ti移动机器人设计报告
一、基本功能描述：
1、基本循迹功能。对于直道、S弯道和钝角弯道，小车可沿黑线轨迹自动进行调整使黑线在小车正中间。如若出现小车全脱离黑线，小车进行逆时针旋转直至再次检测到黑线进行循迹。
2、特殊赛道循迹功能。对于直角、锐角赛道，小车进行较大幅度转向不偏离轨道。对于十字路口赛道，即小车检测模块全压在黑线，小车直行跨越黑线。
3、防碰撞功能：在碰撞障碍时可以识别障碍的存在并进行避障。（本次课程未实现）
二、硬件结构：
2.1：小车整体分为5大模块：
（1）控制模块：搭载单片机MSP432的Launch Pad主板
（2）驱动模块：电池组、N20直流电机
（3）循迹模块：红外LED传感器
（4）防撞模块：防撞开关
（5）运动模块：底盘和车轮等
模块作用：
（1）控制模块即使用单片机编程，实现代码控制小车按一定路线行进
（2）驱动模块即是提供能源动力的部分
（3）循迹模块是使用红外传感器，通过反射的不同来识别路面，以获得轨道信息
（4）防撞模块是通过防撞开关进行传感，以使小车识别障碍，进而实现避障功能
（5）运动模块是小车主体部分，是进行运动的主体
2.2：这里主要介绍本次课程重点的3个模块
（1）控制模块：MSP432P401R Launch Pad包含48MHz ARM CortexM4F内核80μA/MHz工作功耗和660nA RTC操作，14位1Msps差动SAR ADC和AES256加速器。
处理器特性：低功耗、高性能的MSP432P401R MCU
带浮点单元和DSP加速功能的48MHz 32位ARM CortexM4F
功耗：80μA/MHz工作功耗和660nA RTC待机操作功耗
模拟：24通道14位1Msps差动SAR ADC两个比较器
数字：高级加密标准（AES256）加速器、CRC、DMA、32位硬件乘法器
存储器：256KB闪存、64KB RAM
计时器：4个16位、2个32位
通信：多达4个I2C、8个SPI、4个UART
40引脚BoosterPack连接器，支持20引脚BoosterPack采用EnergyTrace+技术的板载XDS-110ET仿真器 2个按钮和2个LCD，便于用户交互反向通道UART通过USB连接到PC
MSP432处理器可以使用CCS、IAR和Keil μVision IDE来开发。
整块电路板的框图如下：
以电路板上虚线为分界，上半部分是XDS-110ET仿真器，S101开关来选择板载XDS-110ET仿真器还是用外部仿真器
MSP432P401R与XDS-110ET的连接可以断开，MSP432P401R与XDS-110ET除仿真信号外没有其他通讯连接，仿真信号包括XDS-110ET串行调试信号、应用UART信号和3.3V、5V电源
（2）驱动模块：两节3.7V可充电锂电池
N20直流减速电机：
产品型号: GM12-N20VA
主要用途：标签打印机、标签剥离机、条码打印机、机器人、电子门锁、打印机、电子监控器、美容仪器、展示架、柜台、自动售货机等
电压：3V 4.5V 6V 12V
转速：3rpm--1000rpm
力矩: 最大 7kg.cm
外形尺寸:12*10*25mm
出轴外径: 3mm, （出轴长短可根据客户的要求设计）
输出轴可以加工成M3螺纹， M4螺纹
12*10mm微型精密减速器.
