【proteus仿真】基于 STM32 农业大棚巡检小车 （仿真图+程序）

前言

传统农业大棚依靠人工巡检，费时费力，环境参数记录容易出现人为误差。为提升大棚管理自动化水平，本次设计STM32 农业大棚智能巡检小车，小车可以自主在大棚内移动，采集大棚内部温度、湿度环境数据，实现循迹行走、障碍物检测、数据显示、蓝牙上传、声光报警、语音提示等功能，适合课程设计、毕设项目学习。

一、系统整体方案

主控芯片选用 STM32F103C8T6 作为核心控制器，搭配电机驱动模块、HC‑SR04 超声波模块、红外循迹、温湿度采集、OLED 显示、蓝牙通信、语音模块、蜂鸣器报警模块。 小车可以沿着预设轨道自动巡检大棚，实时采集环境温湿度，遇到障碍物实现避障，OLED 屏幕实时展示距离、温湿度信息，蓝牙串口同步输出数据，环境异常时蜂鸣器报警，语音模块做提示。

硬件模块清单

1. STM32F103C8T6 主控：整个系统控制核心，处理传感器数据、逻辑运算、外设驱动
2. L298N 电机驱动：驱动四轮直流电机，控制小车前进、后退、转向
3. HC‑SR04 超声波 ×2：检测前方障碍物距离，实现避障功能
4. 红外循迹传感器：识别地面轨迹，实现小车循迹自动行驶
5. 温湿度采集电路：模拟采集大棚温度、湿度参数
6. OLED 显示屏：实时显示障碍物距离、温湿度等运行信息
7. 蓝牙虚拟串口：把采集到的温湿度数据向外输出，可对接上位机
8. 模拟语音模块：巡检过程语音提示
9. 蜂鸣器报警电路：温湿度超出阈值，触发报警提示

二、Proteus 仿真电路分析

1. 电机驱动部分 四轮直流电机，由两片 L298N 驱动芯片控制左右两侧车轮。STM32 输出 IO 电平给到 L298N，控制电机正反转，完成小车前进、后退、左转、右转动作。二极管做续流保护，吸收电机反向电动势。
2. 超声波避障 两路 HC‑SR04 超声波模块，用于检测小车前方障碍物，获取距离值。当检测距离小于设定阈值，小车执行避障逻辑，停止前进或者转向绕行。
3. 红外循迹 红外循迹传感器接入单片机 IO 口，识别黑色引导轨迹。循迹信号反馈给 STM32，程序根据左右传感器电平差异，调整两侧电机转速，让小车沿着轨道自动行驶，完成大棚巡回行走。
4. 温湿度采集 使用电位器模拟温湿度传感器输出，将模拟信号送入 ADC 采集通道，STM32 内部 ADC 读取电压，换算成温度、湿度数值。OLED 屏幕与蓝牙虚拟终端同步打印温湿度数据。
5. OLED 显示 OLED 屏幕实时打印巡检车状态：左右测距距离 Lj、Rj，检测距离 L、R，以及当前温度湿度，直观查看小车运行状态。
6. 蓝牙通信 虚拟蓝牙串口（Virtual Terminal），串口输出温湿度信息，模拟真实 HC‑05 蓝牙模块，把大棚环境数据上传，后续可以对接手机或者上位机查看大棚环境。
7. 语音与报警模块 语音模块支持外部按键触发语音播报；当温湿度超出设定阈值，三极管驱动蜂鸣器 BUZ1 发出报警，提醒大棚环境异常。

三、核心功能说明

✅ 循迹自动巡检 ：红外循迹，小车沿着轨道自动在大棚来回巡检 ✅ 超声波避障 ：双路超声波检测障碍物，遇到障碍自动避让 ✅ 环境参数采集 ：ADC 采集大棚温度、湿度数据 ✅ OLED 实时显示 ：距离、温湿度本地屏幕可视化 ✅ 蓝牙数据上传 ：串口输出环境数据，模拟无线传输 ✅ 异常声光报警 ：温湿度超标，蜂鸣器报警提醒 ✅ 语音提示：巡检过程语音播报提示

四、软件设计思路

1. 初始化：GPIO、ADC、定时器、串口、OLED、定时器（超声波计时）初始化
2. 循环读取红外循迹传感器状态，根据轨迹信号控制四轮电机，实现循迹行走
3. 触发超声波，读取障碍物距离；距离过近执行避障逻辑
4. ADC 采样温湿度模拟电压，换算实际温湿度数值
5. OLED 刷新屏幕，打印距离、温湿度；串口把数据发送蓝牙终端
6. 判断温湿度是否超出阈值，超限开启蜂鸣器报警；可触发语音模块播报
7. 循环往复，持续巡检采集大棚环境信息

五、仿真现象效果

仿真运行后，OLED 屏幕显示Lj=50 Rj=50 L=30cm R=30cm以及温度湿度；虚拟终端持续打印大棚巡检小车标题和实时温湿度；循迹信号变化小车自动修正方向；超声波检测到障碍物，小车执行避障动作；修改温湿度模拟电位器，数值实时刷新，超出阈值蜂鸣器响起报警。

六、拓展改进方向

1. 实物版本替换电位器，使用 DHT11/DHT22 真实温湿度传感器
2. 蓝牙模块换成 ESP8266，实现 WiFi 上传云平台，手机远程查看大棚数据
3. 增加光照、二氧化碳传感器，丰富大棚环境监测维度
4. 加入 PID 算法优化循迹效果，小车行驶更平稳
5. 增加舵机，实现摄像头旋转拍照，图像采集大棚作物状态

总结

本项目基于 STM32 实现农业大棚巡检小车，结合 Proteus 完整仿真，把单片机、传感器、电机驱动、串口通信综合到一起，既可以作为单片机课程设计，也可以作为毕设基础方案。小车实现大棚自动巡检，环境感知，代替人工完成大棚巡逻监测，具备一定实际农业应用参考价值。

关键词：STM32 Proteus仿真 大棚巡检小车 L298N 超声波避障 红外循迹

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