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20 个相关毕业设计备选题目

1. 基于 STM32 的循迹避障扫地小车系统设计与实现
2. 基于 STM32 的蓝牙遥控智能清扫小车开发与研究
3. 基于 STM32 的多模式扫地机器人硬件控制系统设计
4. 基于 STM32 的 PID 调速清扫小车雷达监测系统设计
5. 基于 STM32 的红外循迹超声波避障小车设计与实现
6. 基于 STM32 的电压检测智能清扫小车平台搭建
7. 基于 STM32 的 APP 蓝牙控制扫地小车的设计与开发
8. 基于 STM32 的差速转向清扫机器人控制系统研究
9. 基于 STM32 的多传感器融合扫地小车设计与实现
10. 基于 STM32 的编码器电机驱动智能清扫小车研究
11. 基于 STM32 的显示屏状态反馈扫地小车系统设计
12. 基于 STM32 的按键交互模式切换清扫小车开发
13. 基于 STM32 的循迹避障双模式扫地机器人设计
14. 基于 STM32 的简易超声波雷达清扫小车设计与实现
15. 基于 STM32 的直流电机 PID 调速扫地小车系统开发
16. 基于 STM32 的移动端蓝牙操控智能清扫小车研究
17. 基于 STM32 的五路红外循迹扫地小车算法设计与实现
18. 基于 STM32 的障碍报警清扫小车硬件系统搭建
19. 基于 STM32 的状态信息可视化扫地小车设计与实现
20. 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

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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

1. 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。
2. 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。
3. 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

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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

1. 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

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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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