基于ARM及藍牙技術的智能觸控電動滑板

楊華+吳敏

摘 要設計制作一款智能觸控電動滑板，本制作以加長型抗高壓滑板作為平臺，系統采用嵌入式ARM系統（以STM32作為核心控制芯片）、電容式觸摸控制操作方式、直流無刷電機驅動、24V/8AH的電池組供電、無線（藍牙）通信以及太陽能環保充電等技術。

【關鍵詞】觸控 藍牙 電動滑板

1 引言

在名偵探柯南動畫片中。柯南有一輛阿笠博士發明的以太陽能為動力的滑板。滑板上裝有一個強勁的引擎。該引擎的動力主要依靠太陽能電池，但日落后，便失去動力。經過博士改良后，便能夠用電池補充電力。即使是太陽下山后，也能行動自如。

目前，滑板運動以其自由的運動方式以及超越身心極限的快感等特點，在歐美各國及各發展中國家己經成為都市青年最流行、最持久的時尚。但由于它目前大多數使用的仍是傳統的人力驅動，因此在節省體力以及受眾人群等方面略顯不足。

本作品的設計采用電力驅動來代替人力，并輔以遙控調速，既節省了體力，又提高了使用的便捷度，使之或可在路面上行駛代步，或可成為休閑運動的一種方式，將動畫片與現實相結合。

2 系統整體方案設計

本制作采用無線（藍牙通信）傳輸電機驅動控制系統，用ARM系列芯片作為系統的主控制芯片，首先將電容式觸摸按鍵的PWM信號采樣到微控制器并判斷是哪種信號（加速、剎車、大燈、巡航），然后系統將采集到的控制信號進行編碼處理，經主機無線（藍牙通信）模塊發送數據，然后通過從機無線（藍牙）模塊接受數據并解碼為控制信號，連接到電機驅動控制系統，通過其中的微控制器，根據控制信號執行相應的執行元件的控制，如車燈控制、調速控制、巡航控制、剎車控制，系統的總體設計方案如圖1所示。

3 系統硬件、軟件設計

整個控制系統分為硬件電路設計和軟件程序設計兩部分。硬件電路可分為遙控控制（主機）電路和滑板（從機）控制電路兩部分；軟件程序設計部分也可分為遙控控制（主機）程序和滑板（從機）控制程序設計兩部分。

遙控控制（主機）硬件電路包括：電源升壓、穩壓、太陽能充電、手動復位、觸摸信號采樣、模/數（A/D）轉換處理、無線（藍牙）信號發射和接收部分，以及單片機與各部分的接口處理部分。

遙控控制（主機）程序設計：由單片機來采集觸摸芯片的PWM信號，并將其進行轉換成控制指令，然后經無線（藍牙）模塊發送數據。STM32芯片是該功能模塊的核心，該芯片通過外接電源及晶振提供能源和時鐘源，來完成對輸入PWM信號的轉換與A/D轉換。

滑板（從機）控制硬件電路包括：電源穩壓、太陽能充電、模/數（A/D）轉換處理、無線（藍牙）信號發射和接收部分，以及單片機與各部分的接口處理部分。

滑板（從機）控制程序設計：由從機無線（藍牙）模塊接收主機發送的信號，STM32芯片接收并還原序列脈沖數據，經過內部編程處理，產生相應的控制指令來驅動電機的運行；此部分控制電路是滑板的核心。電機驅動控制電路所要完成的最大功能就是要根據指令對滑板的速度進行調節，STM32芯片管腳輸出PWM占空比信號，電機根據占空比頻率來進行加減速（例如：占空比大，表示此時輸出電壓較大，轉速提高，完成加速），在電機運轉的同時檢測電池組狀態，并實時經無線（藍牙）模塊發回主機。整個程序包括管理程序和控制程序兩部分。管理程序是對LED進行動態刷新，控制指示燈，進行欠壓、過流、飛車等保護。控制程序是用來對電壓、電流采樣，數據處理，根據PWM占空比數據比較結果進行電機驅動的輸出等。

4 結語

本制作現有技術與國內產品相比具有很多優越性和創新點：

4.1 技術特點和優勢

（1）國內現有的產品都是單電機驅動，平衡性、安全性不高，而且價格昂貴，本制作為雙電機驅動，平衡性、安全性很高，而且價格并不昂貴；

（2）該作品電機輪組采用了獨立懸掛系統，保護電機系統，并申請了專利；

（3）無線電容式觸摸太陽能遙控，更新穎、更環保；

（4）采用新型動力電池，動力更強勁，滑板更加輕盈；

（5）采用全密封式防水設計，更耐摔，免于維護。

本制作采用單片機控制，更加智能、人性化；雙電機驅動，動力更強勁；重量更輕；無線觸摸遙控，控制更簡單。

4.2 適應范圍

滑板運動己經成為都市青年最流行、最持久的時尚運動。

4.3 推廣前景的技術性分析

目前國內市場產品偏少，并且是單電機單輪組普通滑板，售價高，國外產品價格更高，該作品擁有10多項創新點，與國內產品相比技術上有絕對優勢，并且成本更低。

4.4 經濟效益預測

人力驅動的滑板運動都己經成為都市青年最流行、最持久的時尚，那么經過智能化處理的電動滑板，必定在國內市場前景甚好。

參考文獻

[1]周達左.電動滑板車遙控器及控制器的開發與研究[D].無錫：江南大學，2008.

作者單位

1.常州紡織服裝職業技術學院機電工程系 江蘇省常州市 213000

2.常州華迪特種變壓器有限公司 江蘇省常州市 213016