一.简介

9月10日~13日开始了为期四天三夜的电子设计竞赛省赛。
江苏赛区本次共有6个赛题。分别是:
A—无线运动传感节点
B—单相不间断电源
C—坡道行驶电动小车
D—绕障飞行器
E—放大器非线性失真研究装置
F—非接触物体形态测量

相比于前几年的省赛题目,本次赛题类型有了较大的改动,更加接近于国赛的形式。
赛题在9日晚就提前发放了,拿到赛题后,我们组很兴奋地看到赛题中有关于小车的题目(因为之前参加的两个比赛都是与智能小车有关)。因此如果做小车,在小车的程序和机械结构上,我们有更加丰富的经验。但是,我们在比赛前并没有准备小车的材料(因为我们都认为,省赛不会有小车的题目)。经过与组员的再三商讨,我们最终确定就选择小车。

二.C题赛题介绍

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从赛题的要求上可以发现,该题的难点有以下一些:
必须使用MSP430/MSP432开发平台。光是这点要求估计就劝退了很多队伍。但好在我们在之前的TI邀请赛中做的就是MSP432小车,因此,这个对我们组并不是很困难。

★需要对黑白间隔的方块进行循迹。之前我们做的几乎都是对纯黑线循迹,简单一点,对这种间隔的方块没有尝试过,此处算法需要改进。

★需要在不同的坡道对速度进行设定,且要求是平稳运行,这对PID调速的要求较高,需要配置合理的参数。

★小车要求在1米的路径上行驶10~20s,相当于要求速度在5cm/s~10cm/s。这个速度是非常慢的(之前在邀请赛时,我们就发现当速度较低时,小车的PID调速会非常不稳定)。我们估计是由于10ms采集编码器数据,但是由于电机转速慢,编码器输出的脉冲数非常少,无法进行有效的PID调速。因此在选择电机和编码器时,我们考虑了很久。

★循迹路线的前半段是直线上坡,对电机的性能和小车的机械结构有较大的要求,否则很难爬上较陡的坡。同时,在上坡直角转弯的时候难度也很大,很容易造成小车的打滑,导致车轮压线等。

三.方案设计

1.各模块设计方案

☆1.选用我们较为熟悉的TI MSP432P401R launchpad,相比于大多数人使用的MSP430F5529LP,此开发板引脚更多,性能更强,更利于小车的开发。
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☆2.我们采用四电机驱动的方式,使小车拥有更强的驱动能力,方便爬坡。(我看到有其他队伍采用后轮双驱,前轮舵机转弯的方案)电机我们选用减速比为1:90的TT直流减速电机,编码器为每圈12个正交脉冲。即单相测速时,车轮转动一圈可以获取1080个脉冲,如果采用AB相四倍频计数,即可获取4320个脉冲。车轮采用配套的直径约6.3cm的轮胎(换上了恩智浦智能车的轮胎胎皮,以增加摩擦力)。电机驱动则随便找了两个L298N驱动模块(实际上不需要这么大电流的驱动,这种TT电机电流只有100mA左右,因此在电机连接线部分,我们直接使用了杜邦线)。
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☆3.红外循迹传感器采用的是和TI邀请赛类似的红外循迹模块(QRE1113),该传感器规格小,因此两个传感器之间的间距也较小,适合识别本次比赛1cm宽度的巡线。但是该传感器识别的距离非常小(约3mm),因此使用时需要十分贴近地面,好在赛题要求中没有从平地上坡的要求,否则肯定会卡到红外传感模块。
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☆4.降压稳压电源模块采用了之前制作的一个LM2596和LM1117电源模块。可以输出5V和3.3V的电压。
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☆5.比赛第一天加急绘制了一个底板,方便各个模块的连接,并保证稳定性。底板中还加装了蜂鸣器模块、4个按键以及两个钮子开关(分别控制电源的开关和液晶屏的开关)。
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☆6.电池采用了两节800mAh,3.7V的14500电池,提供7.4V左右的供电电压。

2.最终作品

①远景图
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②近景图
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③运行动图
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四.软件思路

小车的整体设计思路和之前TI杯邀请赛时的类似。

主要就是通过前端的红外循迹传感器采集数据后,对其进行相应的数据处理:靠近中心则偏差较小,靠近外侧则偏差较大。(传感器检测到黑色则对应返回1,检测到不是黑色则对应返回0,主要原理是依靠传感器是否接收到发射的红外信号)

