蓝牙遥控避障机器人：打造智能远程操控小车

零部件与物料

软件与在线服务

• Arduino IDE
• Arduino BlueControl（Android 应用，Play Store 可下载）

项目简介

作者在新冠封控期间重拾电子制作爱好，历经 12 年间歇后完成首个 Arduino 项目：一款通过手机蓝牙遥控、具备超声波避障功能的双轮差速驱动小车。项目展示了从电路搭建、代码编写到实测调试的完整过程。

系统架构

• 手机端：Arduino BlueControl App 发送控制指令（前进/后退/左转/右转/停止）
• 蓝牙通信：HC-05 模块通过串口接收指令，经电平转换模块接入 Arduino Nano 软串口（D12/D13）
• 主控逻辑：Nano 解析指令，通过 L298N 控制两路电机 PWM 调速
• 避障逻辑：前进模式下，HC-SR04 持续测距，检测到 <20cm 障碍物自动停车并报警
• 状态指示：RGB LED 显示运行状态（绿=前进、红=停止/避障、蓝=后退等）

关键电路细节

• HC-05 电平转换：模块工作电压 3.3V，Nano 为 5V 逻辑，必须使用双向电平转换模块连接 TX/RX，否则易损坏 HC-05
• 电机驱动：L298N 的 ENA/ENB 引脚接 Nano PWM 引脚（D9/D10）实现调速，IN1-IN4 控制正反转
• 供电：面包板电源模块提供 5V/3.3V 双路输出，分别给 Nano/模块与 HC-05 供电；电机由外接 12V 电池通过 L298N 驱动

完整代码

/* 蓝牙遥控避障机器人
 * 作者: Alok Talukdar
 * 日期: 2020.05.09
 */
#include <SoftwareSerial.h>

// L298N 引脚定义
#define IN1 5   // 右电机方向
#define IN2 4
#define IN3 3   // 左电机方向
#define IN4 2
#define ENA 9   // 右电机 PWM
#define ENB 10  // 左电机 PWM

// RGB LED（共阳，低电平点亮）
#define RED_LED 8
#define GREEN_LED A0
#define BLUE_LED 11

// HC-SR04
const int TRIG_PIN = 6;
const int ECHO_PIN = 7;

// HC-05 蓝牙（软串口）
SoftwareSerial btSerial(12, 13); // RX, TX

String btData;
int btCmd = 0;
float duration, distance;

void setup() {
  pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT);
  pinMode(ECHO_PIN, INPUT);

  btSerial.begin(9600);

  pinMode(IN1, OUTPUT); pinMode(IN2, OUTPUT);
  pinMode(IN3, OUTPUT); pinMode(IN4, OUTPUT);
  pinMode(ENA, OUTPUT); pinMode(ENB, OUTPUT);

  pinMode(RED_LED, OUTPUT);
  pinMode(GREEN_LED, OUTPUT);
  pinMode(BLUE_LED, OUTPUT);

  // 共阳 LED 全灭（高电平）
  analogWrite(RED_LED, 255);
  digitalWrite(GREEN_LED, HIGH);
  digitalWrite(BLUE_LED, HIGH);

  // 电机初始停止
  stopRobot();
}

void loop() {
  // 读取蓝牙指令
  while (btSerial.available()) {
    btData = btSerial.readStringUntil('\n');
  }
  btCmd = btData.toInt();

  switch (btCmd) {
    case 1: forward();  setColor(0, 255, 0); checkDistance(); break; // 前进-绿
    case 2: reverse();  setColor(255, 0, 0); break;                  // 后退-红
    case 3: left();     break;                                       // 左转
    case 4: right();    break;                                       // 右转
    case 5: stopRobot(); setColor(255, 0, 255); break;               // 停止-紫
    default: setColor(255, 255, 255); break;                         // 白-待机
  }
}

// 电机控制函数（带渐变加速）
void forward() {
  for (int i = 0; i <= 100; i++) {
    analogWrite(ENA, i); analogWrite(ENB, i);
    digitalWrite(IN1, HIGH); digitalWrite(IN2, LOW);
    digitalWrite(IN3, LOW);  digitalWrite(IN4, HIGH);
    delay(5);
  }
}

void reverse() {
  for (int i = 0; i <= 100; i++) {
    analogWrite(ENA, i); analogWrite(ENB, i);
    digitalWrite(IN1, LOW);  digitalWrite(IN2, HIGH);
    digitalWrite(IN3, HIGH); digitalWrite(IN4, LOW);
    delay(5);
  }
}

void left() {
  analogWrite(ENA, 127); analogWrite(ENB, 0);
  digitalWrite(IN1, HIGH); digitalWrite(IN2, LOW);
  digitalWrite(IN3, HIGH); digitalWrite(IN4, HIGH);
}

void right() {
  analogWrite(ENA, 0); analogWrite(ENB, 127);
  digitalWrite(IN1, HIGH); digitalWrite(IN2, HIGH);
  digitalWrite(IN3, LOW);  digitalWrite(IN4, HIGH);
}

void stopRobot() {
  analogWrite(ENA, 0); analogWrite(ENB, 0);
  digitalWrite(IN1, LOW); digitalWrite(IN2, LOW);
  digitalWrite(IN3, LOW); digitalWrite(IN4, LOW);
}

// 超声波测距 + 避障停车
void checkDistance() {
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);

  duration = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH);
  distance = (duration * 0.0343) / 2;  // cm

  if (distance < 20) {
    stopRobot();
    setColor(255, 0, 255); // 紫色报警
    delay(1000);
  }
  delay(100);
}

// RGB LED 控制（共阳：0=亮, 255=灭）
void setColor(int r, int g, int b) {
  analogWrite(RED_LED, 255 - r);
  analogWrite(GREEN_LED, 255 - g);
  analogWrite(BLUE_LED, 255 - b);
}

应用拓展

该平台可扩展为：家庭巡逻机器人、工厂物流 AGV 原型、室内导航实验平台等。只需在代码中加入路径规划、SLAM 或更多传感器即可。

原理图