【单片机毕业设计】基于 STM32F103 的雨量采集与雨刮智能调速系统设计基于嵌入式技术的雨量监测、舵机控制与语音播报系统（013401）

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原创最新推荐文章于 2026-11-14 12:15:00 发布 11 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

21 硬件工程师笔面试高频考点真题解析——单片机 本文系统介绍了单片机的核心概念与应用知识，包括：单片机定义与选型要点（性能、存储、外设等）；核心参数（主频、I/O、通信接口等）；最小系统组成（电源、复位、晶振、BOOT）；常见外设（GPIO、ADC、定时器等）；GPIO工作模式（输入/输出）；死机原因分析（硬件干扰、软件错误等）；上电故障排查流程（电源、时钟、程序等）；与DSP、FPGA的对比（控制vs运算vs可编程）；常用通信总线特点（UART、I2C、SPI、CAN）；看门狗功能（超时复位防死机）。内容涵盖单片机硬件设计关键要点，适合嵌入式开发者参考阅读详情

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20 个相关毕业设计备选题目

基于 STM32 的智能雨量检测与雨刮控制系统设计
基于单片机的自动雨刮器雨量感知与调速系统设计
基于 STM32 的雨水检测与舵机雨刮智能控制系统设计
基于嵌入式单片机的雨量监测与语音预警装置设计
基于 STM32 的多模式智能雨刮控制器设计与实现
基于传感器的车辆雨量检测与雨刮档位自动控制系统
基于 STM32F103 的雨量采集与雨刮智能调速系统设计
基于嵌入式技术的雨量监测、舵机控制与语音播报系统
基于单片机的阈值可调式智能雨刮控制系统设计
基于雨水传感器的多模式雨刮器智能控制系统实现
基于 STM32 的 OLED 雨量显示与雨刮自动控制系统设计
基于按键配置的智能雨量检测与雨刮调速装置设计
基于嵌入式平台的雨量预警与雨刮自动控制装置设计
基于 STM32 的手动自动双模式雨刮控制系统设计
基于传感器数据采集的智能雨刮档位控制系统实现
基于单片机的雨量阈值自定义雨刮控制系统设计
基于嵌入式开发的雨量监测、指示灯与语音报警系统
基于 STM32 单片机的车辆智能雨刮模拟控制系统设计
基于雨水传感的多档位雨刮舵机控制系统设计与开发
基于嵌入式硬件的雨量检测与雨刮智能控制平台搭建

项目研究背景

随着车载嵌入式电子设备快速普及，车辆自动化与智能化已经成为汽车行业的主流发展方向。传统车辆雨刮器大多依靠驾驶员手动切换档位，无法根据实时雨量自动调节运行速度，驾驶员需要频繁操作按键，分散行车注意力，在暴雨天气下极易引发交通安全隐患。市面上部分高端车型配备了智能雨刮设备，但硬件成本较高，控制逻辑固定，无法自定义雨量触发阈值，适配性较差，难以在普通家用车型上大规模推广。同时，多数简易雨刮控制装置只具备基础启停功能，缺少实时数据显示、多工作模式切换、分级指示灯提醒与语音安全播报等辅助功能，智能化程度较低。当前嵌入式单片机技术日趋成熟，雨水传感器、舵机、语音模块等外设成本持续降低，为低成本智能雨刮控制系统的研发提供了硬件基础。在此行业背景下，本课题依托 STM32 嵌入式平台，开发集雨量采集、档位自动控制、参数自定义、语音预警于一体的智能雨刮模拟控制系统，能够有效弥补传统雨刮装置智能化不足、模式单一的短板，具备良好的实用价值与落地前景。

