在快节奏的生活中，一只可爱的桌面宠物或许是解压的最佳伙伴。市面上的电子宠物大多功能单一、不可编程，而专业机器人平台又价格高昂、门槛过高。本项目基于深圳大夏龙雀科技 BT36 蓝牙模块与 STM32F103C6T6A 主控，仅用面包板 + 杜邦线 + 4个SG90舵机 + 一块OLED屏 + 一节18650电池，就打造出一只可蓝牙遥控、会做表情、能动作卖萌的桌面宠物机器人。配套开发了微信小程序作为控制端，实现了从硬件到软件的全栈设计。

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一、项目背景

1.1 创作初衷

一直想做一个既有技术含量又充满趣味的DIY项目。工业类项目虽然硬核但缺乏传播力，纯玩具类又显得技术深度不足。最终选择了"桌面宠物机器人"这个方向——

• 趣味性强：可爱的外形、多种表情、跳舞卖萌，天然适合展示分享；

• 技术覆盖全：涉及嵌入式开发、蓝牙通信、PWM舵机控制、I2C显示驱动、微信小程序开发，技术栈完整；

• 门槛低可复制：面包板搭建、耗材便宜、结构简单，读者跟着教程就能复刻；

1.2 核心功能

功能模块	具体功能
运动控制	前进 / 后退 / 左转 / 右转 / 停止
表情系统	开心 / 困困 / 生气 / 惊讶 四种表情
炫彩灯效	呼吸灯 / 彩虹灯 / 闪烁灯 / 常亮灯
组合动作	跳舞 / 打招呼 / 卖萌
控制方式	微信小程序 + 蓝牙遥控器双模式
供电方式	单节18650锂电池，移动便携

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二、整体架构

桌面宠物机器人采用 "应用层（小程序、遥控）— 通信层（BT36蓝牙）— 控制层（STM32）— 执行层（舵机、OLED、LED）" 四层架构：

2.1 工作原理

1. 蓝牙连接：大夏龙雀 BT36 模块上电后自动广播，手机微信小程序或蓝牙遥控器搜索并建立 BLE 连接；

2. 指令下发：用户在小程序端点击方向键、表情按钮或灯效按钮，指令通过 BLE 透传至 BT36；

3. UART通信：BT36 通过 UART 将指令发送给 STM32F103C6T6A 主控；

4. 指令解析：STM32 解析指令格式，执行对应的舵机运动、OLED表情切换或RGB灯效变换；

5. 状态回复：执行完成后通过蓝牙回复 ACK，小程序端更新状态显示。

2.2 硬件选型

模块	型号	接口	数量	说明
主控	STM32F103C6T6A	-	×1	LQFP-48封装，资源充足
蓝牙	大夏龙雀 BT36	UART	×1	BLE5.3，主从一体，AT指令配置
显示	0.96" OLED	I2C	×1	128×64分辨率，SSD1306驱动
舵机	SG90 微型舵机	PWM	×4	180°旋转，重量轻，适合桌面级
灯光	RGB LED（共阴）	PWM	×1	三原色混合，实现炫彩效果
电源	18650 锂电池	-	×1	3.7V/2000mAh以上，续航持久
搭建	面包板 + 杜邦线	-	若干	免焊接，快速原型验证

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三、硬件设计

3.1 硬件连接总览

全部电路通过面包板 + 杜邦线搭建，无需PCB，零基础也能快速上手。连接示意图如下

3.2 引脚分配

// STM32F103C6T6A 引脚分配

#define SERVO_LEFT_LEG_PIN    GPIO_Pin_0   // PA0 - 左腿
#define SERVO_RIGHT_LEG_PIN   GPIO_Pin_1   // PA1 - 右腿
#define SERVO_LEFT_FOOT_PIN   GPIO_Pin_2   // PA2 - 左前足
#define SERVO_RIGHT_FOOT_PIN  GPIO_Pin_3   // PA3 - 右前足

#define OLED_SDA_PIN          GPIO_Pin_7   // PB7 - I2C SDA
#define OLED_SCL_PIN          GPIO_Pin_6   // PB6 - I2C SCL

#define BT_TX_PIN             GPIO_Pin_9   // PA9 - USART1 TX
#define BT_RX_PIN             GPIO_Pin_10  // PA10 - USART1 RX

#define LED_R_PIN             GPIO_Pin_8   // PA8 - TIM1 CH1
#define LED_G_PIN             GPIO_Pin_9   // PB9 - TIM4 CH4
#define LED_B_PIN             GPIO_Pin_8   // PB8 - TIM4 CH3