减速比:1/3、1/5、1/10、1/30、1/50、1/63、1/100、1/150、1/210、1/250、1/298、1/370、1/380、1/1000
（3）循迹模块：红外传感器原理：利用8路红外传感器感知地面颜色信息，控制机器人沿白线行进。不同的材料表面对红外线的反射能力不同，红外接收器电压变化也就不同，如下图：
可以看出，白色表面比黑色表面下降更快，由此我们记录高电平时间，通过这个时间的长短即可以判断地面是黑色或白色。
控制：对于这种车型，小车的控制当然是差速控制。8路开关，可以把差速分为4个等级，不同等级差速大小不一样，这几个参数影响小车循迹的稳定性，要根据实际情况调整。电机配有编码器，使用定时器输入捕获功能进行正交解码即可得知电机转速信息，这样就能实现电机闭环控制，让小车运行效果更好。
三、控制算法及软件实现
主要内容：
3.1 软件平台及安装
CCS，Keil uVision5,pack驱动包
3.2 软件系统总体结构及各模块的功能定义
（1）Keil uVision5用于寻迹小车的代码学习和书写，并将程序下入32单片机对小车进行驱动。
（2）Keil.STM32F4xx_DFP.1.0.8.pack为小车配置编程环境
（3）电机使用例程，对单片机对电机的驱动方式方法有了初步的了解，并实现电机的各种功能。
（4）循迹旧版例程，通过红外传感器对黑线识别来控制小车行走，其中涉及二进制，十六进制，单片机IO口等
3.3 关键算法和软件实现
if((0xFF==flag)||(0xFE==flag)||(0x7F==flag))//十字路口代码{// if(0==TrackingControlCnt)
// {
// TrackingControlCnt=1;
// return ;
// }
Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_3,0);
Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_1,0);
// while(!Turn(TurnForward,120,200));while(!Turn(TurnForward,90,500));
// TrackingControlCnt=0;
LEDPreError=0;
LEDLastError=0;
TrackingControlFlag=0;
L_Wheel_Speed=L_Wheel_Init_Speed;
R_Wheel_Speed=R_Wheel_Init_Speed;
L_Wheel_Positive();
R_Wheel_Positive();
Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_1,
L_Wheel_Init_Speed);
Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_3,
R_Wheel_Init_Speed);
return ;}else if((0xB8==flag)||(0x98==flag)||(0x9C==flag)||(0xB0==flag))//左锐角代码{
Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_3,0);
Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_1,0);while(!Turn(TurnForward,100,600));while(!Turn(TurnLeft,80,900));
TrackingControlCnt=0;
LEDPreError=0;
LEDLastError=0;
TrackingControlFlag=0;
L_Wheel_Speed=L_Wheel_Init_Speed;
R_Wheel_Speed=R_Wheel_Init_Speed;
L_Wheel_Positive();
R_Wheel_Positive();
Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_1,
L_Wheel_Init_Speed);
Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_3,
R_Wheel_Init_Speed);
return ;}
这里给出2个较为关键的识别代码
3.4功能模块的具体实现
//前进后退转弯代码#include "MOTOR.h"//在MSP432参考指南找到对应章节有关TimerA的介绍
//定时器A向上计数模式配置结构体Timer_A_UpModeConfig upConfig =
{TIMER_A_CLOCKSOURCE_SMCLK, // SMCLK Clock SourceTIMER_A_CLOCKSOURCE_DIVIDER_48, // SMCLK/48 = 1MHz1000, // 5000 tick periodTIMER_A_TAIE_INTERRUPT_DISABLE, // Disable Timer interruptTIMER_A_CCIE_CCR0_INTERRUPT_ENABLE , // Enable CCR0 interruptTIMER_A_DO_CLEAR // Clear value
};//SMCLK是系统子时钟，MCLK是系统主时钟
//定时标志
volatile uint8_t TimingFlag=0;
//溢出次数LoopCnt，余数TimingVal 溢出次数=定时时间/0xFFFF 余数=定时时间%0xFFFF
volatile uint32_t LoopCnt=0,TimingVal=0;//电机初始化
void MotorInit(void)
