基于 STM32 的重力遥控智能车的控制系统设计
摘 要：文章介绍了一种利用重力感应技术来控制动作的智能遥控小车，并赋予了小车一
定的对不同路况进行智能感知并采取简单应对措施的能力。本设计主要利用 ADXL345 传感
器实现智能感知，通过脉宽调制（PWM）方式对电机转速进行调节，从而实现对小车的动
作控制。我们通过改变遥控器的姿态，即可实现小车的前进、后退、左转、右转。
关键词：重力感应；ADXL345 传感器；智能感知
引言
重力感应技术在我们的日常生活中得到了越来越广泛的应用，例如，工业机器人、定点设
备、医疗器械、智能电动车、手机和平板电脑都用到了该技术。其独有的三维姿态变化控制
方式，能够带给操作者更加直观的感受。文章所介绍的智能车不仅能通过手中的遥控器控制
小车，还能让小车在一定程度上对不同平整度地形进行感知，实现自身对转速的控制。
1 总体硬件
硬件系统确定包括：
（1）手持遥控设备。手持遥控设备由ADXL345 三轴加速度传感器、STM32 单片机、无线
模块、LCD 屏组成。ADXL345 传感器为重力感应单元，STM32 作为控制单元，NRF24L01 作
为通信单元用于遥控器和小车之间的数据传递，TFTLCD 实时显示遥控器姿态变化相对应的
加速度、角度等参数。
（2）被控对象。被控对象由小车底盘、直流电机、L298N 驱动模块、STM32 最小系统、
NRF24L01 无线模块以及 ADXL345 三轴加速度模块组成。小车采用 8 节 5 号可充电镍氢电池
（共 9.6V 电源）供电，STM32 最小系统板接入 L298N 驱动板上的 5V 电源和 GND 接口，与
9.6V 供电电路共地。在小车车架左侧的水平位置处固定好ADXL345三轴加速度传感器模块。
图 1 智能小车控制系统示意图
由图 1 可知，手持遥控器的姿态变化可以通过固定在遥控器上面的 ADXL345 三轴加速度
传感器检测出来。单片机通过 IIC 模拟接口读取姿态参数（转角），在 LCD 屏上实时显示出
来，并把相关指令传递到 NRF24L01 无线模块，由该无线模块发送给小车接收端，以实现对
小车的动作控制。固定在小车上的另一个 ADXL345 加速度传感器也可以在小车行驶过程中
感知 z 向加速度的变化，用于对不同地形、不同路面的平整度进行感知与检测，以实现对小
车行驶速度的控制。
2 软件设计
控制系统的软件设计主要是利用 MDK5 开发软件进行 STM32 单片机的程序编写。手持遥
控器部分的相关程序包括：姿态检测子程序、姿态参数处理子程序、NRF24L01 无线模块通
信子程序。被控小车部分的相关程序包括：路面检测子程序、小车运动方式控制子程序。
2.1 姿态检测子程序
手持遥控设备的倾斜方向由 ADXL345 传感器来检测，手控器向不同方向的倾斜角度可通
过重力加速度在检测坐标轴上的三个分量求得。
2.2 姿态参数处理子程序
STM32 单片机对数据进行读取并解析，转换为角度变化，对各轴所对应的数据进行判断，
根据不同的角度范围，通过无线模块向小车发送不同的控制指令，与此同时将角度值实时显
示在 LCD 屏上，如表 1 所示。
2.3 路面检测子程序
小车上的 ADXL345 传感器能够在运动过程中灵敏检测各轴方向上的加速度变化。由于小
车在不同平整度的路面上行驶 z 轴方向上的加速度变化最明显。通过对 z 轴加速度变化情况
的获取，即可判断出加速度的变化。试验中，我们分别选择了平滑水泥路面、普通砖块路面、
鹅卵石路面作不同平整度的比较，实时检测z 轴加速度的变化情况。在实验中发现，平整路
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