简介：本资源是一套面向嵌入式初学者与课程设计者的STM32智能小车综合实验方案，聚焦STM32F103C8T6核心板在蓝牙遥控与自动循迹双模控制中的工程实践。资源提供完整KEIL4工程，涵盖L293D电机驱动、HC-05类蓝牙模块通信、红外循迹传感器数据采集与PID调速逻辑等关键功能，支持安卓手机APP远程操控与自主路径识别切换，适用于电子竞赛备赛、单片机课程设计及毕业设计原型开发。压缩包共43个文件，含uvproj工程配置、C/H源码与头文件、编译生成的axf/hex/obj中间文件、电路参考图（JPG）、APP安装包及三份详细文档（含程序说明、实验指导与APP使用指南），整体大小2.83MB，结构清晰便于理解软硬件协同逻辑。目前已有3912人学习下载，所有代码经作者实车验证可直接烧录运行，附带典型问题说明与模块接线提示，显著降低调试门槛。 我做了个STM32F103C8T6智能小车，最终效果是手机APP通过蓝牙遥控，同时把循迹跑线也整合进去了，整套程序源码打包放了出来。这篇文章会把硬件选型、蓝牙通信协议、循迹算法、电机控制这些关键的坑和思路全部拆开讲，提供一个可以直接复现的完整方案，给正在做课设、毕设或者单纯想玩STM32的朋友做个参考。
先交代一下背景。我做这个小车的直接动机，是当时有个朋友要参加一个校内电子设计竞赛，题目就是做一辆能够“手动遥控+自动循迹”的智能车。而市面上能找到的大部分例程，要么只写了蓝牙，要么只写了循迹，很少有把两者完整融合而且在同一块板子上稳定跑的。我干脆自己从头搭了一套方案，把两块功能全部打通，跑完比赛之后把代码整理成了这个压缩包。下文所有内容，都会对应压缩包里的源码结构来讲。
1. 项目整体设计与硬件选型
1.1 为什么选STM32F103C8T6作为主控
如果你接触过单片机开发，应该知道STC89C52、Arduino Uno这类入门板。它们做简单流水灯、超声波测距没问题，但要同时处理蓝牙串口数据、五路循迹传感器采样、两路电机PWM输出，而且还要保证响应速度不卡顿，8位机的算力和外设资源其实很紧张。STM32F103C8T6则完全不一样，它就是一颗Cortex-M3内核的32位处理器，主频最高72MHz，Flash有64KB，RAM有20KB，片上集成了USART、I2C、SPI、ADC、PWM定时器等常用外设。
做小车这类项目，它有几个明显的优势：
- 外设资源足够。你需要两个串口的话，它有一个USART1和一个USART2可以用，一个接蓝牙、一个留给调试，互不干扰。循迹传感器输出模拟量也能直接进ADC通道，不需要额外扩展。
- PWM输出精度高。定时器可以输出多路PWM，电机调速用16位定时器生成脉冲信号，速度调起来比软件延时模拟出来的细腻得多。
- 中断响应快。蓝牙数据一条一条进来，串口中断能保证你不丢字节；循迹传感器状态变化也可以做成外部中断，实测下来整体系统的响应时间是毫秒级的。
- 最便宜的C8T6最小系统板只要十几块钱，实验室废板子上也能拆。对于学生项目来说成本非常友好。
1.2 硬件清单和接线方案
这个项目的硬件清单并不复杂，整体加起来几十块钱。我实际用的是：
| 硬件 | 型号/规格 | 备注 |
|---|---|---|
| 主控板 | STM32F103C8T6最小系统板 | 蓝色那块即可 |
| 电机驱动 | L298N模块 | 如果用小功率电机，换TB6612也完全没问题 |
| 电机 | TT马达（带减速箱） | 4个，两两对应左右轮 |
| 蓝牙模块 | HC-05（或HC-06） | 建议用HC-05，支持主从一体，调试方便 |
| 循迹模块 | 五路循迹传感器（TCRT5000） | 比单路、双路抗干扰能力好很多 |
| 电池 | 18650锂电池两节（7.4V） | 不能只用3.3V供电，否则电机带不动 |
| 车架 | 四驱亚克力小车底盘 | 随便买，关键是四个轮子转速一致 |
| 杜邦线 | 公对公、公对母若干 | 建议多备几种颜色，方便查线 |
接线方案比较关键，不要接错。我的接法如下：
- 电机驱动L298N的IN1、IN2接PA0、PA1控制左轮正反转，IN3、IN4接PA2、PA3控制右轮正反转。ENA和ENB接PB0、PB1，用PWM调速。
- 蓝牙模块HC-05的TXD接STM32的PA10（USART1_RX），RXD接PA9（USART1_TX）。注意交叉连接，这个很多人接反了收不到数据。
- 五路循迹传感器从左到右分别接PA4、PA5、PA6、PA7、PB6。传感器模块VCC接5V，GND接GND，输出口直接接GPIO输入。
- STM32的3.3V不能直接驱动L298N的逻辑电平，需要共地，但VCC要从电池电压经过降压模块给，这个后面会在电源部分细说。
实际调试过程中我踩过两次接线坑，一个是蓝牙的TXD和RXD接反，APP发数据一直收不到，另一个是L298N没有共地，导致PWM信号乱跳。这两处建议新手在通电之前反复核对一遍。
2. 蓝牙遥控功能拆解：协议、APP与调参
2.1 HC-05蓝牙模块的关键配置