{Timer_A_PWMConfig pwm1Config ={TIMER_A_CLOCKSOURCE_SMCLK,//时钟源选择SMCKTIMER_A_CLOCKSOURCE_DIVIDER_1,//1分频2000,//周期为2000个SMCK时钟周期L_CAPTURECOMPARE_REGISTER,//选择左轮电机PWMTIMER_A_OUTPUTMODE_RESET_SET,0//初始占空比为0};Timer_A_PWMConfig pwm2Config ={TIMER_A_CLOCKSOURCE_SMCLK,//时钟源选择SMCKTIMER_A_CLOCKSOURCE_DIVIDER_1,//1分频2000,//周期为2000个SMCK时钟周期R_CAPTURECOMPARE_REGISTER,//选择右轮电机PWMTIMER_A_OUTPUTMODE_RESET_SET,0//初始占空比为0};//GPIO复用配置MAP_GPIO_setAsPeripheralModuleFunctionOutputPin(MotorPWMPort,L_PWM_Pin|R_PWM_Pin,GPIO_PRIMARY_MODULE_FUNCTION);//设置引脚L_PWM_Pin和R_PWM_Pin为复用功能MAP_GPIO_setAsOutputPin(MotorDirectionPort,L_Direction_Pin|R_Direction_Pin);//设置引脚L_Direction_Pin和R_Direction_Pin为普通输出//PWM配置MAP_Timer_A_generatePWM(TIMER_A0_BASE, &pwm1Config);//产生PWM到左轮电机MAP_Timer_A_generatePWM(TIMER_A0_BASE, &pwm2Config);//产生PWM到右轮电机//转向定时配置器MAP_Timer_A_configureUpMode(TIMER_A1_BASE, &upConfig);//配置定时器向上计数模式MAP_Interrupt_enableInterrupt(INT_TA1_0);//打开定时器中断
}//原地转向函数
//direction：方向，可选参数TurnLeft，TurnRight，TurnForward，TurnBackward
//angle：角度 范围：任意度数（前进和后退时此参数为运动时间）
//speed：转向速度，范围：0~2000
uint8_t Turn(uint8_t direction,float angle,uint32_t speed)
{uint32_t time;if(0==TimingFlag){time=angle*TimingPerAngle;if(time<=0xFFFF){LoopCnt=0;TimingVal=time;}else{LoopCnt=time/0xFFFF;TimingVal=time%0xFFFF;}upConfig.timerPeriod=TimingVal;MAP_Timer_A_configureUpMode(TIMER_A1_BASE, &upConfig);//转弯代码--开始转弯switch(direction){case 1:Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,L_CAPTURECOMPARE_REGISTER,speed);Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,R_CAPTURECOMPARE_REGISTER,speed);L_Wheel_Positive();R_Wheel_Negative();break;//右转case 2:Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,L_CAPTURECOMPARE_REGISTER,speed);Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,R_CAPTURECOMPARE_REGISTER,speed);L_Wheel_Negative();R_Wheel_Positive();break;//左转case 3:Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,L_CAPTURECOMPARE_REGISTER,speed);Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,R_CAPTURECOMPARE_REGISTER,speed);L_Wheel_Negative();R_Wheel_Negative();break;//后退case 4:Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,L_CAPTURECOMPARE_REGISTER,speed+65);//（若左右轮转速不同可增加一个常数调节）Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,R_CAPTURECOMPARE_REGISTER,speed);L_Wheel_Positive();R_Wheel_Positive();break;//前进default:break;}MAP_Timer_A_startCounter(TIMER_A1_BASE,TIMER_A_CONTINUOUS_MODE);TimingFlag=1;}else if(2==TimingFlag){TimingFlag=0;return 1;}return 0;
}void TA1_0_IRQHandler(void)
{MAP_Timer_A_clearCaptureCompareInterrupt(TIMER_A1_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_0);if(0==LoopCnt){Timer_A_stopTimer(TIMER_A1_BASE);//转弯代码--停止转弯Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,L_CAPTURECOMPARE_REGISTER,0);Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,R_CAPTURECOMPARE_REGISTER,0);MAP_GPIO_toggleOutputOnPin(GPIO_PORT_P1, GPIO_PIN0);TimingFlag=2;}else{LoopCnt--;upConfig.timerPeriod=0xFFFF;MAP_Timer_A_configureUpMode(TIMER_A1_BASE, &upConfig);MAP_Timer_A_startCounter(TIMER_A1_BASE,TIMER_A_CONTINUOUS_MODE);}
