前言

针对2022年电赛C题小车跟踪，本团队一共是做了两种方案：
第一种主要以摄像头（openmv）为主，后车通过识别前车车上的二维码进行跟踪。这种方案，性能更稳定，兼容性更好，可以实现1-4小问。

具体可以参考openmv官网说明：

重点：https://book.openmv.cc/image/apriltag.html

第二种，属于团队内部方案，暂时不公开，这种实现起来更简单，材料价格便宜，不过缺点就是，扩展性差，预计只能做到第三小问。
这里讲一下，第一种方案的做法，并且在文底附上整个工程，有需要的自行下载（是用STM32做的，赛题要求TI板子，有基础的下载，做移植，没基础的慎重！）

一、题目

二、方案1

1、材料清单

调试的时候，看PID参数用，方便调试，无实际功能，只是调试。

前车可以用循迹模块进行循迹行走，也可以用openmv，用openmv会复杂点，但是精度较高，本团队采用openmv进行巡线的。

电机驱动，相比于L298N，TB6612可以调PID

2、说明

时间比较赶，这里简单说一下思路，前车通过巡线走，后车扫描前车车尾的二维码，openmv将图像数据反馈给单片机，进行跟踪。

视频讲解二维码使用：
https://singtown.com/learn/49590/

首先进行摄像头初始化初始配置，然后开始检测二维码，为保证对二维码的准确判断，在初始化摄像头时，应该加入防止镜头畸变的初始配置，从而使图像边缘能够平顺展现。然后判断二维码中内容是否为系统的参数设置，如果是，则执行其对应追踪功能，如果不是，则返回继续检测有效二维码。追踪小车可实现 3 个功能。

①指定路径追踪功能。根据实际路况，通过距离、转弯角度、运行速度等 3 个参数设置，即可以实现对小车的路径控制；
② 指引路径追踪功能。以二维码内容单独实现小车的左转、右转、掉头、前进、后退等功能。实际操作时，可以在路口、转弯处张贴对应的二维码，当小车运动到该区域时识别到该处所贴的二维码，然后根据二维码执行对应动作，从而实现二维码规划小车运动路径。
③实时追踪功能。当 OpenMV 识别到的二维码内容既不是指定路径内容、也不是规划路径功能所用到的二维码内容，则会执行实时追踪该二维码的功能。

检测到二维码后，如果二维码不在整个图像的中心，那么就需要进行中心误差的计算，舵机云台的转向和小车驱动动作都与中心误差计算息息相关。获取二维码目标后，通过和图像的中心点做差，可以计算得出需要移动的 X、Y差值。然后再分别对 X、Y 分别调用 PID 算法，得到的结果就是对应舵机需要的旋转角度和小车转向的角度。在本文中，PID 控制器采用的数字位置式 PID 控制器，使追踪更稳定，且能自主追随二维码。另外，小车在运行时，PID 算法也为小车调速提供了依据。当二维码在图像正前方区域内时，小车执行前进指令，如果二维码距离摄像头越近，二维码成像面积会越大，此时小车距离二维码过近，小车速度应适当降低。当小车距离二维码越远时，成像也将越小，则小车速度应适当增加。