蓝牙模块这部分，我先说连接方式。HC-05用串口和STM32通信，默认波特率是9600，但不同商家预烧固件可能不一致，所以第一步建议先做模块配置。
拔掉蓝牙模块的VCC，按住模块上的小按键再重新上电，会进入AT模式，这时模块指示灯慢闪（大概2秒一次）。通过USB转TTL连接到电脑，发送AT指令配置：
AT // 测试响应，返回OK AT+NAME=SMART_CAR // 修改蓝牙名称，便于手机识别 AT+ROLE=1 // 设为主机模式（若作为从机模式可设为0） AT+UART=9600,0,0 // 设置波特率9600，停止位1，无校验 AT+PSWD=1234 // 设置配对密码关键点在于AT+UART这个指令。波特率必须和STM32端串口初始化代码保持一致，否则APP发送来的数据全是乱码。我工程里的usart.c配置的就是9600，所以模块也是9600，两边匹配好一次调通。
2.2 手机APP控制方案选型
手机APP控制这块有两条路线可选：现成的串口调试助手，和自己写APP。如果你希望项目“开箱即用”，可以直接在手机上装一个“蓝牙串口助手”类的软件，搜索HC-05配对之后，用界面上的按键发送指定的字符即可。工程代码里默认解析以下指令：
| 指令字符 | 功能 |
|---|---|
| 'F' | 前进 |
| 'B' | 后退 |
| 'L' | 左转 |
| 'R' | 右转 |
| 'S' | 停止 |
| '0'-'9' | 挡位调速（0最慢，9最快） |
自己做安卓APP的话，原理也很简单：调用系统的BluetoothSocket，和服务端建立SPP连接，然后通过输出流发送字节数据。界面就是几个按钮，按下发送对应字符，松开发送停止字符。这里比较推荐新手用QT或者MIT App Inventor快速做一个，不用从零啃Java，图形化积木方式能让你把精力放在逻辑上。如果是毕设或者需要答辩展示，自己写APP会更有亮点，代码量其实也不大，核心就是Socket通信。
2.3 串口中断接收与指令解析
蓝牙数据接收是工程里非常关键的一块，不能在主循环里用堵塞方式等待串口数据，否则小车会僵住。我采用的是USART1全局中断接收：
void USART1_IRQHandler(void) { uint8_t ch; if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) { ch = USART_ReceiveData(USART1); if(ch == '\n') { rx_complete_flag = 1; } else { rx_buffer[rx_index++] = ch; } } }这里有个小技巧：很多APP发送字符时后面会带换行符，所以用换行作为一帧结束的标志。主循环检测rx_complete_flag，置位后集中解析这次收到的完整指令数据。
指令解析部分我写成了switch-case，比较清晰：
void parse_command(void) { switch(rx_buffer[0]) { case 'F': car_forward(speed); break; case 'B': car_backward(speed); break; case 'L': car_left(speed); break; case 'R': car_right(speed); break; case 'S': car_stop(); break; default: if(rx_buffer[0] >= '0' && rx_buffer[0] <= '9') { speed = (rx_buffer[0] - '0') * 10; } break; } memset(rx_buffer, 0, sizeof(rx_buffer)); rx_index = 0; rx_complete_flag = 0; }速度调节逻辑注意一点，用数字字符转成数值后乘10作为占空比百分比。比如发送'5'，speed就是50，对应PWM占空比50%。实测下来占空比低于20%电机基本转不动，所以在调速函数里加了一个下限保护，低于20直接按20处理，通过软件避免电机堵转。
3. 循迹系统设计与控制算法
3.1 五路循迹传感器的工作原理
循迹的原理并不复杂。黑色跑道和白色底面对红外光的反射能力不同，TCRT5000传感器发射红外线，接收管根据反射光的强度输出不同电平。白底反射强，接收管导通，输出低电平；黑线吸收红外光，输出高电平。五路循迹传感器的优势在于，中间三路用来判断车体是否偏离，两边的两路用来提前感知大弯道和十字路口。相比单路和双路，五路不会在遇到岔路时直接丢失目标线。
我用的模块数字输出，每个探头输出0或1，五路组合起来正好可以形成一个5位的状态码：