}//红外传感模块代码#include "ReflectSensor.h"//void ReflectSensorInit(void)
//{
//}uint8_t ReadReflectSensor(void)
{uint8_t val=0;//对管端口设置为输出方式MAP_GPIO_setAsOutputPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin0);MAP_GPIO_setAsOutputPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin1);MAP_GPIO_setAsOutputPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin2);MAP_GPIO_setAsOutputPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin3);MAP_GPIO_setAsOutputPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin4);MAP_GPIO_setAsOutputPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin5);MAP_GPIO_setAsOutputPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin6);MAP_GPIO_setAsOutputPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin7);//对管LED设置为输出方式MAP_GPIO_setAsOutputPin(ReflectSensorLED_Port,ReflectSensorLED_Pin);//对管端口输出为高电平MAP_GPIO_setOutputHighOnPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin0);MAP_GPIO_setOutputHighOnPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin1);MAP_GPIO_setOutputHighOnPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin2);MAP_GPIO_setOutputHighOnPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin3);MAP_GPIO_setOutputHighOnPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin4);MAP_GPIO_setOutputHighOnPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin5);MAP_GPIO_setOutputHighOnPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin6);MAP_GPIO_setOutputHighOnPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin7);//打开LED，对电容充电MAP_GPIO_setOutputHighOnPin(ReflectSensorLED_Port,ReflectSensorLED_Pin);//延迟10usDelayUs(10);//设置对管端口为输入方式MAP_GPIO_setAsInputPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin0);MAP_GPIO_setAsInputPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin1);MAP_GPIO_setAsInputPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin2);MAP_GPIO_setAsInputPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin3);MAP_GPIO_setAsInputPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin4);MAP_GPIO_setAsInputPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin5);MAP_GPIO_setAsInputPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin6);MAP_GPIO_setAsInputPin(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin7);//延时1.7ms（建议在1~2之间，可用来调节对轨道识别灵敏度）DelayUs(1700);//读对管引脚val|=(MAP_GPIO_getInputPinValue(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin0)<<7);val|=(MAP_GPIO_getInputPinValue(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin1)<<6);val|=(MAP_GPIO_getInputPinValue(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin2)<<5);val|=(MAP_GPIO_getInputPinValue(