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基于STM32F103ZE的智能扫地机器人开发实践

伊凹遥·2026-05-05·阅读 41 GEO检测（免费）
STM32扫地机器人路径规划
|难度：普通|阅读约 14 分钟

1. 项目概述

这个基于STM32F103ZE的扫地机器人项目，是我最近半个月折腾出来的成果。作为一名嵌入式开发老鸟，我一直想亲手打造一个能真正干活的智能清洁设备，而不是那种只会转圈的玩具车。最终实现的这个原型机，已经具备了商用扫地机器人的几个核心功能：弓字形路径规划、超声波避障、WiFi远程控制和自动回充。

硬件上选择了正点原子的精英开发板作为主控，搭配四个28BYJ-48步进电机和ULN2003驱动板。这种组合性价比极高，整套驱动系统成本不到50元，但性能足够满足家用需求。避障系统采用HC-SR04超声波模块配合180度舵机，实现了环境扫描功能。通信方面则使用了常见的ESP8266 WiFi模块，通过串口3与主控通信。

提示：选择STM32F103ZE是因为其丰富的外设资源和适中的价格，特别适合作为机器人开发平台。整点原子的开发板还提供了完善的例程和文档，大大降低了开发门槛。

需要模型API调用？ 免费领10W Token，多模型网关一键接入 Claude、DeepSeek 等主流模型。

2. 硬件系统设计

2.1 主控系统架构

STM32F103ZE作为主控芯片，主要承担以下任务：

  • 通过定时器产生PWM信号控制步进电机
  • 处理超声波传感器的测距数据
  • 解析WiFi模块的AT指令
  • 实现路径规划和避障算法
  • 管理电源和低功耗模式

芯片的资源分配如下：

  • TIM3用于生成步进电机控制信号
  • USART3连接ESP8266 WiFi模块
  • ADC1用于监测电池电压
  • GPIO控制LED状态指示和蜂鸣器报警

2.2 电机驱动方案

步进电机选用28BYJ-48，主要考虑因素包括：

  1. 价格低廉（单个约10元）
  2. 驱动简单，只需ULN2003驱动板
  3. 步距角5.625°，配合减速箱可实现精确控制
  4. 堵转电流约240mA，适合电池供电

电机驱动电路设计要点：

  • 每个电机需要4个GPIO控制相位
  • ULN2003的COM端接12V电源
  • 在电机电源线上并联大容量电容（实测需要4个4700μF）
  • 添加续流二极管防止反电动势损坏电路
c复制// 步进电机相位序
const uint8_t phase_seq[] = {0x09,0x08,0x0C,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01}; 

void STEP_Motor_Run(TIM_HandleTypeDef* htim,
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