGHONG: motor1_BackwardRun(); motor2_BackwardRun(); break; case KEY_LEFT: case KEY_LEFT_CHANGHONG: motor1_ForwardRun(); motor2_Stop(); state = SHIP_LEFT; break; case KEY_RIGHT: case KEY_RIGHT_CHANGHONG: motor2_ForwardRun(); motor1_Stop(); state = SHIP_RIGHT; break; default: motor1_Stop(); motor2_Stop(); state = SHIP_STOP; break; } }}

04 DIY成品展示和演示視頻

05 總結存在的問題

遙控不靈敏

畢竟紅外遙控的使用場合并不是移動的物體上，再加上距離近，經常會出現遙控要按多次的情況。后期考慮改進stm的協議處理方法，增加容錯性，如果還是不行就考慮升級為2.4G專用的玩具遙控。

防水性問題

正常使用不會有水進入，但是在沒有大人的情況下交給小孩操作，就沒那么保險了。

后期考慮升級防水性能。

沒有聲光電，不夠酷炫。

考慮升級，增加led燈條。