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✌️技术范围：：单片机，STM32单片机，51单片机，小程序、SpringBoot、SSM、JSP、Vue、PHP、Java、python、爬虫、数据可视化、大数据、物联网、机器学习等设计与开发。
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文章目录
- 演示视频
- 20 个相关毕业设计备选题目
- 项目研究背景
- 摘要
- 总体方案
- 核心功能
- 基础功能
- 核心功能
- 辅助功能
- 技术路线
- 项目演示
- 关于我们
- 项目案例
- 源码获取
演示视频
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20 个相关毕业设计备选题目
- 基于 STM32 的循迹避障扫地小车系统设计与实现
- 基于 STM32 的蓝牙遥控智能清扫小车开发与研究
- 基于 STM32 的多模式扫地机器人硬件控制系统设计
- 基于 STM32 的 PID 调速清扫小车雷达监测系统设计
- 基于 STM32 的红外循迹超声波避障小车设计与实现
- 基于 STM32 的电压检测智能清扫小车平台搭建
- 基于 STM32 的 APP 蓝牙控制扫地小车的设计与开发
- 基于 STM32 的差速转向清扫机器人控制系统研究
- 基于 STM32 的多传感器融合扫地小车设计与实现
- 基于 STM32 的编码器电机驱动智能清扫小车研究
- 基于 STM32 的显示屏状态反馈扫地小车系统设计
- 基于 STM32 的按键交互模式切换清扫小车开发
- 基于 STM32 的循迹避障双模式扫地机器人设计
- 基于 STM32 的简易超声波雷达清扫小车设计与实现
- 基于 STM32 的直流电机 PID 调速扫地小车系统开发
- 基于 STM32 的移动端蓝牙操控智能清扫小车研究
- 基于 STM32 的五路红外循迹扫地小车算法设计与实现
- 基于 STM32 的障碍报警清扫小车硬件系统搭建
- 基于 STM32 的状态信息可视化扫地小车设计与实现
- 基于 STM32 的多传感器协同扫地机器人控制系统开发
项目研究背景
随着物联网与嵌入式控制技术的快速发展，小型智能移动机器人在室内清扫、场景巡检、教学实验等场景得到广泛应用，各类清扫类智能小车产品不断走向实用化。传统简易清扫小车普遍存在控制方式单一，循迹识别准确率不高，障碍物检测手段简单，缺少速度闭环控制，无法实时获取设备电压、运行速度等关键运行参数等问题。多数同类装置仅支持单一工作模式，人机交互手段匮乏，仅能依靠板载按键完成基础操作，缺少移动端远程控制能力，难以同时兼顾循迹、自主避障、清扫作业等复合任务。部分设备缺少运行状态可视化输出，故障与报警提示机制不完善，整体智能化程度较低。结合嵌入式硬件控制、传感器信号处理、蓝牙无线通信技术，设计集成多路传感器采集、PID 电机调速、多工作模式切换的智能扫地小车具备现实应用价值。本课题依托 STM32 嵌入式主控，整合红外循迹、超声波测距、蓝牙通信等模块，实现循迹、避障、蓝牙遥控清扫等多项功能，解决传统小车功能单一、控制精度不足的痛点，为小型室内清扫移动设备的设计提供可行实现方案。
摘要
本文设计实现一款基于 STM32 的智能扫地小车控制系统，集成循迹、避障、扫地作业、蓝牙遥控以及电压检测多项功能。系统以 STM32F103RCT6 作为主控单元，采用 TCRT5000 五路红外模块完成黑线循迹，利用 HC‑SR04 超声波搭配 SG90 舵机构建简易雷达实现障碍物探测，通过 TB6612 驱动编码器电机，采用双通道 PID 算法完成电机速度闭环控制，依靠差速转向算法实现小车转向。设备支持板载按键完成页面切换、模式选择与速度调节，显示屏展示运行参数，蓝牙模块实现 APP 端远程控制，循迹模式遇障碍自动停机蜂鸣报警，避障模式检测障碍物自动转向。测试结果表明，该小车硬件架构简单可靠，多模式切换运行稳定，能够完成基础清扫移动作业，满足小型智能清扫小车的设计需求。
总体方案
- STM32F103RCT6 主控开发板：作为整个小车的核心控制单元，负责接收各类传感器采集信号，运行 PID 调速、循迹识别、差速转向等算法，处理按键、蓝牙输入指令，输出电机、舵机、蜂鸣器、扫地电机控制信号。选型理由为该型号资源充足，外设接口丰富，资料案例丰富，适合本科嵌入式开发，满足多传感器接入的运算需求。
- TCRT5000 五路红外循迹模块：用于地面黑线信号采集，将路面反射光信号转换为电平信号传输至主控，为黑线循迹算法提供原始数据。选型理由为红外传感器响应速度快，成本低，适配地面路径识别场景，五路布局可以提升路径识别范围。
- HC‑SR04 超声波测距模块 + SG90 舵机：舵机带动超声波模块转动实现简易雷达扫描，采集小车周边障碍物距离数据，为主控提供障碍物位置信息。选型理由为超声波测距实现简单，舵机旋转可以扩大探测角度，满足小车环境感知需求。
- TB6612 电机驱动模块、1:48 减速比编码器直流电机：TB6612 接收主控 PWM 信号驱动电机运转，编码器实时采集电机转速反馈给主控，实现闭环速度控制。选型理由 TB6612 驱动效率高，编码器电机可以输出转速反馈信号，适配 PID 调速控制需求。
- 扫地电机模块：实现小车清扫作业，由主控 IO 口控制电机启停，完成地面清扫动作。选型理由体积小，功耗低，适配小车本体的安装空间。