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin3)<<4);val|=(MAP_GPIO_getInputPinValue(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin4)<<3);val|=(MAP_GPIO_getInputPinValue(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin5)<<2);val|=(MAP_GPIO_getInputPinValue(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin6)<<1);val|=(MAP_GPIO_getInputPinValue(ReflectSensorPort,ReflectSensor_Pin7)<<0);//关闭管LEDMAP_GPIO_setOutputLowOnPin(ReflectSensorLED_Port,ReflectSensorLED_Pin);//返回测量值return val;
}
//避障模块代码#include "CrashSensor.h"
#include "Motor.h"
#include "Delay.h"volatile uint8_t DetectionVal=0;
uint8_t AvoidFlag=0;
extern uint8_t TimingFlag;const uint8_t SensorAngleTab[]={Sensor1Angle,Sensor2Angle,Sensor3Angle,\Sensor4Angle,Sensor5Angle,Sensor6Angle};void CrashSensorInit(void)
{MAP_GPIO_setAsInputPinWithPullUpResistor(GPIO_PORT_P6,GPIO_PIN0|GPIO_PIN1|\GPIO_PIN2|GPIO_PIN3|\GPIO_PIN4|GPIO_PIN5);MAP_GPIO_interruptEdgeSelect(GPIO_PORT_P6,GPIO_PIN0|GPIO_PIN1|\GPIO_PIN2|GPIO_PIN3|\GPIO_PIN4|GPIO_PIN5,GPIO_HIGH_TO_LOW_TRANSITION);MAP_Interrupt_setPriority(INT_PORT6,0xE8);MAP_GPIO_clearInterruptFlag(GPIO_PORT_P6, GPIO_PIN0|GPIO_PIN1|\GPIO_PIN2|GPIO_PIN3|\GPIO_PIN4|GPIO_PIN5);MAP_GPIO_enableInterrupt(GPIO_PORT_P6,GPIO_PIN0|GPIO_PIN1|\GPIO_PIN2|GPIO_PIN3|\GPIO_PIN4|GPIO_PIN5);MAP_Interrupt_enableInterrupt(INT_PORT6);}void PORT6_IRQHandler(void)
{uint32_t status,cnt,i;status = MAP_GPIO_getEnabledInterruptStatus(GPIO_PORT_P6);MAP_GPIO_clearInterruptFlag(GPIO_PORT_P6, status);if(status & GPIO_PIN0){cnt=0;for(i=0;i<SampleCnt;i++){if(GPIO_getInputPinValue(GPIO_PORT_P6,GPIO_PIN0))cnt++;}if(cnt>SampleThreshold)return ;DetectionVal|=0x01;}if(status & GPIO_PIN1){cnt=0;for(i=0;i<SampleCnt;i++){if(GPIO_getInputPinValue(GPIO_PORT_P6,GPIO_PIN1))cnt++;}if(cnt>SampleThreshold)return ;DetectionVal|=0x02;}if(status & GPIO_PIN2){cnt=0;for(i=0;i<SampleCnt;i++){if(GPIO_getInputPinValue(GPIO_PORT_P6,GPIO_PIN2))cnt++;}if(cnt>SampleThreshold)return ;DetectionVal|=0x04;}if(status & GPIO_PIN3){cnt=0;for(i=0;i<SampleCnt;i++){if(GPIO_getInputPinValue(GPIO_PORT_P6,GPIO_PIN3))cnt++;}if(cnt>SampleThreshold)return ;DetectionVal|=0x08;}if(status & GPIO_PIN4){cnt=0;for(i=0;i<SampleCnt;i++){if(GPIO_getInputPinValue(GPIO_PORT_P6,GPIO_PIN4))cnt++;}if(cnt>SampleThreshold)return ;DetectionVal|=0x10;}if(status & GPIO_PIN5){cnt=0;for(i=0;i<SampleCnt;i++){if(GPIO_getInputPinValue(GPIO_PORT_P6,GPIO_PIN5))cnt++;}if(cnt>SampleThreshold)return ;DetectionVal|=0x20;}
}void CrashAvoid(void)
