李志瑞，申庆超

　　（安阳工学院 电子信息与电气工程学院，河南 安阳 455000）

　　摘要：基于STM32控制器设计了一款无线重力感应遥控系统，该系统由遥控端与运动小车组成。遥控端利用倾角传感器ADXL345检测遥控端的倾角信息，然后传给STM32控制器进行处理并转换为相应指令，通过NRF24L01模块发送给运动小车。运动小车接收到指令之后，通过NUCLEOF411控制电机驱动模块L298N驱动小车产生相应动作。所设计的无线重力感应系统具有简单、直观、易操作等特点，具有广泛的应用前景。

　　关键词：STM32控制器；无线；重力感应；倾角

　　目前，随着企业生产技术不断提高，对自动化的要求也在不断加深，遥控智能车辆以及在智能化车辆基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。无线传输已广泛应用于各个领域，与传统的有线传输相比，无线传输无需布线，在安装、监控节点增加和节点的移动等方面都非常方便［13］。本设计采用无线传输系统通过对遥控端倾角信息的采集、处理，生成指令发送给运动小车，使小车能够方便、灵活地执行相应动作。整个无线重力感应遥控系统结构简单，可靠性高，可以应用在恶劣狭小等人体不宜进去但肉眼可观察的区域，如火灾、排雷等危险场所，也可以作为高智能玩具和遥控汽车的模型，具有很好的现实意义及很高的市场价值［46］。

1系统总体设计

　　无线重力感应遥控系统主要由遥控端和运动小车两部分组成，遥控端采集倾角信息并转换为相应指令，通过无线方式发送给运动小车；运动小车接收到遥控端的指令信息之后进行相应的处理，执行相应的动作，如前进、后退、转弯等操作。

　　1.1遥控端设计

　　遥控端的设计采用模块化的设计方法［7］，由倾角传感器模块ADXL345、遥控端控制模块STM32F103C8T6、无线收发模块NRF24L01、电源模块等组成，如图1所示。倾角传感器模块ADXL345采集遥控端的倾角信息，把检测到的角度传给遥控端控制模块进行处理，把处理好的数据转换为指令，最后通过无线收发模块NRF24L01发送给接收端。电源模块给各个部件供给电源，保证正常运行。

　　ADXL345 是ADI公司推出的基于 iMEMS 技术的3轴、数字输出加速度传感器，具有标准的I2C或 SPI 数字接口，自带 32 级FIFO存储，并且内部有多种运动状态检测和灵活的中断方式等特性。具有高分辨率（3.9 mg/LSB）的特性，能够测量小于1.0°的倾斜角度变化［8］。

　　STM32F103C8T6器件采用CortexM3内核，CPU最高速度达72 MHz，具有16 KB~1 MB Flash、多种控制外设、USB全速接口和CAN等特点，是目前应用相当广泛的ARM芯片［9］。主要作用是分析处理倾角数据以及控制无线收发模块NRF24L01等。ADXL345传感器与控制模块STM32F103C8T6之间采用I2C方式连接。电路连接图如图2所示。

　　图2ADXL345传感器与控制模块连接电路图无线收发模块NRF24L01［10］具有2.4 GHz全球开放免许可使用的ISM频段，工作速率高达2 Mb/s，高效的GFSK调制，抗干扰能力强；125个可选的频道，满足多点通信和调频通信等特点。主要用于遥控端与运动小车之间的指令无线传输。无线收发模块NRF24L01与控制模块STM32F103C8T6之间采用SPI方式进行连接。电路连接图如图3所示。

　　1.2运动小车设计

　　运动小车的设计同样采用模块化的设计方法，由无线收发模块NRF24L01、小车控制模块NUCLEOF411开发板、电机驱动模块L298N、电源模块等组成。如图4所示。无线收发模块接收来自遥控端的指令信号，传送给小车控制模块进行处理，由电机驱动模块L298N控制各个电机完成运动小车的相应动作。

　　图4运动小车设计框图NUCLEOF411是意法半导体推出的一种基于CortexM4 STM32F411RET6的新型开发板卡。具有兼容Arduino、提供ST Morpho扩展排针、STLINK/V21调试器、支持对外部微控制器调试等特点。支持Keil、IAR、embed在线IDE设计工具，使用灵活、方便。

　　L298N是意法半导体生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46 V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3 A，持续工作电流为2 A；额定功率25 W［11］。所设计小车采用直流电机，利用L298N电机驱动器进行驱动。L298N电机驱动器可以驱动两台直流电机，分别为M1和M2。引脚A，B可用于输入PWM脉宽调制信号对电机进行调速控制。

2系统软件设计

　　本系统软件设计分为两个部分：遥控端部分和运动小车部分。遥控端部分使用STM32F103 C8T6作为平台，应用ADXL345加速度传感器检

　　测角度的变化，使用无线模块NRF24L01作为通信模块向小车发送动作指令。软件程序流程图如图5所示。

3结论

　　本文结合角度检测与无线传输技术设计了一款无线重力感应遥控系统，主要介绍了遥控端与运动小车的硬件构成与软件实现。整个系统由倾角传感器采集角度信息，经过处理之后，通过无线模块与运动小车进行信息交互，电机驱动小车完成相应动作。测试结果表明整个系统具有较高的稳定性和灵活性，具有广阔的应用前景。

参考文献

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　　［2］ 何哲. 基于nRF24L01和STM32的无线文件收发系统［J］. 可编程控制器与工厂自动化, 2011(4):9193.

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　　［4］ 刘磊, 孙晓菲, 张煜. 基于STM32的可遥控智能跟随小车设计［J］. 电子测量技术, 2015(6):3133.

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