3.3 舵机驱动原理

SG90舵机的驱动信号是20ms周期的PWM波，高电平宽度从0.5ms到2.5ms对应0°到180°：

高电平宽度	对应角度
0.5ms	0°
1.0ms	45°
1.5ms	90°（中位）
2.0ms	135°
2.5ms	180°

通过STM32定时器PWM输出，动态调整CCR寄存器即可控制舵机角度。四只舵机分别控制两条后腿和两只前足，通过协调不同的角度组合实现前进、后退、转向等步态。

3.4 电源方案

单节18650锂电池（3.7V标称电压）直接为整个系统供电：

• STM32F103C6T6A：工作电压2.0~3.6V，核心板自带的LDO即可实现MCU供电

• SG90舵机：工作电压4.8V典型，3.7V也能工作但扭矩稍小，桌面宠物重量轻完全够用

• BT36蓝牙模块：支持3.3~5V宽电压，3.7V直接供电

• OLED显示屏：3.3V供电，由STM32的3.3V引脚

我们使用的锂电池充放电方案是TP4056，直接粘贴在面包板上，方便使用Type-C接口直接对18650锂电池进行充电。

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四、机械结构设计

桌面宠物采用4舵机方案，结构简单、动作灵活：

4.1 四舵机布局

• 后腿 ×2：左右各一只，负责主要的行走动力输出，摆动范围约60°

• 前足 ×2：左右各一只，负责辅助支撑和姿态调整，使动作更自然可爱

4.2 步态原理

通过四只舵机的角度协调变化实现不同运动：

前进步态：

1. 左前足抬起 → 右腿后蹬 → 身体前倾

2. 右前足抬起 → 左腿后蹬 → 身体继续前进

3. 交替循环，实现"蹒跚学步"的可爱效果

转向原理：

• 左转：右腿加速前摆，左腿减速或小幅后摆，身体向左偏转

• 右转：左腿加速前摆，右腿减速或小幅后摆，身体向右偏转

4.3 结构材质

我们使用的刚好是面包板，无需任何焊接即可实现电路的快速搭建，可以用：

建议先用简单材料验证步态，满意后再做精致外壳。

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五、OLED表情系统

小小的OLED屏幕是宠物的"灵魂之窗"，通过绘制不同表情赋予宠物性格：

5.1 四种基础表情

表情	触发场景	视觉效果
开心	正常待机 / 收到指令执行成功	弯弯笑眼 + 上扬嘴角
困困	长时间无操作 / 夜晚模式	眯成一条缝 + Zzz
生气	连续撞墙 / 被频繁打扰	倒八字眉 + 嘴角下撇
惊讶	首次连接 / 收到新指令	圆眼睛 + O型嘴

5.2 表情绘制实现

使用SSD1306驱动的0.96寸OLED（128×64），通过I2C通信：

// 表情数据结构
typedef struct {
    const uint8_t *face_data;  // 表情位图数据
    uint8_t width;             // 表情宽度
    uint8_t height;            // 表情高度
} Expression_t;

// 表情枚举
typedef enum {
    EXP_HAPPY = 0,    // 开心
    EXP_SLEEPY = 1,   // 困困
    EXP_ANGRY = 2,    // 生气
    EXP_SURPRISE = 3  // 惊讶
} Expression_Type;

// 切换表情函数
void OLED_ShowExpression(Expression_Type exp)
{
    // 清屏
    OLED_Clear();
    
    // 在屏幕中央绘制表情
    uint8_t x = (128 - expressions[exp].width) / 2;
    uint8_t y = (64 - expressions[exp].height) / 2;
    
    OLED_DrawBMP(x, y, expressions[exp].width, expressions[exp].height,
                 expressions[exp].face_data);
    
    // 可附加装饰：脸颊红晕等
    if(exp == EXP_HAPPY) {
        OLED_DrawCircle(30, 40, 5, 1);  // 左脸颊
        OLED_DrawCircle(98, 40, 5, 1);  // 右脸颊
    }
    
    OLED_Refresh();
}

表情图案可以用 LCD Image Converter 或类似工具将图片转换为C数组，直接嵌入代码中。

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六、RGB炫彩灯效

RGB LED是宠物的"氛围担当"，四种灯效模式随心切换：

6.1 四种灯效模式

模式	效果描述	适用场景
呼吸灯	PWM渐变亮灭，温柔如呼吸	待机状态，安静优雅
彩虹灯	RGB三色循环渐变，炫彩夺目	跳舞时，活泼热闹
闪烁灯	快速闪烁，活泼俏皮	开心/惊讶时
常亮灯	稳定单色光，柔和护眼	夜灯模式，温暖陪伴