{uint8_t i;uint32_t sum=0,cnt=0;//停止状态if(0==AvoidFlag){AvoidFlag=1;}//直线行驶状态else if(1==AvoidFlag){L_Wheel_Positive();R_Wheel_Positive();Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_1,500);Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_3,500);AvoidFlag=2;}//障碍检测状态else if(2==AvoidFlag){if(DetectionVal!=0){DelayUs(1000);//停止前进Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_3,0);Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_1,0);for(i=0;i<SensorCnt;i++){if((DetectionVal>>i)&0x01){sum+=SensorAngleTab[i];cnt++;}}sum=sum/cnt;//后退while(!Turn(3,50,1000));if(sum>90){sum=180-sum;//退后几步再右拐//补充退后代码Turn(1,sum,2000);}else if(sum<90){//退后几步再左拐//补充退后代码Turn(2,sum,2000);}else{//退后几步再左拐//补充退后代码Turn(2,180,2000);}AvoidFlag=3;}}//避障完成else if(3==AvoidFlag){if(2==TimingFlag){TimingFlag=0;AvoidFlag=0;DetectionVal=0;}}
}
//红外循迹模块代码#include "Track.h"float L_Wheel_Speed=L_Wheel_Init_Speed,R_Wheel_Speed=R_Wheel_Init_Speed;
float LEDError=0,LEDLastError=0,LEDPreError=0,PIDVal=0,ErrorSum=0;
float Kp=150,Ki=0.01,Kd=30;
uint16_t TrackingControlFlag=0,TrackingControlCnt=0;void TrackLine(void)
{uint8_t flag=0;float temp;flag=ReadReflectSensor(); if((0x18==flag)||(0x08==flag)||(0x10==flag)){LEDError=0;}else if((0xFF==flag)||(0xFE==flag)||(0x7F==flag)){if(TrackingControlFlag<DirectionInterval)return ;
// if(0==TrackingControlCnt)
// {
// TrackingControlCnt=1;
// return ;
// }Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_3,0);Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_1,0);
// while(!Turn(TurnForward,120,200));while(!Turn(1,120,1000));while(!Turn(TurnForward,90,500));
// TrackingControlCnt=0;LEDPreError=0;LEDLastError=0;TrackingControlFlag=0;L_Wheel_Speed=L_Wheel_Init_Speed;R_Wheel_Speed=R_Wheel_Init_Speed;L_Wheel_Positive();R_Wheel_Positive();Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_1,L_Wheel_Init_Speed);Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_3,R_Wheel_Init_Speed);return ;}else if((0xF8==flag)||(0xFC==flag)){if(TrackingControlFlag<DirectionInterval)return ;Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_3,0);Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_1,0);while(!Turn(TurnForward,120,500));while(!Turn(TurnLeft,130,1000));while(!Turn(TurnForward,100,500));
// TrackingControlCnt=0;LEDPreError=0;LEDLastError=0;TrackingControlFlag=0;L_Wheel_Speed=L_Wheel_Init_Speed;R_Wheel_Speed=R_Wheel_Init_Speed;L_Wheel_Positive();R_Wheel_Positive();Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_1,L_Wheel_Init_Speed);Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_3,R_Wheel_Init_Speed);return ;}else if((0x1F==flag)||(0x3F==flag)){if(TrackingControlFlag<DirectionInterval)return ;Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_3,0);Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_1,0);while(!Turn(TurnForward,120,500));while(!Turn(TurnRight,130,1000));while(!Turn(TurnForward,100,500));