三、原理图

三、核心代码

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "beep.h"
#include "timer.h"
#include "oled.h"
#include "MOTIR.h"
#include "apiltag.h"
#include "math.h"u16 led0pwmval=0;
u16 led0pwmval_l=0;
u16 led0pwmval_r=0;
u8 car_z;
u8 car_x;
u8 car_pwm;
u8 zd_flag;
u16  pwm_max;
u16  pwm_small;  extern u8 time3;extern u8  TIM8CH1_CAPTURE_STA;        //输入捕获状态
extern u16  TIM8CH1_CAPTURE_VAL;    //输入捕获值 extern float Tx_num;
extern float Ty_num;
extern float Tz_num;
extern u8 apiltag_id;extern u8 Tx_fu;
extern u8 Ty_fu;
extern u8 Tz_fu;
extern u8 hccmd_flag;
extern u8 oled_flag;
extern u8 openmv_usart1_flag;             //
extern u8 openmv_flag;     //作为标志物判断openmv是否实时传输数据，防止小车跑飞float KP = 50;
float KI = 0;
float KD = 0;
float distance = 0;float camera_distance=0;
float error = 0;
float last_error = 0;
float Output = 0;float x_KP = 20;
float x_KI = 0;
float x_KD = 0;
float x_distance = 0;float x_camera_distance=0;
float x_error = 0;
float x_last_error = 0;
float x_Output = 0;float PID(float KP,float KI,float KD,float distance,float camera_distance)
{error = camera_distance - distance;Output = KP * (error) + KI * (error + last_error) + KD * (error - last_error);last_error = error;return Output;
}float x_PID(float x_KP,float x_KI,float x_KD,float x_distance,float x_camera_distance)
{x_error = x_camera_distance - x_distance;x_Output = x_KP * (x_error) + x_KI * (x_error + x_last_error) + x_KD * (x_error - x_last_error);x_last_error = x_error;return x_Output;
}int main(void){
float qh_num=0;
float X_num=0;
float mm;
u16 cm;
u32 temp=0;
u16 num_pwm;u8 id=0;
u8 id_flag=0;
u8 SRF05_flag=0; u8 oled_hccmd=0;
u8  PWMzkb;
vu16 HC_cmd;           //此变量前缀vu16是为了调用在库函数中变量的return数值MOTIR_Init();        //电机初始化delay_init();             //延时函数初始化    LED_Init();               //将HY_SRF_04的触发IO初始化代替原有的LED初始化BEEP_Init();             //初始化蜂鸣器端口delay_init();          //延时函数初始化    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级uart4_init(115200);   //串口4初始化波特率为115200uart3_init(115200);     //串口3初始化波特率为115200LED_Init();               //LED端口初   始化     KEY_Init();          //初始化与按键连接的硬件接口   此处注释掉会导致小车不动TIM1_PWM_Init(899,3); //定时器1主频为36M，计算为36000000/（(899+1)*(3+1)）=10KHZTIM3_Int_Init(49,7199);    //10Khz的计数频率，计数到500为500ms     //做中断计数TIM2_Int_Init(99,7199);     //10Khz的计数频率，计数到500为500ms    //openmv中断提醒TIM8_Cap_Init(0XFFFF,36-1);    //以1Mhz的频率计数   OLED初始化设置OLED_Clear();     //OLED清除OLED_Init();            //OLED初始化OLED_ColorTurn(0);//0正常显示，1 反色显示OLED_DisplayTurn(0);//0正常显示 1 屏幕翻转显示//推荐最低占空比为30%    由于本程序的转向代码通过更改两边电机的占空比取值相差40%，最小20%才能使小车前进，而20%会使小车在转向时一遍轮子彻底不动，摩檫力巨大，影响小车运作，因此推荐占空比30%，计算270/（899+1）=30%pwm_max=720;     //用于限制占空比最大值pwm_small=270;   //用于限制占空比最小值led0pwmval=pwm_small;     //初始化速度为最小值while(1){id=apiltag_id;PWMzkb=led0pwmval/9;        //定义PWM占空比变量给OLED显示oled_exe();                //显示中文函数  OLED_ShowNum(32,0,Tx_num,2,16);OLED_ShowNum(80,0,PWMzkb,2,16);OLED_ShowString(100,0,"id",16);OLED_ShowNum(104,16,apiltag_id,1,16);OLED_ShowNum(32,16,Ty_num,2,16);OLED_ShowString(52,16,"Ry",16);//OLED_ShowNum(80,16,Ry_num,2,16);OLED_ShowNum(32,32,Tz_num,2,16);OLED_ShowString(52,32,"flag",16);OLED_ShowNum(88,32,SRF05_flag,1,16);OLED_ShowNum(32,48,openmv_usart1_flag,3,16);  OLED_ShowString(0,48,"fps",16);OLED_ShowNum(88,48,oled_hccmd,2,16);OLED_ShowString(60,48,"cmd",16);OLED_Refresh();    //OLED刷新显示if(hccmd_flag==1)
{HC_cmd=hc_cmd();      //此处不太正常hc_cmd(）一直返回数值，而不是返回一次，可变，但一直发送
oled_hccmd=HC_cmd;
}hccmd_flag=0;///按键输入    此处返回K、led0pwmval数值//KEY_EXE();  /     UART4_EXE();      //蓝牙串口驱动函数USART3_EXE();    //openmv数据处理/      if(HC_cmd==1|HC_cmd==2)
