基于STM32的智能购物车设计（APP+跟随+RFID+自动计价）视频演示地址：https://www.bilibili.com/video/BV1awfBBkEir/?vd_source=6ea1beb17174384a0b3d09d6d35580f6

 摘要

随着物联网技术和嵌入式系统的快速发展，智能购物车作为新零售领域的重要应用方向，受到了广泛关注。本课题设计并实现了一种基于STM32F103C8T6微控制器的智能购物车系统，该系统集成了自动跟随、RFID商品识别、OLED信息显示以及Android手机APP远程控制等多项功能，旨在提升消费者的购物体验和商超的智能化管理水平。

在硬件设计方面，系统以STM32F103C8T6为核心控制器，采用TB6612双路电机驱动模块驱动直流减速电机实现购物车的运动控制；通过三路红外传感器实现对前方人员的检测与自动跟随，使购物车能够在自动模式下跟随消费者移动且不会发生碰撞；采用RC522射频识别模块读取商品标签信息，实现商品的快速录入与管理；使用SSD1306 OLED显示屏实时显示购物车内商品清单和总价信息；通过ESP8266 WiFi模块以AP模式建立无线通信链路，实现单片机与Android手机APP之间的双向数据传输。

在软件设计方面，单片机端采用C语言进行模块化编程，实现了红外跟随控制算法、RFID商品识别与去重算法、SPI和I2C软件模拟通信协议、以及基于帧头检测的自定义串口通信协议。系统支持手动与自动两种控制模式的切换，自动模式下购物车通过红外传感器自动跟随人员行走，手动模式下用户可通过手机APP远程操控购物车的前进、后退、左转、右转和停止。Android端采用Java语言开发，基于TCP Socket实现与ESP8266的网络通信，APP界面实时显示购物车商品信息和总价，并提供方向控制按键和模式切换功能。同一张RFID卡片刷第一次为添加商品，再刷一次则取消该商品，系统自动计算总价并同步更新至OLED屏幕和手机APP。

经过系统测试与验证，各模块功能运行正常，红外跟随响应灵敏，RFID商品识别准确可靠，OLED与APP显示数据同步一致，WiFi通信稳定。本系统设计方案成本低、实用性强，对智能购物车的推广应用具有一定的参考价值。

**关键词**：智能购物车；STM32；RFID；红外跟随；ESP8266；Android

目  录

摘要 ................................................................. I
Abstract ............................................................. II
目录 ............................................................... III

第1章 绪论 .......................................................... 1
  1.1 课题研究背景及意义 .............................................. 1
  1.2 国内外研究现状 .................................................. 2
  1.3 本课题主要研究内容 .............................................. 3
  1.4 论文组织结构 .................................................... 4

第2章 系统总体方案设计 ............................................... 5
  2.1 系统需求分析 .................................................... 5
  2.2 系统总体架构设计 ................................................ 6
  2.3 系统工作原理 .................................................... 7
  2.4 主控芯片选型 .................................................... 8
  2.5 系统引脚分配 .................................................... 9

第3章 系统硬件设计 .................................................. 10
  3.1 STM32F103C8T6最小系统电路 ...................................... 10
  3.2 电机驱动电路设计 ............................................... 12
    3.2.1 TB6612电机驱动模块 ......................................... 12
    3.2.2 PWM调速电路 ................................................ 13
  3.3 红外传感器电路设计 ............................................. 14
  3.4 RC522 RFID模块电路设计 ......................................... 15
  3.5 OLED显示模块电路设计 ........................................... 17
  3.6 ESP8266 WiFi模块电路设计 ....................................... 18
  3.7 电源电路设计 ................................................... 19

第4章 系统软件设计 .................................................. 20
  4.1 主程序设计 ..................................................... 20
  4.2 红外跟随控制算法设计 ........................................... 22
  4.3 RFID商品识别程序设计 ........................................... 24
    4.3.1 SPI通信协议实现 ............................................ 24
    4.3.2 RC522读卡流程 .............................................. 25
    4.3.3 商品添加与取消逻辑 ......................................... 26
  4.4 电机控制程序设计 ............................................... 27
  4.5 OLED显示程序设计 ............................................... 28
  4.6 ESP8266通信程序设计 ............................................ 29
    4.6.1 AP模式配置与TCP服务器 ...................................... 29
    4.6.2 自定义通信协议设计 ......................................... 30
  4.7 手动与自动模式切换设计 ......................................... 31

