# 基于ESP的遥控坦克

**Repository Path**: jacobjh/esp-tank

## Basic Information

- **Project Name**: 基于ESP的遥控坦克
- **Description**: 本项目为模型坦克的遥控套件，MCU主控使用了ESP32S3模块，项目分为遥控端和接收端，连接协议选用的ESPNOW。
- **Primary Language**: Arduino
- **License**: GPL-3.0
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 1
- **Forks**: 6
- **Created**: 2025-05-01
- **Last Updated**: 2025-05-01

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

## 项目简介
本项目为模型坦克的遥控套件，考虑到要有尽量高的性能以及无线功能，所以MCU主控使用了ESP32S3模块，项目分为遥控端和接收端，因为基本都是目视控制，所以连接协议选用的ESPNOW，能够获得更快的响应速度和较低的延迟。遥控板上支持两个双通道摇杆，分别控制坦克驱动电机、炮塔转动电机和炮管俯仰电机，同时接油一块OLED的显示屏，用于显示一些关键信息，比如连接状态、电池电压、摇杆数值等。接收板上除了有4个电机接口外还有电池接口、开关接口、两个5V输入接口用于连接有线充电和无线充电。

## 项目功能
本项目是基于ESP32S3设计的遥控系统，分为遥控端和接收端，遥控端设置有两个双通道摇杆，分别用于控制接收端的4个电机驱动，支持比例控制，同时还配置了一块OLED显示屏，用于显示连接状态、电池电压、摇杆数值等相关信息，还板载了LED指示灯，分别用于显示供电状态和连接状态，并且遥控端和发射端都板载了充电电路以及电量检测电路，遥控端使用1S锂电池，接收端使用2S锂电池供电。

## 项目参数
* 本项目主控MCU使用了ESP32S3模组，具备较高的性能以及无线连接能力；
* 本项目使用了常用的13mm摇杆电位器，通用性较强；
* 本项目使用了0.96寸的OLED显示屏，用于显示一些关键信息；
* 本项目使用了CH340N串口芯片，并板载USB接口，可通过USB进行程序烧录；
* 本项目遥控端使用了IP5306电源管理芯片，支持电池充电机同步升压转换；
* 本项目接收端使用了IP2325双节锂电池充电芯片，具备较高的充电功率；
* 本项目接收端使用了RZ7889电机驱动芯片，具备较高的驱动电压和电流；
* 使用ADC引脚配合电阻分压电路来测量电池电压，可以直观的在显示屏上显示电池电压百分比；
* 板载连接状态指示灯，当遥控端和接收端未连接时LED灯闪烁，当已连接时LED灯常亮。

![遥控端.jpg](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/309fcacb9e2c43adbae3547b661906ef.jpg)

![接收端.jpg](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/9a633adf821f4364ac5dbd86278e457f.jpg)

## 设计原理
MCU主控：
设计满足ESP32S3最小系统需求，包括上电时序、下载、重启等；
![image.png](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/da9d18a5f75f4437afd8a31d6fee7dc1.png)

下载电路及接口：
使用CH340N串口芯片配合TYPE-C接口，即可通过USB对MCU烧录固件；
![image.png](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/a07e6ac580ba4392b85b353ed49bd44c.png)

电池充电及DCDC：
遥控端使用IP5306电源管理芯片，注意要使用型号结尾带_CK的芯片，为常开芯片，不会因为电流小进入待机状态，此芯片不仅可以对电池进行充电，并且可以升压5V输出，可以节省一个升压电路，同时支持边冲边放，使用AMS1117-3.3将5V电压降压为3.3V供MCU使用；
![image.png](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/d5e74e21152a43b1b43dcd2022342ac3.png)

接收端因为要提升电机驱动能力，所以使用了2S锂电池，在充电电路上就选用了支持2S从电的IP2325芯片，并且支持较高的充电功率；
![image.png](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/1b1d98bad2d14324b2e63da0c416b181.png)

摇杆：
遥控端摇杆使用了比较常见的13mm双通道摇杆，电位器阻值为常见的10K，同时引脚端都并联有滤波电容，软件上也设置了滤波电路，以实现更准确的摇杆数值；
![image.png](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/d037de2342dc4431ae77f68af0b75db0.png)

电池电压测量：
遥控端和接收端均采用了电阻分压的测量电路，但由于电池电压不一样，所以电路选用的阻值也不一样；
![image.png](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/904fa507a10b4e3a8123ebfa22c0ee34.png)

![image.png](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/43feffa0fe4f4a87b6df9d03e9140850.png)

显示屏：
遥控端使用了一块0.96寸OLED显示屏，分辨率为128X64，驱动芯片为SSD1315,使用IIC协议进行驱动，软件中使用U8G2进行图形显示，主要显示连接状态、电池电压、摇杆数值这些关键信息；
![image.png](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/8c690ee8a33f4662ba764145834bb543.png)

指示灯：
板载有两个LED指示灯，一个为系统电源指示灯，3.3V电源OK时指示灯常亮，另外一个为连接状态指示灯，遥控端和发射端未连接时指示灯闪烁，已连接时指示灯常亮；
![image.png](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/f08d21d61f364140a6b8cc7f28ee6117.png)

