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第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与方法

1.4 论文章节安排

第2章 系统总体分析

2.1 系统总体框图

2.2系统主控方案选型

2.3显示模块选择

2.4通信模块选择

第3章 系统电路设计

3.1 系统总体电路组成

3.2 主控电路设计

3.3 电源电路设计​

3.4 GPS模块电路设计

3.5 MPU6050传感器电路设计

3.6 显示模块电路设计

第4章 系统软件设计

4.1 系统软件介绍

4.2 主程序流程图

4.3按键函数流程图

4.4显示函数流程设计

4.5处理函数流程图

第5章 实物调试

5.1 整体实物构成

5.2 显示功能测试

第6章 软件调试

6.1 软件介绍

6.2 显示功能测试

第7章 总结

参考文献

致谢

1　引 言

1.1 研究背景与意义

随着随着人口老龄化进程的加快以及残障人士对自主出行需求的日益增长，传统轮椅在功能性和智能化方面的局限性逐渐凸显。当前市面上的普通轮椅多依赖人力驱动或简单电动控制，缺乏对使用者状态的智能感知、环境风险的主动规避以及远程监护等功能，难以满足特殊群体对安全、便捷、自主出行的高阶需求。例如，行动不便者在使用传统轮椅时，常面临因操作失误导致碰撞障碍物的风险，或因突发状况无法及时获得帮助的困境；同时，监护者也难以实时掌握使用者的位置和状态，增加了照护压力。在此背景下，开发一款集成多种智能功能的轮椅系统，成为改善特殊群体生活质量、提升出行安全性与自主性的重要方向。

基于STM32的智能轮椅设计，正是针对上述问题提出的创新解决方案。STM32系列微控制器以其高性能、低功耗及丰富的外设接口优势，为多传感器融合、复杂功能集成提供了可靠的硬件支撑，能够满足智能轮椅对实时数据处理和多任务协同的需求。该设计从使用者的实际场景出发，通过人体传感器实现对乘坐状态的智能判断，避免无人状态下的误操作，从源头保障使用安全；利用红外传感器构建环境感知网络，实现障碍物的实时检测与应急停止，降低碰撞风险；结合按键控制的灵活操作方式，兼顾不同使用者的操作习惯，提升操控便捷性。

更重要的是，GPS定位与无线通信模块的引入，打破了传统轮椅的空间限制，使监护者能够实时获取轮椅位置及运行状态，在突发情况时可快速响应，增强了使用者的安全感；报警电路的设计则针对侧翻、电量异常等紧急状况，通过蜂鸣器及时发出警示，为使用者争取救援时间；液晶显示屏的状态可视化功能，让使用者能直观掌握轮椅的各项参数，提升使用体验。

从社会意义来看，这款智能轮椅不仅通过技术创新解决了特殊群体的出行痛点，更体现了对弱势群体的人文关怀，有助于推动无障碍设施的智能化升级。同时，其基于STM32平台的模块化设计思路，为后续功能扩展（如语音控制、自动导航等）提供了可复用的技术框架，具有一定的推广价值和应用前景，对促进智能助老、助残设备的发展具有积极意义。

1.2 国内外研究现状

在当今全球范围内，智能轮椅领域的研究正呈现出蓬勃发展的态势，国内外众多科研团队与企业都投身其中，致力于提升智能轮椅的性能与功能，以更好地服务于老年人和残障人士等群体。

国外方面，许多发达国家较早地开展了智能轮椅相关研究，并且已经取得了较为显著的成果。例如，部分欧美国家的科研机构与企业合作，开发出了具备高精度导航系统的智能轮椅，其能够依据预设的地图或者室内外定位技术，精准地规划并执行出行路线，甚至可以实现自动避障、自动跟随等复杂功能，通过激光雷达、深度摄像头等多种先进传感器的融合应用，对周围环境的感知极为精准，极大地提高了轮椅使用的安全性与自主性。同时，一些产品还配备了先进的人机交互界面，像语音识别、手势控制等功能也逐步完善，让使用者能更便捷地操控轮椅。而且，在远程监护方面，国外的智能轮椅可通过成熟的物联网技术，实时将轮椅的各项状态数据、使用者的健康信息等传输给医护人员或家属，方便他们及时了解情况并提供必要的帮助。

在国内，智能轮椅的研究起步相对稍晚，但近年来发展势头迅猛。高校和科研院所成为了推动国内智能轮椅技术发展的重要力量，不少团队聚焦于智能轮椅的关键技术突破，比如在低成本、高可靠性的传感器应用上不断探索，使得智能轮椅在保证功能的同时能有更亲民的价格，更易于推向市场。一些企业也积极参与其中，研发出了融合多种国产芯片的智能轮椅控制系统，并且在功能上不断拓展，像将轮椅的运动控制与手机APP相结合，实现远程操控、状态查询等功能。同时，国内对于智能轮椅的适老化、适残化设计也越发重视，注重从使用者的实际需求出发，优化轮椅的舒适性、便捷性以及整体的外观造型等，努力缩小与国外先进水平的差距，为国内特殊群体提供更优质的出行辅助工具。

总体而言，国内外在智能轮椅研究上都各有亮点，并且都在朝着更智能、更人性化的方向持续迈进，未来也有着广阔的发展空间和诸多值得深入探索的研究课题。

1.3 研究内容与方法

本研究围绕基于微控制器的智能轮椅系统展开，重点研究多模块协同工作的集成设计。研究内容包括硬件架构搭建，将人体传感器、红外传感器、定位模块、无线通信模块、按键控制组件、报警电路及显示屏等与微控制器连接，构建完整的硬件系统。同时开发相应软件程序，实现各模块的数据采集与处理，如通过人体传感器信号判断乘坐状态以激活运动功能，利用红外传感器数据实现避障逻辑，处理按键指令控制轮椅运动方向，并将各类状态信息通过显示屏呈现。研究方式采用理论设计与实验调试相结合，先进行电路原理图设计和程序编写，再通过搭建实验平台进行模块测试与系统联调，逐步优化传感器响应速度、控制指令执行精度及各模块协同效率，确保系统稳定实现预设功能。