6.2 PWM混色原理

三路独立PWM，每路8位分辨率（0~255），可混合出约1677万种颜色：

// RGB颜色设置函数
void RGB_SetColor(uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b)
{
    // 直接修改CCR寄存器，0~255映射到0~ARR
    TIM_SetCompare1(TIM1, r);    // R通道
    TIM_SetCompare3(TIM4, g);    // G通道
    TIM_SetCompare4(TIM4, b);    // B通道
}

// 呼吸灯效果
void LED_Breathing_Effect(void)
{
    static uint8_t brightness = 0;
    static uint8_t direction = 1;
    
    if(direction) {
        brightness++;
        if(brightness >= 200) direction = 0;
    } else {
        brightness--;
        if(brightness == 0) direction = 1;
    }
    
    RGB_SetColor(brightness, brightness / 2, 0);  // 暖橙色呼吸
}

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七、蓝牙通信协议

通信核心是深圳大夏龙雀科技 BT36 蓝牙模块，这是整个项目的无线桥梁。

7.1 BT36 模块特性

BT36 是大夏龙雀出品的高性价比 BLE 5.3 模块，采用 DIALOG DA14535 芯片，主从一体设计。在本项目中，它的优势体现在：

• BLE 5.3 协议：连接速度快、功耗低、抗干扰能力强

• 主从一体：既可作从机被手机连接，也可作主机连接遥控器

• AT指令丰富：支持修改设备名、波特率、UUID、发射功率等参数，响应迅速（<10ms）

• 宽电压工作：3.3V~5V，直接接锂电池，无需额外电平转换

• UART透传：透明传输模式，开发简单，像操作串口一样使用蓝牙

• 通信距离远：空旷环境下可达数十米，桌面场景绰绰有余

在实际开发中，BT36的稳定性令人印象深刻——电机PWM信号产生的电磁干扰对蓝牙通信几乎没有影响，连接稳定不掉线，这对于面包板搭建的原型项目来说非常关键。

7.2 通信协议设计

采用简洁易解析的文本指令协议，便于调试和扩展：

7.3 串口解析实现

// 蓝牙数据接收缓冲区
#define BT_RX_BUF_SIZE  64
uint8_t bt_rx_buf[BT_RX_BUF_SIZE];
uint8_t bt_rx_index = 0;

// USART1 中断接收（BT36连接）
void USART1_IRQHandler(void)
{
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)
    {
        uint8_t ch = USART_ReceiveData(USART1);
        
        if(ch == '\n' || bt_rx_index >= BT_RX_BUF_SIZE - 1) {
            bt_rx_buf[bt_rx_index] = '\0';
            // 完整指令，解析处理
            BT_Parse_Command((char*)bt_rx_buf);
            bt_rx_index = 0;
        } else if(ch != '\r') {
            bt_rx_buf[bt_rx_index++] = ch;
        }
    }
}

// 指令解析函数
void BT_Parse_Command(char *cmd)
{
    if(strncmp(cmd, "FWD", 3) == 0) {
        Servo_WalkForward();
        OLED_ShowExpression(EXP_HAPPY);
        BT_SendString("OK\r\n");
    }
    else if(strncmp(cmd, "BACK", 4) == 0) {
        Servo_WalkBackward();
        BT_SendString("OK\r\n");
    }
    else if(strncmp(cmd, "LEFT", 4) == 0) {
        Servo_TurnLeft();
        BT_SendString("OK\r\n");
    }
    else if(strncmp(cmd, "RIGHT", 5) == 0) {
        Servo_TurnRight();
        BT_SendString("OK\r\n");
    }
    else if(strncmp(cmd, "STOP", 4) == 0) {
        Servo_Stop();
        BT_SendString("OK\r\n");
    }
    else if(strncmp(cmd, "EXP:", 4) == 0) {
        uint8_t exp_num = cmd[4] - '0';
        if(exp_num <= 3) {
            OLED_ShowExpression(exp_num);
            BT_SendString("OK\r\n");
        }
    }
    else if(strncmp(cmd, "LED:", 4) == 0) {
        uint8_t led_num = cmd[4] - '0';
        if(led_num <= 3) {
            LED_SetMode(led_num);
            BT_SendString("OK\r\n");
        }
    }
    else if(strncmp(cmd, "ACT:", 4) == 0) {
        Action_Execute(cmd + 4);
        BT_SendString("OK\r\n");
    }
    else {
        BT_SendString("ERR\r\n");
    }
}

