🧹 清扫小车 技术文档

硬件实物照片

硬件模块详解

系统控制流程

STM32F103C8T6 主控芯片上电后，依次初始化 TIM2（SG90 舵机 50Hz PWM）、TIM3（Motor A 20kHz PWM）、 TIM1（Motor B 20kHz PWM）、TIM4（10ms 系统节拍定时器）及 USART1（蓝牙串口 9600bps）。 开机执行 3 秒自检确认双电机通路正常后进入主循环。主循环以 TIM4 10ms 中断为节拍驱动清扫状态机， 同时 USART1 中断接收蓝牙串口数据，当检测到换行符（\r 或 \n）时触发命令解析。命令经去空格、转大写、 字符串匹配后执行对应操作。TB6612 双 H 桥以 20kHz PWM 驱动两个 130 直流电机，占空比可 0%~100% 连续可调， 支持正反转。SG90 舵机以 50Hz PWM 控制刷臂角度（5°抬起 ~ 60°强力下压）。

硬件系统架构

          ┌─────────────────────────────────┐
          │        📱 手机蓝牙串口 APP       │
          │        命令: ON / OFF / S50       │
          └─────────────┬───────────────────┘
                        │ HC-05 BLE (9600)
          ┌─────────────┴───────────────────┐
          │       🧠 STM32F103C8T6          │
          │    Cortex-M3 @ 72MHz            │
          │                                │
          │  PA0→SG90 │ PA6→MotorA │ PA8→MotorB │
          │  PA9/10→HC-05 │ PB0/1/13/14→DIR   │
          └──┬──────────┬──────────┬──────────┘
             │          │          │
    ┌────────┴──┐  ┌───┴──────────┴───┐  ┌───┴───┐
    │  SG90 舵机 │  │    TB6612FNG     │  │ HC-05 │
    │ 刷臂 0~60° │  │ Motor A │ Motor B│  │ 蓝牙  │
    │ 50Hz PWM  │  │ 🧹左刷   │ 🧹右刷  │  └───────┘
    └───────────┘  └──────────────────┘

软件基础设置信息

项目名称	清扫小车 — 蓝牙遥控双刷盘嵌入式控制系统
适用场景	室内路面自动清扫，可安装于智能小车底盘，手机蓝牙遥控
开发语言	C (ARMCC V5.06)，基于 STM32 标准外设库 V3.5.0
核心依赖	STM32F10x_StdPeriph_Driver、CMSIS Core-M3、startup_stm32f10x_md.s
MCU 平台	STM32F103C8T6，Cortex-M3 内核，72MHz，64KB Flash，20KB SRAM
编译工具	Keil MDK-ARM V5 (ARMCC V5.06)，优化 -O1，C99 + --gnu
程序规模	Code=6292B RO-data=2368B RW-data=68B ZI-data=1636B，~8.5KB Flash

软件系统设计

核心代码模块

TB6612 双电机驱动 (tb6612.c)

/* TB6612 双 H 桥电机驱动 - 20kHz PWM，双路独立 */
void TB6612_Init(void) {
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);
    // Motor A: PB0(AIN1) PB1(AIN2) + PA6(TIM3_CH1 PWM)
    // Motor B: PB13(BIN1) PB14(BIN2) + PA8(TIM1_CH1 PWM)
    // TIM1 需 BDTR 配置（高级定时器必须）
    TIM_BDTRInitTypeDef bdtr; TIM_BDTRStructInit(&bdtr);
    TIM_BDTRConfig(TIM1, &bdtr); TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE);
}
void TB6612_MotorA(int16_t speed) {
    if (speed > 100) speed = 100;
    if (speed < -100) speed = -100;
    if (speed > 0)      { AIN1=1;AIN2=0;TIM_SetCompare1(TIM3,speed*36); }
    else if (speed < 0) { AIN1=0;AIN2=1;TIM_SetCompare1(TIM3,(-speed)*36); }
    else                { AIN1=0;AIN2=0;TIM_SetCompare1(TIM3,0); }
}

SG90 舵机 + 蓝牙命令解析 (main.c)

/* SG90 舵机 - 50Hz PWM */
void SG90_SetAngle(uint8_t angle) {
    uint16_t pulse = 500 + (uint16_t)((uint32_t)angle * 2000 / 180);
    TIM_SetCompare1(TIM2, pulse);  // 500(0°)-2500(180°)
}

/* USART1 中断接收（HC-05 蓝牙, 9600bps）*/
void USART1_IRQHandler(void) {
    if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE)) {
        char ch = USART_ReceiveData(USART1);
        if (ch == '\n' || ch == '\r') {
            if (uart_idx) { uart_buf[uart_idx]=0; uart_cmd_ready=1; }
        } else if (uart_idx < 63) uart_buf[uart_idx++] = ch;
    }
}

/* 命令解析: 去空白→转大写→分支匹配 */
static void UART_ParseCmd(char *cmd) {
    /* strip \r\n + leading spaces */
    while (*cmd == ' ') cmd++; strupr(cmd);
    if (!strcmp(cmd,"ON"))   TB6612_BrushRun(65);
    else if (!strncmp(cmd,"S",1)) { int v=atoi(cmd+1); TB6612_BrushRun(v); }
    else if (!strcmp(cmd,"UP")) SG90_ArmUp();
    else if (!strcmp(cmd,"DN")) SG90_ArmDown();
}

按键消抖 + 编码器中断 (button.c / encoder.c)

/* 按键扫描 - 每10ms调用 */
void Button_Scan(void) {
    for (uint8_t i=0; i<3; i++) {
        uint8_t cur = GPIO_ReadInputDataBit(pins[i]);
        if (cur==0&&last[i]==1) cnt[i]=0;       // 按下沿, 开始计数
        else if (cur==0) cnt[i]++;              // 持续按下, 累加
        else if (cur==1&&last[i]==0&&cnt[i]>=3)  // 松开沿, 判断
            event[i] = (cnt[i]<100) ? KEY_SHORT : KEY_LONG;
        if (cnt[i]==100) event[i]=KEY_LONG;  // 长按1s
        last[i]=cur;
    }
}
/* 编码器 EXTI11 下降沿中断 */
void EXTI15_10_IRQHandler(void) {
    if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line11)) {
        if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_12)) enc_cnt++; else enc_cnt--;
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line11);
    }
}

参数配置

PWM 频率	Motor A: TIM3 20kHz / Motor B: TIM1 20kHz / SG90: TIM2 50Hz
默认转速	65%（三档：LOW=40 / MID=65 / HIGH=100），编码器 ±20% 微调
反转防卡	转速 -80% 持续 3 秒（300×10ms），自动恢复正转
蓝牙波特率	9600-8-N-1，USART1 中断接收，缓冲区 64 字节
系统节拍	TIM4 10ms 中断（PSC=71, ARR=9999）
按键消抖	3 次确认 (30ms)，短按 <1s，长按 ≥1s
LED 闪烁	IDLE=500ms / RUNNING=100ms / PAUSED=常亮
开机自检	双电机 50% 正转 3 秒 → 停止
MCU 资源	Flash ~8.5KB/64KB (13%)，SRAM ~1.7KB/20KB (8%)

完整接线引脚表

蓝牙命令参考 (9600bps)