摘要：本设计了基于STM32的智能扫地机器人系统，集成超声波测距、红外传感器和PWM电机驱动。采用A*算法实现低电量自动回充路径规划，采用深度优先搜索算法实现区域全覆盖清扫。系统通过超声波实时避障，四路PWM控制多方向运动。实验表明该机器人具有良好的自主清扫能力。
项目简介
本项目是一款基于STM32F10x系列微控制器开发的智能扫地机器人系统，旨在实现家居环境的自主清扫功能。系统硬件采用STM32最小系统板作为核心控制器，配备超声波测距模块用于障碍物检测、红外传感器用于边界识别、PWM电机驱动模块实现精确运动控制。软件方面，系统实现了三大核心算法：A*寻路算法用于规划最优回充路径，深度优先搜索算法确保区域全覆盖清扫，实时避障算法根据障碍物距离动态调整运动策略。机器人支持前进、后退、左右转向等多种运动模式，并具备低电量自动返回充电功能。该项目代码结构清晰，采用模块化设计，适合作为嵌入式系统课程设计、毕业设计或智能机器人开发的学习参考，也可作为智能家居清洁设备的原型开发平台。
图1 STM32扫地机器人自动清扫与避障系统图
核心技术
本系统采用STM32F429ZET6高性能微控制器（主频180MHz）作为核心处理器，实现了高精度电机运动控制。系统位置控制精度达到0.01mm，速度控制范围覆盖1-1000mm/min，满足多种工业应用场景需求。在实时性方面，系统命令响应时间小于10ms，通信延迟小于5ms，确保了快速的动态响应能力。双CAN总线采用差异化波特率配置，CAN1以500kbps与电机驱动器进行CANopen协议通信，CAN2以450kbps与上位机进行数据交互，有效避免了总线冲突，保证了通信的稳定性和可靠性。这些技术指标使得系统能够胜任精密装配、自动化测量、医疗器械等对精度和实时性要求较高的工业应用场合。
硬件配置
硬件清单
本系统采用STM32F429ZET6作为核心控制器，主频180MHz，内置512KB Flash和256KB RAM，满足复杂控制算法需求。配备25MHz外部晶振，通过PLL倍频产生稳定系统时钟，确保CAN通信和定时器的时序精度。芯片集成双CAN控 制器、UART、SPI等丰富外设接口，为系统扩展提供灵活性。
电机系统采用ECU1603CH24-C040无刷直流电机，配备82.7:1行星齿轮减速器，提升输出扭矩并增强低速控制精度。集成1024线磁性增量编码 器，4倍频后达到4096 CPR分辨率，结合5mm螺距丝杠实现0.00125mm理论精度。驱动器支持CANopen CiA402协议，提供位置、速度、回零等多种工作模式。
系统采用双CAN总线架构，每路配备SN65HVD230高速CAN收发器，支持最高1Mbps通信速率，具有低功耗和高抗干扰能力。CAN1连接电机驱动器（500kbps），CAN2连接上位机（450kbps），双总线物理隔离设计避免信号干扰，提升系统实时性和可靠性。
引脚连接：CAN1（电机驱动器）
图1 CAN1-电机驱动器引脚连接示意图
引脚连接：CAN2 (上位机)
图2 CAN2-上位机引脚连接图
终端电阻
⚠️ 重要: CAN总线两端必须接120Ω终端电阻
软件架构
系统架构图
图3 软件架构图
数据流程图
图4 数据流程
快速开始
本系统基于Keil MDK-ARM V5.x开发环境进行编译和下载。
图5 硬件连接示意图
使用Keil打开项目工程文件MDK-ARM/f429_motor.uvprojx，该工程已配置好编译 选项和外设库路径。点击Project → Build Target（快捷键F7）启动编译，确保编译无错误提示。编译成功后，使用ST-Link V2调试器通过SWD接口连接开发板，点击Flash → Download（快捷键F8）将程序下载到Flash存储器。下载完成后复位或重新上电启动系统， 建议通过串口工具（115200波特率）查看初始化信息，确认系统正常启动。
配套资源
包括完整的项目源代码、演示视频、运行截图，开箱即用。
项目文档
有偿提供开题材料、系统设计说明书和成果汇报PPT，完整呈现项目的研究依据、设计过程与最终成果。
使用授权
本项目采用AGPL-3.0开源协议，允许个人和组织自由使用、修改和分发代码，但基于本项目的衍生作品必须同样开源，且用于提供网络服务时需向用户提供完整源代码。本项目仅供学习研究使用，作者不对使用本项目产生的任何后果承担责任，使用者应遵守当地法律法规，合理合法使用本项目。如本项目对您的研究或工作有所帮助，欢迎引用并注明出处。
作者联系
作者信息
改进作者：Steven（可提供二次开发有偿技术服务）
项目编号：STM32-4
改进声明：本项目为改进作品
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