uint8_t track_state = 0; track_state |= (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_4) << 0); track_state |= (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_5) << 1); track_state |= (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_6) << 2); track_state |= (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_7) << 3); track_state |= (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_6) << 4);五个探头从左到右编号为1到5，规定探头压在黑线上输出1，否则输出0。我按这个规则把常见情况做了查表处理。循迹的核心其实就是查表，状态码和动作一一对应，没有太多复杂的数学计算。
3.2 循迹查表策略与PWM差速
我定义的巡线状态表如下：
| 状态码（二进制） | 对应情况 | 动作 |
|---|---|---|
| 00100 | 中间探头压线，车体正 | 直行 |
| 01100 / 00110 | 稍微偏右/偏左 | 轻微左修/右修 |
| 11100 / 00111 | 偏得较多 | 较大幅度左转/右转 |
| 11000 / 00011 | 严重偏离 | 原地左转/右转 |
| 10100 / 00101 | 进入十字或遇到断点 | 直行继续 |
| 00000 | 全部丢线 | 保持上次动作 |
| 11111 | 全部压线 | 停车 |
在这个表里，核心处理技巧是“保持上次动作”和“继续直行”。循迹小车有个很常见的现象：在十字路口，五个探头会同时压到黑线，如果程序不加判断直接按某个方向转弯，就会跑出路径。遇到全0的情况一般是车子冲出弯道或者探头悬空，这时不能乱打方向，保持上次动作让小车的惯性把它带回来，这是我在赛道上试了很多次之后总结出来的经验。
动作执行依赖PWM差速。左轮和右轮分别用两个PWM通道控制：
void set_motor_speed(int left_speed, int right_speed) { if(left_speed >= 0) { GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0); GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1); TIM_SetCompare2(TIM3, left_speed); } else { GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0); GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1); TIM_SetCompare2(TIM3, -left_speed); } if(right_speed >= 0) { GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2); GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_3); TIM_SetCompare3(TIM3, right_speed); } else { GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2); GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_3); TIM_SetCompare3(TIM3, -right_speed); } }比如左转修偏时，设置左轮速度30、右轮速度50，两轮速度差越大，转弯半径就越小。因为STM32的定时器比较寄存器是16位的，我设置ARR为999，所以比较值设为0到999，和上面代码的速度值含义直接对应。
3.3 循迹速度换挡与赛道适应性
循迹不是一味求快就行。我测试下来，速度参数分两档比较合理——直线用快速档，弯道用慢速档。判断逻辑是：从当前状态码的二进制位可以看出是否有外侧探头压线，如果只有中间那一路或中间偏左右一路压线，说明是直线，可以直接全速；如果有外侧探头加入，说明前方有弯道，要提前降速。这样处理可以让小车在进入弯道前就完成减速，而不是到了弯道中心才急刹车。
具体控制函数我简化成：
