基于ARM及蓝牙技术的智能触控电动滑板

杨华+吴敏

摘 要设计制作一款智能触控电动滑板，本制作以加长型抗高压滑板作为平台，系统采用嵌入式ARM系统（以STM32作为核心控制芯片）、电容式触摸控制操作方式、直流无刷电机驱动、24V/8AH的电池组供电、无线（蓝牙）通信以及太阳能环保充电等技术。

【关键词】触控 蓝牙 电动滑板

1 引言

在名侦探柯南动画片中。柯南有一辆阿笠博士发明的以太阳能为动力的滑板。滑板上装有一个强劲的引擎。该引擎的动力主要依靠太阳能电池，但日落后，便失去动力。经过博士改良后，便能够用电池补充电力。即使是太阳下山后，也能行动自如。

目前，滑板运动以其自由的运动方式以及超越身心极限的快感等特点，在欧美各国及各发展中国家己经成为都市青年最流行、最持久的时尚。但由于它目前大多数使用的仍是传统的人力驱动，因此在节省体力以及受众人群等方面略显不足。

本作品的设计采用电力驱动来代替人力，并辅以遥控调速，既节省了体力，又提高了使用的便捷度，使之或可在路面上行驶代步，或可成为休闲运动的一种方式，将动画片与现实相结合。

2 系统整体方案设计

本制作采用无线（蓝牙通信）传输电机驱动控制系统，用ARM系列芯片作为系统的主控制芯片，首先将电容式触摸按键的PWM信号采样到微控制器并判断是哪种信号（加速、刹车、大灯、巡航），然后系统将采集到的控制信号进行编码处理，经主机无线（蓝牙通信）模块发送数据，然后通过从机无线（蓝牙）模块接受数据并解码为控制信号，连接到电机驱动控制系统，通过其中的微控制器，根据控制信号执行相应的执行元件的控制，如車灯控制、调速控制、巡航控制、刹车控制，系统的总体设计方案如图1所示。

3 系统硬件、软件设计

整个控制系统分为硬件电路设计和软件程序设计两部分。硬件电路可分为遥控控制（主机）电路和滑板（从机）控制电路两部分；软件程序设计部分也可分为遥控控制（主机）程序和滑板（从机）控制程序设计两部分。

遥控控制（主机）硬件电路包括：电源升压、稳压、太阳能充电、手动复位、触摸信号采样、模/数（A/D）转换处理、无线（蓝牙）信号发射和接收部分，以及单片机与各部分的接口处理部分。

遥控控制（主机）程序设计：由单片机来采集触摸芯片的PWM信号，并将其进行转换成控制指令，然后经无线（蓝牙）模块发送数据。STM32芯片是该功能模块的核心，该芯片通过外接电源及晶振提供能源和时钟源，来完成对输入PWM信号的转换与A/D转换。

滑板（从机）控制硬件电路包括：电源稳压、太阳能充电、模/数（A/D）转换处理、无线（蓝牙）信号发射和接收部分，以及单片机与各部分的接口处理部分。

滑板（从机）控制程序设计：由从机无线（蓝牙）模块接收主机发送的信号，STM32芯片接收并还原序列脉冲数据，经过内部编程处理，产生相应的控制指令来驱动电机的运行；此部分控制电路是滑板的核心。电机驱动控制电路所要完成的最大功能就是要根据指令对滑板的速度进行调节，STM32芯片管脚输出PWM占空比信号，电机根据占空比频率来进行加减速（例如：占空比大，表示此时输出电压较大，转速提高，完成加速），在电机运转的同时检测电池组状态，并实时经无线（蓝牙）模块发回主机。整个程序包括管理程序和控制程序两部分。管理程序是对LED进行动态刷新，控制指示灯，进行欠压、过流、飞车等保护。控制程序是用来对电压、电流采样，数据处理，根据PWM占空比数据比较结果进行电机驱动的输出等。

4 结语

本制作现有技术与国内产品相比具有很多优越性和创新点：

4.1 技术特点和优势

（1）国内现有的产品都是单电机驱动，平衡性、安全性不高，而且价格昂贵，本制作为双电机驱动，平衡性、安全性很高，而且价格并不昂贵；

（2）该作品电机轮组采用了独立悬挂系统，保护电机系统，并申请了专利；

（3）无线电容式触摸太阳能遥控，更新颖、更环保；

（4）采用新型动力电池，动力更强劲，滑板更加轻盈；

（5）采用全密封式防水设计，更耐摔，免于维护。

本制作采用单片机控制，更加智能、人性化；双电机驱动，动力更强劲；重量更轻；无线触摸遥控，控制更简单。

4.2 适应范围

滑板运动己经成为都市青年最流行、最持久的时尚运动。

4.3 推广前景的技术性分析

目前国内市场产品偏少，并且是单电机单轮组普通滑板，售价高，国外产品价格更高，该作品拥有10多项创新点，与国内产品相比技术上有绝对优势，并且成本更低。

4.4 经济效益预测

人力驱动的滑板运动都己经成为都市青年最流行、最持久的时尚，那么经过智能化处理的电动滑板，必定在国内市场前景甚好。

参考文献

[1]周达左.电动滑板车遥控器及控制器的开发与研究[D].无锡：江南大学，2008.

作者单位

1.常州纺织服装职业技术学院机电工程系 江苏省常州市 213000

2.常州华迪特种变压器有限公司 江苏省常州市 213016