第5章 Android手机APP设计 ............................................ 32
  5.1 APP功能需求分析 ................................................ 32
  5.2 APP界面设计 .................................................... 33
  5.3 TCP Socket通信实现 ............................................. 34
  5.4 购物车数据实时显示 ............................................. 35
  5.5 小车运动控制实现 ............................................... 36
  5.6 模式切换功能实现 ............................................... 37

第6章 系统测试与结果分析 ............................................ 38
  6.1 硬件调试 ....................................................... 38
  6.2 红外跟随功能测试 ............................................... 39
  6.3 RFID商品识别功能测试 ........................................... 40
  6.4 OLED显示功能测试 ............................................... 41
  6.5 APP通信与控制功能测试 .......................................... 42
  6.6 系统综合测试 ................................................... 43

第7章 总结与展望 .................................................... 44
  7.1 总结 ........................................................... 44
  7.2 展望 ........................................................... 45

参考文献 ............................................................ 46
致谢 ................................................................ 48
附录A 系统原理图 .................................................... 49
附录B 主要程序源代码 ................................................ 50

第6章 系统测试与结果分析

6.1 测试环境

本系统测试环境由以下部分组成：STM32F103C8T6最小系统开发板一块，TB6612电机驱动模块及两个直流减速电机，三路红外避障传感器模块，RC522 RFID读写器模块及两张已写入商品信息的IC卡（分别代表橡皮和笔），0.96寸SSD1306 OLED显示屏，ESP8266 WiFi模块，以及安装有本课题开发的智能购物车APP的Android手机一部。调试工具采用Keil MDK5编译环境、ST-Link下载器和USB转TTL串口调试模块。供电采用7.4V锂电池组经稳压模块输出3.3V和5V为各模块供电。

6.2 红外跟随功能测试

将三路红外传感器固定于小车车头前方，传感器方向朝向前方人员。通过APP将系统切换至自动模式，OLED第一行显示"BUY CAR SYS A"确认进入自动状态。测试人员站在小车前方约30厘米处，缓慢向前行走，观察小车运动状态。当左右两路传感器均检测到人员时，小车直行跟随；当仅左侧传感器检测到时，小车向左转向；当仅右侧传感器检测到时，小车向右转向；当两侧均未检测到人员时，小车停止等待。当中间传感器检测到人员距离过近时，小车立即停止以防止碰撞。经过多次测试，红外跟随功能响应灵敏，跟随效果良好，能够实现稳定的人员跟踪。

6.3 RFID商品识别功能测试

将代表橡皮的IC卡靠近RC522读卡区域，串口调试助手显示输出"Card ID: 13 BE F0 F4"，OLED屏幕第三行显示"Eraser 2.0"，总价更新为2.0元，同时手机APP同步显示橡皮商品及价格。再次刷同一张卡，OLED上橡皮商品消失，总价归零，APP同步移除该商品并弹出"橡皮 已移出购物车"提示。随后将代表笔的IC卡靠近读卡器，串口输出"Card ID: 2C F6 A9 39"，OLED和APP均显示笔商品及5.0元价格。同时刷入两张卡时，总价正确显示为7.0元。测试表明RFID商品识别准确，添加与取消逻辑正常，OLED与APP数据同步一致。

6.4 APP通信与控制功能测试

手机连接ESP8266的WiFi热点（SSID: ts，密码: abc123456），打开APP后自动连接至192.168.4.1:8080，界面显示"已连接购物车"。在手动模式下，依次点击前进、后退、左转、右转、停止按钮，小车均能正确执行对应动作。点击模式切换按钮切换至自动模式，方向控制按钮变灰禁用，小车转由红外传感器控制。再次点击切换回手动模式，小车自动停止，方向按钮恢复可用。OLED第一行模式标识在"M"和"A"之间正确切换。测试结果表明WiFi通信稳定可靠，APP控制响应及时，手动与自动模式切换功能正常。

6.5 测试结论

经过对各子模块的逐项测试和系统整体联调，本智能购物车系统各项功能均达到设计要求。红外跟随控制灵敏稳定，RFID商品识别准确且支持添加与取消操作，OLED与APP实时同步显示购物车信息，WiFi无线通信和模式切换功能运行正常，系统整体性能满足预期目标。