西南交通大学2023电赛校赛题目一的分析与实现。

校赛题目一如下:eda0dcb6bdd5457aa57907548c5c6546.png

 题目解析:

基本要求中,除了基础的循迹小车运动之外,比较重要的两点为:

(1)需要自主设计PCB (包括主控与驱动)

(2)小车能过“干扰线”

而发挥部分中,自主出库和入库也是需要注意的地方。

题目分析如上,接下来可以将解题流程分为四大步:

A.制作PCB。

B.组装小车。

C.循迹代码。

D.场地调试。

A.制作PCB。

  电路板的作用是减少杜邦线的使用,使得小车整体表现干净,效率提升。电路板的实质就是把杜邦线,模块等画在板子上。

  多的官话也不讲,直接上制作过程。

1.下载立创EDA。

  在官网中下载即可

2.画PCB板。

  在立创EDA中,于原理图中画出如下内容:

A.stm32的排母接口。

B.电机驱动模块。

C.电源模块。

D.红外模块排母接口。

E.OLED 屏幕排母接口(选画,用于方便调试)。

F.测速模块排母接口(选画,可用于pid内环和准确调整电机速度,建议作为提升项目)。

  然后,在PCB图中进行接线,注释,铺铜等操作。具体PCB制作内容可以搜索b站内容,或者CSDN中寻找,如果只想画一个简单的PCB,也可以看我的另一篇博客。

3.下单。

  选择立创EDA不止是因为其使用方便,更因为其免费打板。具体的免费方式和下单可以从网上寻找。主要不用选择SMT贴片,自己贴片可以锻炼自己的焊接能力。

B.小车组装。

  小车组装图,在发放的材料之中是有的。所以在具体的组装上,没有什么可言。下文仅是经验之谈

注意在接红外循迹模块时,让中间两个模块稍稍近一些,两侧的模块稍远。因为中间两个模块为“寻线”功能,而两侧模块为“判断状态”功能。寻线时,较近可以让小车调整位置更及时,防抖。判断状态时,若检测到前方为锐角直角等,可以尽早发现前方的转弯。

注意在组装电机时,让电机接口朝外,方便接线。

如果想要使用测速模块,可以查b站找具体教程。

材料中的红外循迹模块是四线三接口模块,因此使用AD进行pid不太现实,如果需要,可以使用三线四接口循迹模块,用pid来更加精确得查找小车的位置。(廖佬nb!)

C.循迹代码。

  在循迹代码这部分,本文不会直接使用代码(以前的博客有捏),而是讲解模块代码之间是如何使用的。

基础的学习可以看江科大的stm32视频。(江科大yyds!)

实现循迹小车,主要需要以下模块代码

1.PWM代码(控制电机的转动的基本代码)

2.电机驱动代码(能够让电机以任意速度转动,并实现左转,右转,直行等直接使用的函数)

3.寻线代码(能够通过检测GPIO口将红外循迹模块检测的黑线位置经过该代码处理,并判断应该如何为电机赋值)

4.测速模块代码(选用)(将目前电机的速度与目标电机速度比较并使得目前电机速度尽量接近目标电机速度。)

5.AD式寻线代码(选用)(通过模拟量输入来判断位置,与基本寻线代码相似。)

6.OLED 屏幕代码(选用)(让调试更方便,当然也可以用串口接电脑来调试。)

所以,制作一个基本都循迹小车所用的代码是非常简单的。何况这次题目的难度也不在小车的制作上。

D.调试。

  在调试部分,主要讲的是一些解决题目的方式。(真正的调试是用小车在黑线上不断行驶调整电机参数来使得能完成一些任务。)

  需要解决的难一些的问题:

1.过锐角弯。

  锐角弯过不去主要是因为转的不够,所以针对转的不够可以有以下两种解决:1.硬件上让两侧的红外循迹模块更远,提早分辨出锐角弯。2.软件上让没有检测到黑线时执行之前的运动状态,即便没有转足也会继续转。

2.过干扰线。

  这一部分毫无疑问是本题的难点。我的方案是:如果为顺时针,让左侧的红外循迹模块获得最高优先级(可以用if-else if语句,也可以用中断函数。)如果左侧检测成功,则直接左转,让小车永远处于最外的线上。为了防止转动过度,可以稍微让左侧的红外循迹模块靠近中间的两个模块。

3.自主出库入库。

  自主出库可以在循迹代码前进行直接的右转,直到检测到黑线后进入循线模式。入库是在四路循迹均检测到黑线(如题目中一样的停止线)时进行延时的右转即可。

4.速度要求。

  速度上,运用pid可以使得整体速度提升。也可以增大电压的输入,越接近12v,相同的pwm使得电机的转速越高。速度越高,检测的时间越少。所以在没有完成低速状况下的循迹时不要尝试高速。

尾声:

  本人也是大一新生,对于循迹小车的制作也只有一次简单的经验,因此,本博客不是专业的博客内容,大抵只能作为一个经验分享吧。希望读者有所收获。有错误或补充也可以在评论区交流。弘扬开源精神,从大一做起~

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