- OLED 显示屏幕：接收主控数据，展示当前工作模式、供电电压、小车运行速度、超声波距离、扫地电机开关状态。选型理由功耗低，接口简单，适合嵌入式设备的状态信息可视化输出。
- HC‑05 蓝牙通信模块：和移动端 APP 建立蓝牙串口通信，接收 APP 下发控制指令，实现小车远程操控。选型理由技术成熟，配置简单，广泛用于嵌入式蓝牙无线控制项目。
- 独立按键模块与蜂鸣器模块：按键用于页面切换、模式选择、速度增减；蜂鸣器实现障碍物出现时的声音报警提示。
- 计算机硬件环境：搭载 Windows 系统计算机，用于程序编写、编译、下载调试，完成小车固件开发。
核心功能
基础功能
- 板载按键交互功能：按键 1 完成数据显示页面与模式选择页面切换；按键 2 用于模式选择页面的选项切换设置；按键 3 在选中模式项时切换循迹与避障模式，调速模式下配合按键 4 完成速度加、减操作。实现效果为用户通过实体按键完成本地全部配置操作，无需上位机即可切换小车工作模式，使用场景为现场调试、无手机 APP 情况下本地操控小车。核心作用提供本地人机交互途径。
- 运行参数屏幕显示功能：显示屏实时输出小车当前工作模式、供电电压、小车行驶速度、超声波检测距离、扫地电机开关状态。实现效果为直观展示小车全部运行状态参数，便于调试人员观察设备工况，使用场景为设备调试运行阶段，实现目标是运行状态可视化。
- 电压检测功能：主控采集小车供电电压数据，推送至屏幕进行展示，便于掌握电池剩余供电情况。实现效果实时反馈电源状态，使用场景为小车持续作业过程，辅助判断供电是否正常。
核心功能
- 黑线循迹功能：五路 TCRT5000 红外模块采集地面黑线信息，采用线性查值增大分辨率算法，提升黑线识别正确率，小车沿黑线自动行进；循迹模式下超声波检测到障碍物，小车立刻停止运动同时蜂鸣器发出报警。实现效果小车沿预设黑线路径自主行驶，遇障碍物停机报警，使用场景为预设线路下的自动清扫作业。
- 超声波雷达避障功能：SG90 舵机带动 HC‑SR04 转动扫描周边环境，检测障碍物距离；避障模式下检测障碍物后蜂鸣器报警，小车自动完成转向规避障碍。实现效果小车自主感知周边障碍物，自动躲避障碍物继续运行，使用场景未知环境下自主清扫作业。
- 双通道 PID 电机调速与差速转向控制：编码器采集电机转速，主控执行双通道 PID 算法独立控制左右电机转速；依靠调节左右轮转速差实现差速转向。实现效果对小车行驶速度闭环控制，转向动作平稳可控，使用场景全部小车运动模式，保障小车行驶控制精度。
- 扫地电机启停控制：支持本地模式与蓝牙遥控两种方式控制扫地电机开启关闭，开展清扫作业。实现效果小车移动的同时完成清扫，使用场景小车执行清扫任务全过程。
- 蓝牙 APP 远程控制功能：HC‑05 蓝牙模块和手机 APP 通信，APP 可以切换小车工作模式，远程控制小车前进、后退、左转、右转，远程控制扫地电机开关。实现效果移动端无线远程操控小车，使用场景手机远程遥控小车清扫作业。
辅助功能
- 蜂鸣器报警提示功能：循迹模式遇到障碍物、避障模式检测障碍物时触发蜂鸣器鸣叫，提供声音告警，提示周边存在障碍物，方便使用者感知小车工作状态。
技术路线
- C 语言：本课题嵌入式程序开发语言，完成传感器数据读取、PID 算法实现、差速转向逻辑、按键逻辑、蓝牙串口通信、屏幕显示逻辑等全部业务逻辑代码编写，是 STM32 嵌入式开发主流编程语言。
- STM32CubeMX：图形化配置 STM32 单片机外设时钟、GPIO、定时器、串口等硬件资源，自动生成工程初始化代码，简化底层硬件配置工作，提升开发效率，本科嵌入式项目常用开发工具。
- Keil MDK5：嵌入式代码编译、调试、烧录工具，对 C 语言工程进行编译，将固件程序下载至 STM32 主控板，在线调试查看变量运行状态。
- PID 控制算法：双通道独立对左右编码器电机做闭环速度调节，修正电机转速误差，保障小车行驶速度稳定。
- 线性查值分辨率放大算法：对五路红外循迹传感器采集的模拟数据进行运算处理，提升黑线位置识别精度，提高循迹行驶的稳定性。
- 差速转向算法：通过调整左右两个驱动电机输出转速差值，实现小车左转、右转动作，完成小车转向控制逻辑。
- HC‑05 蓝牙串口通信：使用串口协议完成 STM32 单片机与手机 APP 的数据交互，解析 APP 下发控制指令，上报小车状态数据。
- OLED 屏幕驱动程序：实现各项运行数据的屏幕输出，完成模式、电压、速度、距离等信息可视化展示。
- 串口调试助手：开发调试阶段，查看蓝牙、传感器串口输出信息，排查通信与数据采集故障。
- 手机蓝牙调试 APP：移动端对小车开展蓝牙遥控功能测试，验证远程控制各项功能是否正常。
项目演示
关于我们
博主本身从事开发软件开发、有丰富的编程能力和水平、累积给上千名同学进行辅导、有自己的独立工作室，目前只专注做自己专业领域的事。团队人员有多年架构师设计经验、多人有参加校企合作经验，被多个学校常年聘为校外企业导师，指导学生毕业设计并参与学生毕业答辩指导，有较为丰富的相关经验。期待与各位高校教师、企业讲师以及同行交流合作。
项目案例
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源码获取
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