{zd_flag=1;
}
else if (HC_cmd!=1&HC_cmd!=0&HC_cmd!=2)
zd_flag=0;if(HC_cmd==2)
{printf("\r\n超声波检测距离：%d ",cm);printf("\r\n当前车速为：%d ",led0pwmval/9);       //保持当提前的移动速度printf("\r\n当前Z坐标为：%f ",Tz_num);printf("\r\n当前X坐标为：%f ",Tx_num);printf("\r\n输出的PWM：%d ",led0pwmval);printf("\r\n输出的占空比：%d ",led0pwmval/9);if(qh_num<0) printf("\r\nPID：-  %f.2 ",qh_num);if(qh_num>0)printf("\r\nPID：   %f.2 ",qh_num);}
if(HC_cmd==3)    //前
{car_z=1;
car_x=0;
}if(HC_cmd==4)    //退{car_z=2;
car_x=0;}if(HC_cmd==5)    //左        car_x=1;if(HC_cmd==6)   //右car_x=2;if(HC_cmd==7)    //刹车{ car_z=3;car_x=0;}if(HC_cmd==8)car_pwm=1;if(HC_cmd==9)car_pwm=2;if(HC_cmd==10)led0pwmval=pwm_small;if(HC_cmd==11)led0pwmval=pwm_max;if(HC_cmd==12){       id_flag=1;printf("\r\n跟随ID1车牌id： %d ",id_flag);} if(HC_cmd==13){       id_flag=2;printf("\r\n跟随ID1车牌id： %d ",id_flag);}  if(HC_cmd==14){       id_flag=3;printf("\r\n跟随ID1车牌id： %d ",id_flag);}  if(HC_cmd==15){       id_flag=4;printf("\r\n跟随ID1车牌id： %d ",id_flag);}  HC_cmd=0;//    指令判断if(id==id_flag){if(openmv_flag==1){if(zd_flag==1){qh_num=PID(KP,KI,KD,30.5,Tz_num);if(qh_num<-pwm_max)qh_num=-pwm_max;if(qh_num>pwm_max)qh_num=pwm_max;X_num=x_PID(x_KP,x_KI,x_KD,2,Tx_num);if(X_num<-pwm_small)X_num=-pwm_small;if(X_num>pwm_small)X_num=pwm_small;if(qh_num>0){num_pwm= (int)qh_num;MotorA1=0;   // 左轮前进MotorA2=1;MotorC1=1;MotorC2=0;TIM_SetCompare1(TIM1,num_pwm+X_num);               //占用比等于led0pwmval/arr+1    此处为定时器PWM输出通道1TIM_SetCompare3(TIM1,num_pwm+X_num);             //占用比等于led0pwmval/arr+1    此处为定时器PWM输出通道3}if(qh_num<0){ num_pwm= (int)-qh_num;MotorA1=1;   // 左轮后退MotorA2=0;MotorC1=0;MotorC2=1;TIM_SetCompare1(TIM1,num_pwm-X_num);               //占用比等于led0pwmval/arr+1    此处为定时器PWM输出通道1TIM_SetCompare3(TIM1,num_pwm-X_num);              //占用比等于led0pwmval/arr+1    此处为定时器PWM输出通道3}if(qh_num>0){num_pwm= (int)qh_num;MotorB1=0;    //右轮前进MotorB2=1;MotorD1=1;MotorD2=0;TIM_SetCompare2(TIM1,num_pwm-X_num);             //占用比等于led0pwmval/arr+1    此处为定时器PWM输出通道1TIM_SetCompare4(TIM1,num_pwm-X_num);              //占用比等于led0pwmval/arr+1    此处为定时器PWM输出通道3}if(qh_num<0){num_pwm= (int)-qh_num;MotorB1=1;    //右轮后退MotorB2=0;MotorD1=0;MotorD2=1;TIM_SetCompare2(TIM1,num_pwm+X_num);               //占用比等于led0pwmval/arr+1    此处为定时器PWM输出通道1TIM_SetCompare4(TIM1,num_pwm+X_num);             //占用比等于led0pwmval/arr+1    此处为定时器PWM输出通道3}}}if(openmv_flag==0){MotorA1=0;   MotorA2=0;MotorC1=0;MotorC2=0;MotorB1=0;   MotorB2=0;MotorD1=0;MotorD2=0;}}else if(id!=id_flag){MotorA1=0;   MotorA2=0;MotorC1=0;MotorC2=0;MotorB1=0;   MotorB2=0;MotorD1=0;MotorD2=0;}/*
电机驱动函数 car_z   控制前进后退car_x   控制左右转car_pwm   控制加减速*//
if(zd_flag==0)
{Motor_EXE(car_z,car_x,car_pwm,pwm_max,pwm_small);
TIM_SetCompare1(TIM1,led0pwmval_l);             //占用比等于led0pwmval/arr+1    此处为定时器PWM输出通道1
TIM_SetCompare3(TIM1,led0pwmval_l);             //占用比等于led0pwmval/arr+1    此处为定时器PWM输出通道3TIM_SetCompare2(TIM1,led0pwmval_r);               //占用比等于led0pwmval/arr+1    此处为定时器PWM输出通道2
TIM_SetCompare4(TIM1,led0pwmval_r);             //占用比等于led0pwmval/arr+1    此处为定时器PWM输出通道4
}///                PCout(7)=1;delay_us(10);PCout(7)=0;if(TIM8CH1_CAPTURE_STA&0X80)//成功捕获到了一次上升沿{temp=TIM8CH1_CAPTURE_STA&0X3F;temp*=65536;//溢出时间总和temp+=TIM8CH1_CAPTURE_VAL;//得到总的高电平时间mm=temp*0.34/4;           //单位mm     超声波测距范围2cm~450cm，最高精度单位3mmcm=mm/10;if(mm>20&&cm<4500){if(mm<150){  SRF05_flag=1;if(time3==5)   //等待500ms，仍在就代表无误判{printf("\r\n警告：检测物体贴近距离%d cm",cm);time3=0;}}if(mm>150)SRF05_flag=0;}TIM8CH1_CAPTURE_STA=0;//开启下一次捕获}}
}