// TrackingControlCnt=0;LEDPreError=0;LEDLastError=0;TrackingControlFlag=0;L_Wheel_Speed=L_Wheel_Init_Speed;R_Wheel_Speed=R_Wheel_Init_Speed;L_Wheel_Positive();R_Wheel_Positive();Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_1,L_Wheel_Init_Speed);Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_3,R_Wheel_Init_Speed);return ;}
// else if((0x31==flag)||(0x33==flag)||(0x19==flag)||(0x39==flag)||(0x1D==flag))
// {
// if(TrackingControlFlag<DirectionInterval)
// return ;
// if(0==TrackingControlCnt)
// {
// TrackingControlCnt=1;
// return ;
// }
// Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,
// TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_3,
// 0);
// Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,
// TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_1,
// 0);
// while(!Turn(TurnForward,200,500));
// while(!Turn(TurnRight,210,1500));
// while(!Turn(TurnForward,260,500));
// TrackingControlCnt=0;
// LEDPreError=0;
// LEDLastError=0;
// TrackingControlFlag=0;
// L_Wheel_Speed=L_Wheel_Init_Speed;
// R_Wheel_Speed=R_Wheel_Init_Speed;
// L_Wheel_Positive();
// R_Wheel_Positive();
// Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,
// TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_1,
// L_Wheel_Init_Speed);
// Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,
// TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_3,
// R_Wheel_Init_Speed);
// return ;
// }else if((0x1A==flag)||(0x1C==flag)||(0xB8==flag)||(0x98==flag)||(0x9C==flag)||(0xB0==flag)){Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_3,0);Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_1,0);while(!Turn(TurnForward,100,200));while(!Turn(TurnLeft,68,1500));while(!Turn(TurnForward,200,600));TrackingControlCnt=0;LEDPreError=0;LEDLastError=0;TrackingControlFlag=0;L_Wheel_Speed=L_Wheel_Init_Speed;R_Wheel_Speed=R_Wheel_Init_Speed;L_Wheel_Positive();R_Wheel_Positive();Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_1,L_Wheel_Init_Speed);Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_3,R_Wheel_Init_Speed);return ;}else if(0x80&flag)LEDError=3;else if(0x40&flag)LEDError=2;else if((0x20&flag))LEDError=1;else if(0x01&flag)LEDError=-3;else if(0x02&flag)LEDError=-2;else if((0x04&flag))LEDError=-1;（若要改变小车调整幅度，将不同情况LEDError差值减小）else{if((LEDError>0)&&(0==flag))LEDError=6;else if((LEDError<0)&&(0==flag))LEDError=-6;//ÍÑÀëºÚ½º´ø} //PID调整量计算
// PIDVal=Kp*(LEDError-LEDLastError)+Kd*(LEDError-2*LEDLastError+LEDPreError);
// PIDVal=Kp*(LEDError-LEDLastError)+Ki*LEDError;PIDVal=Kp*(LEDError-LEDLastError);