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八、系统控制流程

8.1 主循环结构

int main(void)
{
    // 系统初始化
    SystemInit();
    Servo_Init();          // 舵机PWM初始化
    OLED_Init();           // OLED初始化
    RGB_Init();            // RGB灯PWM初始化
    USART1_Init(9600);     // 蓝牙串口初始化（BT36默认9600）
    
    // 开机动画
    OLED_ShowExpression(EXP_HAPPY);
    LED_SetMode(LED_BREATHING);
    Servo_WaveHello();     // 开机打招呼
    
    while(1)
    {
        // 检查是否收到蓝牙指令
        if(bt_cmd_ready) {
            BT_Parse_Command(bt_cmd_buffer);
            bt_cmd_ready = 0;
        }
        
        // LED灯效任务
        LED_Task_Handler();
        
        // 待机检测
        if(HAL_GetTick() - last_cmd_time > 10000) {
            if(current_expression != EXP_SLEEPY) {
                OLED_ShowExpression(EXP_SLEEPY);
                LED_SetMode(LED_BREATHING);  // 柔和呼吸
            }
        }
    }
}

8.2 组合动作实现

组合动作是让宠物"活起来"的关键，通过编排一系列舵机角度序列实现：

// 跳舞动作序列
void Action_Dance(void)
{
    OLED_ShowExpression(EXP_HAPPY);
    LED_SetMode(LED_RAINBOW);  // 彩虹灯效
    
    // 左右摇摆 + 前足摆动
    for(int i = 0; i < 4; i++) {
        Servo_SetAngle(SERVO_LEFT_LEG, 60 + i * 15);
        Servo_SetAngle(SERVO_RIGHT_LEG, 120 - i * 15);
        Delay_Ms(200);
    }
    for(int i = 0; i < 4; i++) {
        Servo_SetAngle(SERVO_LEFT_LEG, 120 - i * 15);
        Servo_SetAngle(SERVO_RIGHT_LEG, 60 + i * 15);
        Delay_Ms(200);
    }
    
    // 前足上下摆动
    for(int i = 0; i < 3; i++) {
        Servo_SetAngle(SERVO_LEFT_FOOT, 45);
        Servo_SetAngle(SERVO_RIGHT_FOOT, 45);
        Delay_Ms(150);
        Servo_SetAngle(SERVO_LEFT_FOOT, 135);
        Servo_SetAngle(SERVO_RIGHT_FOOT, 135);
        Delay_Ms(150);
    }
    
    Servo_Stop();
    LED_SetMode(LED_BREATHING);
}

// 打招呼动作
void Action_Hello(void)
{
    OLED_ShowExpression(EXP_HAPPY);
    
    // 右前足抬起挥动
    for(int i = 0; i < 3; i++) {
        Servo_SetAngle(SERVO_RIGHT_FOOT, 30);
        Delay_Ms(200);
        Servo_SetAngle(SERVO_RIGHT_FOOT, 60);
        Delay_Ms(200);
    }
    
    Servo_Stop();
}

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九、微信小程序控制端

为了让宠物的控制更便捷、作品更完整，开发了配套的微信小程序控制端，通过 BLE 直接连接 BT36 模块：

9.1 小程序功能架构

小程序包含三个主要页面：

页面	功能
控制页	方向控制 + 表情切换 + 灯效选择 + 快捷动作
设置页	舵机角度微调、响应速度设置、自动休眠时间
关于页	作品介绍、版本信息、教程链接

9.2 BLE连接核心代码

// 小程序端 - 蓝牙连接与控制
const DEVICE_NAME = 'DX-BT36';  // BT36默认设备名
const SERVICE_UUID = '0000FFE0-0000-1000-8000-00805F9B34FB';
const CHAR_UUID = '0000FFE1-0000-1000-8000-00805F9B34FB';

let deviceId = null;
let connected = false;

// 搜索并连接设备
function connectDevice() {
    wx.startBluetoothDevicesDiscovery({
        services: [SERVICE_UUID],
        success: (res) => {
            console.log('开始搜索设备');
            
            wx.onBluetoothDeviceFound((devices) => {
                const device = devices.devices.find(d => 
                    d.name === DEVICE_NAME || d.localName === DEVICE_NAME
                );
                if(device) {
                    wx.stopBluetoothDevicesDiscovery();
                    createConnection(device.deviceId);
                }
            });
        }
    });
}