void line_follow_run(void) { uint8_t s = read_track_sensor(); switch(s) { case 0x04: // 00100 set_motor_speed(LEFT_SPEED, RIGHT_SPEED); break; case 0x06: // 00110 偏左 set_motor_speed(LEFT_SPEED - ADJUST, RIGHT_SPEED); break; case 0x0C: // 01100 偏右 set_motor_speed(LEFT_SPEED, RIGHT_SPEED - ADJUST); break; case 0x07: // 00111 偏左较多 set_motor_speed(LEFT_SPEED - ADJUST*2, RIGHT_SPEED); break; case 0x1C: // 11100 偏右较多 set_motor_speed(LEFT_SPEED, RIGHT_SPEED - ADJUST*2); break; case 0x00: // 丢线，保持 set_motor_speed(LEFT_SPEED, RIGHT_SPEED); break; default: set_motor_speed(LEFT_SPEED, RIGHT_SPEED); break; } }上面代码里LEFT_SPEED、RIGHT_SPEED是基础速度，ADJUST是修正幅度。具体数值需要根据你的电机、电池电压、地面摩擦系数来调。我用的是40%占空比基础速度，修正幅度8%，这个参数在普通瓷砖地面上效果最好。如果你用木地板或者地毯，摩擦系数不同，这个值要重新标定。
4. 源码工程结构与核心代码实现
4.1 工程目录和你拿到的压缩包里都有什么
解压这个.rar文件之后，里面是标准的STM32标准外设库工程结构。我用的是固件库3.5版本，开发环境是Keil MDK5。如果你是第一次打开工程，建议先装好Keil MDK5和对应的STM32F1系列器件支持包，然后直接打开USER目录下的.uvprojx文件即可。
主要目录结构如下：
smart_car/ ├── USER/ │ ├── main.c // 主函数、系统初始化、模式切换 │ ├── stm32f10x_it.c // 中断服务函数 │ └── system_stm32f10x.c // 系统时钟配置（默认72MHz） ├── HARDWARE/ │ ├── motor.c / motor.h // 电机驱动、PWM初始化 │ ├── bluetooth.c/.h // 串口1初始化与蓝牙数据接收 │ ├── tracking.c/.h // 五路循迹传感器读取与巡线策略 │ └── delay.c/.h // 延时函数 ├── CORE/ └── LIB/修改硬件的时候只需要修改HARDWARE目录下对应文件就行。比如把L298N换成TB6612，只需要改motor.c里GPIO和PWM通道的宏定义，不需要动main.c。
4.2 main函数里的模式切换设计
主函数采用了一个简单的模式标志位：默认处于蓝牙遥控模式，但可以通过蓝牙发送特定指令切换为循迹模式。这样一台车既能平时手动遥控玩，又能放到赛道上跑自动循迹。
int main(void) { delay_init(); GPIO_Config(); TIM3_PWM_Init(999, 71); // PWM频率 = 72M/(71+1)/(999+1) = 1kHz USART1_Config(9600); Tracking_GPIO_Init(); while(1) { if(work_mode == MODE_BLUETOOTH) { if(rx_complete_flag) { parse_command(); } } else if(work_mode == MODE_TRACKING) { line_follow_run(); delay_ms(10); } } }PWM频率1kHz听起来简单，但实际选择是有讲究的。L298N这类模块内部是完全由H桥开关控制的，频率过低会听到明显的电机啸叫，频率过高又会增大开关损耗，1kHz到10kHz是首选范围。我用1kHz是靠耳朵听没有噪声后定下来。
4.3 电机PWM初始化的具体参数计算
PWM初始化代码里TIM3_PWM_Init(999, 71)的两个参数值得解释一下。STM32F103C8T6的定时器时钟来自APB1，通过时钟树倍频后到达72MHz。PWM频率的计算公式为：
PWM频率 = 72MHz / (PSC + 1) / (ARR + 1)我把预分频器PSC设为71，ARR设为999，代入公式就是：
72000000 / (71+1) / (999+1) = 72000000 / 72 / 1000 = 1000Hz这样得到的PWM频率是1kHz，周期1ms。占空比就是比较值除以1000，比如设置TIM_SetCompare2(TIM3, 500)，就是50%占空比，电机半速转动。这个参数组合同样方便换算，临时想改占空比直接在比较值上加减数字就行。
4.4 五路循迹初始化与采样周期
循迹传感器模块只要把五个GPIO配置成上拉输入，然后周期读取IO电平即可。我用的GPIO配置方式如下，以PA4为例：
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);上拉输入是为了确保传感器输出端悬空时，IO口能保持高电平，避免误判。循迹的采样周期我控制在了10ms左右，也就是每10ms读一次传感器并调整一次方向，这个速度在普通黑白赛道上是绰绰有余的。如果你遇到的赛道弯道特别急，可以把这个周期缩短到5ms，但要注意主循环里其他逻辑的耗时不能过长，避免采样抖动。