摘要

本课题以 STM32F103C8T6 单片机为主控核心，设计一套智能雨量检测与雨刮控制系统。系统通过雨水传感器实时采集雨量数据，在 OLED 液晶屏上完成数值实时显示；利用 SG90 舵机模拟汽车雨刮器动作，支持自动、手动、阈值设置三种工作模式。自动模式下，系统依据自定义雨量上下限自动切换雨刮一、二档位，并同步点亮对应指示灯，雨量超标时触发语音播报提示行车安全；手动模式支持按键启停雨刮并自由切换档位；阈值模式可通过按键修改雨量触发阈值。本系统硬件搭建简单，控制逻辑清晰，具备多模式切换、参数自定义、分级提醒等功能，完成了硬件接线、程序编写与整机调试，可有效模拟车载智能雨刮的自动化控制逻辑，满足简易车载智能设备的开发需求。

总体方案

主控硬件：STM32F103C8T6 单片机

选型理由：这是本科嵌入式开发最常用的中端单片机，资源充足、资料丰富、性价比高，完全满足传感器 AD 采集、舵机 PWM 输出、按键扫描、OLED 显示与外设驱动需求。

硬件作用：作为整个系统的核心控制器，负责采集雨水传感器模拟信号，处理按键指令，输出 PWM 信号控制舵机运转，驱动 OLED 屏幕刷新数据，同时控制 LED 指示灯与语音模块启停。
检测硬件：雨水雨量传感器模块

选型理由：该模块可以输出随雨量变化的模拟电压信号，支持 AD 采集，接线简单，非常适合环境雨量强度检测。

硬件作用：实时感应环境雨水大小，将雨量转化为连续的模拟电信号，传输给单片机完成数据采集，为自动档位切换提供原始数据。
执行硬件：SG90 9G 舵机

选型理由：微型舵机由 PWM 脉冲信号控制转角，能够模拟雨刮往复摆动动作，驱动简单，无需额外电机驱动板，适配单片机 IO 口直接控制。

硬件作用：模拟车辆雨刮器的摆动动作，接收单片机指令，完成启停、低速一档、高速二档三种运行状态。
显示硬件：0.96 寸 I2C OLED 液晶屏

选型理由：I2C 通信占用 IO 口少，驱动程序成熟，能够稳定显示实时雨量数值，功耗低，适配嵌入式数据可视化场景。

硬件作用：实时刷新并展示雨水传感器采集到的雨量数据，方便使用者直观查看当前环境雨量强度。
输入硬件：独立轻触按键（4 个）

选型理由：独立按键结构稳定，适合完成模式切换、参数选中、数值增减、设备启停等人工交互操作。

硬件作用：实现三种工作模式切换、雨刮启停、档位切换、雨量阈值上调与下调，完成人机交互配置。
提示硬件：LED 发光二极管（2 个）+ 语音播报模块

LED 选型理由：IO 口可直接驱动，用于分级状态指示；语音模块采用串口触发播放，预录制固定语音，接线简单。

硬件作用：雨量达到下限时点亮 LED1（一档指示灯），雨量达到上限时点亮 LED2（二档指示灯），同时触发语音模块播报 “雨量过高，注意安全”，完成分级声光预警。
开发环境硬件：台式计算机