// PIDVal=Kp*(LEDError-LEDLastError)+Ki*LEDError+Kd*(LEDError-2*LEDLastError+LEDPreError);LEDPreError=LEDLastError;LEDLastError=LEDError;//速度调整//速度限幅temp=R_Wheel_Speed;temp+=PIDVal; if(temp<PIDLowThreshold)R_Wheel_Speed=PIDLowThreshold;else if(temp>PIDHighThreshold)R_Wheel_Speed=PIDHighThreshold;elseR_Wheel_Speed=temp;temp=L_Wheel_Speed;temp-=PIDVal;if(temp<PIDLowThreshold)L_Wheel_Speed=PIDLowThreshold;else if(temp>PIDHighThreshold)L_Wheel_Speed=PIDHighThreshold;elseL_Wheel_Speed=temp;USARTSendStr("flag:",5);USARTSendNum(flag);USARTSendStr(",",1);USARTSendStr("L_Speed:",8);USARTSendNum(L_Wheel_Speed);USARTSendStr(",",1);USARTSendStr("R_Speed:",8);USARTSendNum(R_Wheel_Speed);USARTSendStr(", ",4);L_Wheel_Positive();R_Wheel_Positive();Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,L_CAPTURECOMPARE_REGISTER,L_Wheel_Speed);Timer_A_setCompareValue(TIMER_A0_BASE,R_CAPTURECOMPARE_REGISTER,R_Wheel_Speed);
}
四、测试调试
项目一：小车电机驱动装置是否正常，能否进行前进、倒退和左右转弯。
1方法：我们小组将小车组装完成后，导入相应的代码，并多次调整电机速度观察是否出现相应运动。
2调试结果：当我们将左右电机的运转速度调成一致，小车前进时向右偏。左右转时并不能转动设定的角度。调整后能顺利直行，左右转弯。
3结果分析与结论：我们小组认为两个电机转动时速有些许差异，导致直行与转弯不顺。于是，我们将小车右轮速度调高，多次调整后，小车能准确进行直行运动，转弯也没有问题。
项目二：小车是否具有基本循迹功能，即黑线进行直行，钝角转弯等。
1方法：我们小组首先将循迹功能导入小车，通过人为按键去扫描小车压在黑线上的数据，在此基础上对程序进行提高。同时驱动小车，观察小车能否按预期进行运动，且保持稳定。
2测试仪器设备、环境：小车，XCOM软件，附有黑线的直道、S型弯道和钝角弯道。
3调试结果：当我们把代码导入小车就马上将小车压在黑线上，并打开XCOM软件进行数据采集，采集结果与预期相对应，小车扫描模块没有问题。于是，我们将小车分别压在S弯道和钝角弯道上，根据代码，小车能顺利行走，但是有些许的摇摆，不能很准确地行走。经过完善后能完成基本循迹功能。
4结果分析与结论：小车扫描模块没有任何问题，小车行走时有些许不稳定，我们判断可能是代码中的对小车偏离轨道的分析调整有些过头，于是我们适当地增加调整了小车对于偏离的调整数据，经过多次的测试，小车终于能够稳定地在黑线上行走。
项目三：小车是否具有特殊赛道循迹功能，即直角、锐角和十字路口。
1方法：我们用小车和XCOM软件多次在直角、锐角和十字路口上进行数据扫描，并根据结果对使小车进行相应动作，同时需要多次调整转动角度及电机速度。
2测试仪器设备、环境：小车，XCOM软件，附有黑线的直角、锐角和十字路口。
3调试结果：小车对于直角赛道的判断是较为容易的，只需一边的扫描器压在黑线，另一边压在地板上，仅有几次小车无法顺利判断。而锐角赛道和直角赛道就困难许多。对于锐角赛道，判定条件较多，且扫描速率对小车能否顺利通过有极大的影响，同时小车的转动角度也是一个难点。测试结果不是很理想，我们花费了许多时间去进行调试。而十字路口，起初我们的代码能很顺利的进行判断，并做出相应行动。但是在多次测试后，小车有挺大几率会判断成锐角转弯。
4结果分析与结论：对于直角赛道，我们小组认为是小车对于直角赛道的判断条件少了，通过小车多次扫描，我们认为不能小车一半压在一边一半压在另一边就可，在小车行走过程中，小车些许的晃动会使小车稍微偏离赛道，此时一边就只有3或5个扫描点，于是，我们增加了小车判断条件，更改后，小车能很顺利地通过直角赛道。对于锐角赛道，在多次的测试及数据分析后，我们总结了多个判断条件，更改代码后小车能顺利判断锐角弯道，在此基础上我们对转弯角度进行多次调试，使小车能够很好的转过锐角赛道。对于十字路口，我们采取小车遇十字路口直行方案。导入代码后，起初几次的判断结果都很好，能够顺利通过，但是多次测试后，对于十字路口的判别经常发生错误，很容易误判为锐角，通过串口记录小车行驶数据分析，由于传感器采样速率较快，在到达黑线边界时，这个值其实是模糊的，类似于锐角的值。所以，当检测到锐角时，让车前进一段时间再采样，越过黑线边界，多次调试后，我们找到了较为精确的前进时间数值使小车能顺利通过。
项目四：小车是否能稳定地重复在轨道上跑圈。
1方法：我们将初步成型的代码导入小车中，让小车不加干预的在赛道上跑圈。根据结果对小车具体参数进行更改。
2测试仪器设备、环境：小车，XCOM软件，附有黑线的普通、特殊赛道。
3调试结果：小车第一圈刚开始能够顺利地通过十字路口，在直角赛道有一些偏移，最后锐角也能顺利通过。但是第二圈时，小车通过第一个十字路口后，在第二个十字路口判断成了锐角进行了左转。在后面多次的测试中，小车还出现了无法判断直角赛道的情况，直接直行，锐角也有相应的状况发生，小车很难无失误多次跑圈。
4结果分析与结论：起初我们对于小车为什么出现这种情况真的是很头疼，不知道怎么去更改。但是在小组成员多天的测试后，我们认为轨道旁同学的影子，小车扫描的延迟，直行的稳定性，还有判定条件都是很粗糙的会对小车产生很大的影响。需要进一步去完善。在小车测试时，我们会让旁边的同学稍稍让开点，特别是在锐角这个地方。关于小车扫描的时间，我们发现时间长短会对小车判断锐角和十字路口产生不同的影响，所以，我们进行了多次的测试，终于找到了一个较为合适的时间延迟。使小车能顺利通过锐角，对于十字路口，能采集的确定数据进行直行。同时，对于特殊赛道，我们也完善了判定条件，使在弯道能做出正确的动作。更改代码后，小车能够破除一圈魔咒，进行多次跑圈，为了更完善，我们在接下来的几天再次进行了更多次的数据分析，使小车能够更加稳定。为了能在顺利跑圈的同时增加速度，我们也是不断去磨合了这个速度，使之达到更好的状态。最终小车能在较高速下跑完六七圈的成绩。
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