5. 常见问题与排查技巧实录
5.1 蓝牙模块连不上手机或者收不到数据
这个现象在社区里问得最多。我总结下来分为三类原因：
第一，模块没有进入配对模式。HC-05上电后指示灯快慢闪不同，如果一直是慢闪，说明没有进入可配对状态，需要重新上电或按模块上的复位信号。
第二，波特率不匹配。模块默认9600，但你的串口助手或者STM32代码里设置的是115200，两边频率不一致就收不到正确数据。可以先用USB转TTL连接电脑，打开任意串口调试助手以9600发送AT测试，确认模块还能响应。
第三，接线问题。TXD和RXD必须交叉连接，如果模块TXD接到板子的TXD，数据收发就全乱了。另外一定要检查是否有共地，如果不共地，信号参考电位不一致，串口通信就会失败。我建议上电后用万用表量一下模块TXD引脚的电压，正常空闲状态应该在3.3V左右。
常见问题定位速查表：
| 现象 | 可能原因 | 排查方法 |
|---|---|---|
| 手机搜不到蓝牙 | 模块没进入配对模式 | 按模块按键重新上电，看指示灯是否快闪 |
| 搜索到但连接不上 | 配对密码错误 | 恢复默认密码1234，或重新AT设置 |
| 连上但发送APP无反应 | TXD/RXD接反或波特率不对 | 用USB转TTL单独测试模块，再用串口监视器看数据 |
| 偶发丢数据 | 电源纹波大或共地不良 | 检查电源，给单片机单独滤波电容 |
5.2 循迹小车出线、跑飞、原地打转
循迹跑飞是最让人头疼的。原因通常有两个：传感器安装高度不合适，或者速度太快。
TCRT5000传感器的有效检测距离一般是1cm到2cm，安装时探头离地面高度应控制在1.5cm以内，并且要保持水平。如果你把传感器装得偏高，检测灵敏度下降，黑白边界判断就会模糊，车就容易冲出赛道。我实际测试时用手按压传感器支架，找到刚好能稳定识别黑线的临界高度，然后固定在这个位置。
速度方面，如果你的赛道有大量直角弯和S弯，全速跑必飞。解决思路是两级速度：直线速度可以高，但检测到外侧探头压线时，立即降低到弯道速度。这个策略在代码里已经写好，关键在于LEFT_SPEED、RIGHT_SPEED和ADJUST三个宏要重新标定。一个简单粗暴的标定方法：先把基础速度调低到能稳定过直角弯，然后慢慢增加，直到入弯时第一次跑飞，记下这个速度上限，留出10%的余量作为最终设定值。
原地打转的问题则是左右电机基准速度差异大。两个TT马达即使型号相同，实际转速也可能有偏差，可以通过增加一个直行校准参数解决。最简单的办法是在代码里对某一侧的PWM比较值加一个修正偏置，比如左侧电机偏快，就把LEFT_SPEED减去5%，反复调整直到直线段不跑偏。
5.3 电机不转、转动无力、芯片发烫
电机不转优先排查L298N供电是否正常。L298N的12V和5V跳线帽要注意，如果只靠STM32的3.3V给逻辑部分供电，那没问题，但电机工作电压必须外接电池。我用的两节18650电池串联约7.4V，接在L298N的12V输入口上，同时用模块自带的5V输出给单片机板供电，这是一个经典方案。
转动无力的问题通常出在PWM占空比太低，或者电池电压跌落了。解决方法是把最低速度阈值设定在20%以上，同时检查电池电量，TT马达电压低于5.5V后扭矩明显下降。
芯片发烫，特别是L298N烫手，可能是因为电机堵转电流过大。这种时候要检查轮子是否被卡住，以及占空比是否长时间维持在满值。小车在停止状态下，程序如果还输出PWM，就会导致堵转电流长期存在。我在代码里做了处理，收到停止指令时直接清零比较值，而不是仅仅改变转向引脚电平。
6. 项目扩展与个人经验总结
这个基础方案跑通之后，往下的想象空间很大。硬件不用大改，只要在C8T6的空余引脚上外接传感器，就能继续升级：
- 加一个超声波测距模块（HC-SR04），把避障功能做进去。在蓝牙模式下优先级最高，前方障碍物小于30cm自动停车或绕行。
- 加一个OLED显示屏，实时显示当前速度、循迹状态码、蓝牙连接状态，调试和答辩演示都非常直观。
- 把蓝牙模块换成ESP8266或者ESP32，就可以把控制指令换成WiFi网络下发，手机APP不用蓝牙配对，直接局域网连接。
- 循迹做成参数可调，增加一个按键切换不同赛道模式，分别对应直线高速、弯道中速、S弯低速等场景。
我个人实际做完这整个项目之后，最大的体会是：做嵌入式小车，代码本身不是最难的，难点在调试的耐心和系统化排查问题的思路。刚上电可能会遇到一堆奇怪问题——蓝牙连不上、电机不转、循迹出线，但只要你按模块逐一排查，每一步都确认无误再推进，其实都能很快解决。踩过几次坑之后，你会对GPIO配置、串口中断、PWM调制这些底层概念有完全不一样的理解。
最后再说一个很多新手会忽略的小技巧：调试的时候，在main函数里加一个LED翻转指示，进入蓝牙模式闪一下，进入循迹模式闪两下，这样你不用盯着串口打印，光看板子上的LED状态就知道程序跑到哪里了。这个习惯帮我省了很多定位问题的时间，建议你也试试。
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