配置：搭载 Windows 系统，用于代码编写、程序编译、固件烧录与硬件调试。

核心功能

核心主控数据处理功能

实现效果：以 STM32F103 单片机为核心，完成传感器 AD 采样、按键扫描、外设时序控制，统一调度所有硬件模块协同运行。

使用场景：系统上电后持续循环采集数据、检测按键指令，保障整套控制系统稳定运行，是所有功能实现的基础。
OLED 实时数据显示功能

实现效果：液晶屏持续刷新雨水传感器采集到的雨量数值，数值随雨水大小实时变化。

使用场景：使用者可以直观读取当前环境雨量强度，方便对比实测数据与设定阈值，辅助参数调试。
雨量强度采集检测功能

实现效果：雨水传感器裸露感应面接触雨水后，输出模拟电压随雨量增大而线性变化，单片机将模拟信号转换为数字量。

使用场景：持续监测环境降雨等级，为雨刮自动调速提供数据依据，是自动模式运行的数据来源。
舵机雨刮模拟执行功能

实现效果：单片机输出不同占空比的 PWM 波形，控制 SG90 舵机往复摆动，模拟汽车雨刮器来回刮水动作，区分一档低速摆动与二档高速摆动。

使用场景：接收自动模式或者手动模式的指令，完成雨刮启停与两档速度调节。
模式切换按键功能（按键 1）

实现效果：每按下一次按键，系统循环切换自动模式→手动模式→阈值设置模式，循环往复。

使用场景：使用者自由切换系统工作模式，满足自动运行、人工操作、参数自定义三类使用需求。
手动模式全按键控制功能（按键 2、3、4）

实现效果：按键 2 选中雨刮设备；按键 3 控制雨刮开启与关闭；按键 4 循环切换一档低速、二档高速两个运行档位。

使用场景：脱离传感器自动控制，完全由人工手动操控雨刮启停与运行速度，复刻传统车辆雨刮的操作逻辑。
阈值自定义设置功能（阈值模式下按键 2、3、4）

实现效果：按键 2 切换选中 “雨量下限”“雨量上限” 两个参数；按键 3 执行数值增加操作；按键 4 执行数值减少操作，修改后的阈值自动保存生效。

使用场景：使用者可以自定义触发一、二档雨刮的雨量临界值，适配不同降雨环境，提升系统灵活度。
自动模式分级档位与指示灯控制功能

实现效果：传感器采集数值高于雨量下限阈值时，自动启动雨刮一档，同时点亮 LED1 指示灯；数值高于雨量上限阈值时，自动切换为雨刮二档，同时点亮 LED2 指示灯。

使用场景：无人干预的全自动运行状态，根据实时雨量自动分级调节雨刮速度，并用指示灯直观展示当前运行档位。
自动模式语音安全播报功能

实现效果：当检测雨量超过设定上限阈值，切换至二档雨刮的同时，自动触发语音模块，循环播放预设语音 “雨量过高，注意安全”。

使用场景：暴雨工况下给出语音安全提醒，补充灯光指示，完善预警机制。

技术路线

硬件编程语言：C 语言

选型理由：C 语言是嵌入式单片机开发的主流语言，执行效率高，资源占用少，完全适配 STM32 单片机程序开发，是本科嵌入式课程核心教学内容。

具体用途：编写 AD 采集、PWM 舵机控制、按键中断扫描、OLED 屏幕显示、串口语音触发等全部业务逻辑代码。
开发软件：Keil MDK5

选型理由：专门针对 ARM 内核单片机的编译开发环境，支持 STM32 固件库开发，拥有完善的编译、调试、下载功能，是高校嵌入式课程标配工具。

具体用途：创建工程、编写 C 程序、编译代码、排查语法逻辑错误，将程序固件烧录进 STM32 单片机。
固件库：STM32 标准外设库

选型理由：库函数开发无需操作底层寄存器，代码简洁易懂，降低本科生开发难度，外设驱动代码成熟稳定。

具体用途：调用库函数配置 GPIO 口、ADC 模数采集、定时器 PWM 输出、I2C 通信接口，简化硬件底层初始化代码编写。
电路设计软件：Altium Designer

选型理由：电子电路专业常用设计软件，适合绘制硬件接线原理图，便于整理硬件整体架构。

具体用途：绘制整套控制系统的硬件电路原理图，整理各个模块之间的接线关系。
调试工具：ST-Link 下载器 + 串口调试助手

选型理由：ST-Link 稳定可靠，支持程序下载与在线调试；串口工具可以打印雨量采集数值，方便程序排错。

具体用途：向单片机烧录程序，在线断点调试代码；打印传感器原始数据，校验 AD 采集结果是否准确。
辅助设计工具：Visio

选型理由：常用流程图、硬件架构图绘制工具，操作简单，满足毕业设计文档绘图需求。

具体用途：绘制系统硬件总体架构图、程序主流程图、各个功能模块程序流程图，完善毕业设计文档配图。
运行硬件环境：Windows 10 操作系统

选型理由：Keil、AD 等开发软件在 Windows 平台兼容性最好，开发环境搭建门槛低。

具体用途：承载全部开发软件，完成代码编写、电路绘图、程序调试等所有开发工作。

项目演示

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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。