// 建立连接
function createConnection(id) {
    wx.createBLEConnection({
        deviceId: id,
        success: () => {
            deviceId = id;
            connected = true;
            wx.showToast({ title: '连接成功', icon: 'success' });
            
            // 监听特征值变化
            wx.notifyBLECharacteristicValueChange({
                deviceId,
                serviceId: SERVICE_UUID,
                characteristicId: CHAR_UUID,
                success: () => {
                    wx.onBLECharacteristicValueChange((res) => {
                        const data = ab2str(res.value);
                        console.log('收到:', data);
                    });
                }
            });
        }
    });
}

// 发送指令
function sendCommand(cmd) {
    if(!connected) {
        wx.showToast({ title: '请先连接设备', icon: 'none' });
        return;
    }
    
    const buffer = str2ab(cmd + '\r\n');
    wx.writeBLECharacteristicValue({
        deviceId,
        serviceId: SERVICE_UUID,
        characteristicId: CHAR_UUID,
        value: buffer,
        success: () => console.log('发送:', cmd)
    });
}

// 工具函数：字符串转ArrayBuffer
function str2ab(str) {
    const buffer = new ArrayBuffer(str.length);
    const view = new Uint8Array(buffer);
    for(let i = 0; i < str.length; i++) {
        view[i] = str.charCodeAt(i);
    }
    return buffer;
}

function ab2str(buffer) {
    return String.fromCharCode.apply(null, new Uint8Array(buffer));
}

// 方向控制按钮
const control = {
    forward: () => sendCommand('FWD'),
    backward: () => sendCommand('BACK'),
    turnLeft: () => sendCommand('LEFT'),
    turnRight: () => sendCommand('RIGHT'),
    stop: () => sendCommand('STOP'),
};

// 表情切换
const expressions = {
    happy: () => sendCommand('EXP:0'),
    sleepy: () => sendCommand('EXP:1'),
    angry: () => sendCommand('EXP:2'),
    surprise: () => sendCommand('EXP:3'),
};

// 灯效切换
const ledModes = {
    breathing: () => sendCommand('LED:0'),
    rainbow: () => sendCommand('LED:1'),
    blink: () => sendCommand('LED:2'),
    solid: () => sendCommand('LED:3'),
};

// 快捷动作
const actions = {
    dance: () => sendCommand('ACT:DANCE'),
    hello: () => sendCommand('ACT:HELLO'),
    cute: () => sendCommand('ACT:CUTE'),
};

9.3 小程序界面设计要点

• 方向控制区：D-pad方向键布局，中间键为停止，符合游戏手柄使用习惯

• 表情切换区：4个表情按钮横向排列，点击即切换，状态反馈清晰

• 灯效选择区：4种灯效彩色按钮，视觉上即传达灯光氛围

• 快捷动作区：跳舞/打招呼/卖萌三个大按钮，一键触发组合动作

• 状态栏：顶部实时显示连接状态，已连接显示绿色圆点

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十、项目总结

这款桌面宠物机器人虽然只用面包板搭建，但麻雀虽小五脏俱全，从硬件到软件实现了完整的全栈设计：

10.1 项目亮点

• 全栈自主设计：从电路搭建、嵌入式程序到微信小程序，端到端完整实现，技术覆盖面广

• BT36深度适配：充分发挥大夏龙雀 BT36 蓝牙模块的性能优势，BLE5.3稳定连接、AT指令灵活配置、宽电压适配

• 面包板入门友好：无需PCB、无需焊接，所有耗材易购，降低了复刻门槛，适合教学和推广

• 趣味性与传播性：可爱的表情、灵动的动作、微信小程序控制，天然适合短视频和社交分享

• 扩展性强：可以不断添加新表情、新动作、新传感器（触摸/声音/光线），持续迭代

10.2 成本清单

物料	单价（参考）	数量	小计
STM32F103C6T6A 最小系统板	约15元	×1	15元
大夏龙雀 BT36 蓝牙模块	约20元	×1	20元
SG90 微型舵机	约5元	×4	20元
0.96" OLED 显示屏	约8元	×1	8元
RGB LED + 电阻	约1元	×1	1元
18650 锂电池 + 电池盒	约10元	×1	10元
面包板 + 杜邦线	约10元	若干	10元
总计	-	-	约84元