四、工程获取

20年广东电赛开放题：本团队做的小车跟踪，刚好吻合2022电赛题目，所有资料（完成工程+原理图等），都集中在这里了，时间赶，还没整理，介意的不要下载。
STM32F103+openmv4+码盘电机（有基础的可以移植到TI板子）

链接：https://pan.baidu.com/s/1Hof4heUnRhtKbP4Xq-0n_g?pwd=FBMZ
提取码：FBMZ
–来自百度网盘超级会员V5的分享

2022电赛C题：小车跟踪（方案1+核心代码）相关推荐

广西大学电赛 C题-小车跟随行驶系统-系统方案设计
广西大学电赛 C题-小车跟随行驶系统-系统方案设计 1. 题目今天看看电赛题,个人觉得C题比较容易,其他题目对于学生来说比较复杂不好拿奖先看看题目要求: 分析实现: 1)内圈外圈等停标志,线识别 ...
2022电赛F题思路
2022电赛到现在为止已经出了结果.这是我第一次参加电赛,以前也没有相关的比赛经历,在这四天三夜的时间里能够和队友完成这样一项完整的作品,对我们来说都具有很大的意义.虽然最后还是有一些细节上的问题,不 ...
2022电赛省一-小车跟随行驶系统（C题）
⏩ 大家好哇!我是小光,嵌入式爱好者,一个想要成为系统架构师的大二学生. ⏩前段时间参加了电赛的校赛.七校联赛和省赛,校赛和七校联赛都获得了三等奖,省赛上也是获得了一等奖的好成绩
通过FPGA实现2022电赛F题
这是本人第一次参加电赛,非常有收获,虽然电赛已经结束,不过并不影响把我的思路整理出来和大家交流一下,同时也为自己做个笔记,这里简单介绍一下思路,就不讲解程序了. 这次电赛的题目如下: 1. 设计思路 ...
2022年电赛A题单相交流电子负载一等奖（代码工程+PCB原理图资料）
题目四天三夜省一拿下!!! 2022年TI杯大学生电子设计竞赛单相交流电子负载(A题) 任务设计并制作如图1所示的单相交流电子负载,其中负载特性模拟单元可模拟电阻性.电感性.电容性负载,能量回馈 ...
2021电赛F题之openmv巡线(附代码)
效果展示: 出错解决方法 openmv数字识别源代码–gitee 通过使用不同阈值的方法可以得到当前区域中什么区域有红线,对于电控而言作用类似于红外对管,之后电控通过逻辑判断如何运动,这就是我们队伍目 ...
2022电赛声源定位（基础篇）
对于需要2022电赛题目的同学点击这个链接:https://pan.baidu.com/s/1zyC8MbgenAAQ_ZVmvFyZvg 提取码:g6kd 对于这个2022电赛E题声源定位的音频点击 ...
2020TI省级电赛E题制作杂谈
2020TI省级电赛E题制作杂谈写在前面 THD的计算准则 THD测量的步骤频谱变换计算部分常用的波形和其THD THD在系统中的重要性写在前面在这里记录2020TI省级电赛E题制作的方案 ...
2021电赛F题（智能送药小车）参赛总结【视觉部分】
2021电赛F题(智能送药小车)参赛总结[视觉部分] 前言在2021年全国大学生电子设计竞赛中,我们小组做的是F题(智能送药小车).我在小组中主要负责小车视觉功能的实现,所以在本篇参赛总结中只会涉及 ...

2022电赛C题：小车跟踪（方案1+核心代码）

目录

前言