电机驱动：
接收端使用了4颗独立的直流电机驱动芯片，RZ7889具备较高的驱动电压和电流，使用电池电压直接驱动，使用一颗100UF的电容进行电压补偿；
![image.png](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/b419a97b18f0409d867a16b553a33283.png)


## 软件代码
软件设计主要分为以下几个部分：
初始化：
主控在上电后会对各引脚进行初始化，在遥控端会对显示屏及U8G2进行初始化并显示logo，同时会对摇杆进行自动校准；
![image.png](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/c3bef0208c7948b0a440551702705104.png)

ESPNOW自动配对：
在MCU初始化完成后，遥控端会发送ESPNOW广播报文，接收端在收到广播报文后将报文的MAC地址作为主机地址，将自己的MAC地址发送给主机，遥控端在接收到回复后将MAC加入到从机中，即可完成遥控端和接收端的配对工作；
![image.png](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/8d733a48f9a64763b4ce225cebefcc78.png)遥控端

![image.png](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/20cf53e1a8bf47c6867eafd8777d49ce.png)接收端

数据发送和回传：
配对完成后，遥控器会持续读取摇杆数值，进行滤波、映射之后封装成控制数据包发送给接收端，接收端在接收到控制数据包后会根据摇杆数值进行对应的处理，之后会读取电压数值并进行百分百计算之后回传给遥控端；
![image.png](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/1dc6bcf1850b46918d68bc1999fd6d31.png)遥控端

![image.png](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/ad10f94c1a3044faab83d1c21fad7795.png)接收端

中断和重连：
遥控端根据收到回传数据的时间判断连接是否中断，如果一定时间未收到回传数据，则认为连接已中断，重新进入配对流程，删除从机MAC，持续发送ESPNOW广播报文，同样接收端会根据接收到控制数据包的时间判断连接是否中断，如果一定时间为收到控制数据包，这认为连接已中断，从新进入配对流程，删除主机MAC，监听ESPNOW广播报文，在遥控端和接收端同时进入配对流程时会自动完成配对，已实现自动重连；

![image.png](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/67b6bd1802454f80827bb5e9092e3bec.png)
![image.png](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/08f361ae04e34be991df6c160187efac.png)

显示屏控制：
实时显示连接状态、电压百分比、摇杆数值等关键数据；

![image.png](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/86a884a68b6c46e5a3ce3e32605e5a4b.png)

由于软件代码较长，不在此具体展示，具体代码详见Gitee开源项目：
https://gitee.com/yanshimi/esp-tank

## 3D模型设计
3D模型部分设计参考了T34坦克的外形，受限于3D打印平台大小将主体分为前后两部分，这样也更容易打印成型，打印完成后使用胶水固定即可，功能方便包括可前进、后退、左转、右转、炮台旋转、炮管俯仰。

![IMG_20250417_233053.jpg](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/e9f7b2665d5f46488cf2b30ae7d20925.jpg)

运动部分包含了5对负重轮，驱动轮和导向轮，负重轮均为独立弹簧悬挂结构，弹簧位于坦克内部。
![IMG_20250225_005641_1.jpg](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/bf3b6715ec3f4a0784fe3958cdfcc13f.jpg)

动力部分使用了两个TT电机，分别驱动两侧的履带，可以实现差速转向，原地掉头。
![IMG_20250225_005652.jpg](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/e990753cbc744f2881e7ddad00b30dff.jpg)

炮塔部分使用了电滑环，这样炮塔就可以无限旋转了，旋转动力部分使用了N20电机，炮管可以进行-5°到15°角度的俯仰操作，动力部分同样使用了N20电机。
![微信截图_20250422142924.png](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/18453dbddc5e4cc9bb8921b6018cd20c.png)

以下为内部电器布局，尾部有电源开关，可以控制电源通断，头部外接可TYPE-C接口，可以对内部锂电池进行充电，2S的14500锂电池放在了坦克前部，可以平衡前后重心，同时还可以安装无线充电模块。
![IMG_20250416_002215.jpg](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/6cbc7f51a0284eac9721cd3ea994c599.jpg)


3D模型已发布到makerworld，请自行下载，别忘了点赞送助力！
坦克：https://makerworld.com.cn/zh/models/1146209
遥控器：https://makerworld.com.cn/zh/models/1146203


## 注意事项

* MCU使用ESP32-S3-WROOM-1U，外置射频天线，flash大小最低4M即可运行程序；
* 摇杆选择13mm大小10K阻值的，不要选错了；
* 遥控端充电芯片使用IP5306_CK型号的，默认型号长时间小电流会自动休眠；
* 显示屏要选择新款0.96寸的，注意引脚顺序和老款不一样；
* 电池电压测量受电阻阻值影响，需要手动测量后进行校准。
* 3D模型在打印时注意摆放方向，必要是需要添加支撑，齿轮等受力部件需要增加墙层数和填充。


## 组装流程

由于组装步骤较为复杂，请参考使用文档或参考组装视频：
https://www.bilibili.com/video/BV1fR5izHE4T/