然后利用位置偏差设置小车四个电机对应的速度目标值。例如:位置偏差反应出小车偏左侧,则对应设置减小右侧电机速度,增加左侧电机速度。偏差越大,增减的速度越多。

确定目标速度后,便可以通过传统的增量式PID控制电机迅速稳定到设定的速度,从而实现小车稳定地巡线运行。


软硬件设计难点:
1.在使用四个电机进行差速转弯控制时,难度相对较大,最终采用左侧两个电机速度相同、右侧两个电机速度相同的方案,以减少设计难度。实际效果还可以。

2.四轮驱动的小车会略显笨重,很容易出现转弯延迟的情况,可以采用转弯时,内轮反转的方式,但是这会导致小车抖动和卡顿。为了避免此种情况的发生。我们采取:当位置偏差大于某个阈值时,小车外轮速度加到最大,内轮速度降到最小,从而实现较为及时的转弯效果。

3.对于黑白间隔的巡线,由于小车的传感器只能识别黑线,识别到白格时,可能会导致小车偏离路线。因此,我们采用:当小车检测到白格时,则采用之前的速度设置,这样就可以保证在检测到白格的情况下,小车也不会偏离路线太多。

4.对于不同的坡度,小车转弯的效果会有较大差异。比如:没有坡度的情况下,小车可以正常转弯。而坡度增加后,小车转弯时,就可能会出现向下滑动的情况,从而导致小车外轮压线。这个问题我们最终也没有很好地解决。但我们的思路是通过MPU6050来检测坡度,从而设定不同的转弯目标速度。

5.由于系统误差的存在以及坡度的影响,设定不同的运行时间,实际的结果误差不同。例如:无坡度情况下,设定时间10s,实际相差会在2秒左右;设定时间20s,实际相差会在1s以内。对此,我们解决方案是:①通过多次测量,找到对应的误差,拟合曲线加入时间和速度转换公式,尽可能减少误差。②凭借经验,设定速度。比如要求10s,我们可以依靠经验,将小车设定在8s的运行模式下。

五.总结

★1.10月18日我们前往南京进行作品的测试,好在路上保护得很好,小车在测试现场装上电池后,可以完全还原实验室的运行效果。测试部分主要包括:
10°坡度10s和15s运行;
28°坡度10s和20s运行;
继续增加坡度10s运行;
具体打分标准与赛题给出的要求一致。

实际测试过程中,我们所有的误差均在1s以内,但是一共有4次车轮压线的情况。最大测试坡度为45°,超出了预期的目标。(听评委老师说有队伍使用负压的方式达到了90°爬坡!)

★2.第一天进行底板的pcb绘制是十分正确的决定,通过印刷电路板,小车的稳定性有了很大的提升。但是由于“钱没有到位”(50元加急还是不够快!),导致板子在第四天才送到,前三天几乎都在盲调代码。

★3.实际编程调试过程中,我们遇到了一个之前从未出现过的问题:PID算法的输出产生了负值,但是限幅的时候却使用无符号的参数和返回类型,导致最终的输出变成很大的正值。使得电机本应低速却突然加速,从而令小车失控。在这个问题上我们卡了很长时间。最终通过串口不断调试,才发现了这个问题。

★4.这是我第三次在竞赛中制作小车,对于小车的控制算法和编程已经十分熟练。虽然赛题要求各不相同,但大体类似。也正因为如此,我已经感觉有点做腻了,之后我将要尝试更加有趣的东西。

★5.可以说,我们制作的小车是最传统,最基础的。其他大佬队伍采用负压、风扇等方式,使得小车可以跑更抖的坡度,甚至垂直跑!说不定还可以180°倒着跑。

★6.团队合作尤为重要,任何一个队员划水都有可能导致无法完成赛题,好在我们的组员都很认真负责!

★7.最后我们获得了省二的成绩,可以说略感遗憾,但也在情理之中。赛前准备不充分加上没有创新性地考虑借助外物增加摩擦力,这可能就是我们的欠缺之处。

六.相关资料

2020年TI杯江苏省大学生电子设计竞赛——赛题+C题报告和代码(省二)

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    2024/3/28 9:26:43
  26. 配置失败还原请勿关闭计算机,电脑开机屏幕上面显示,配置失败还原更改 请勿关闭计算机 开不了机 这个问题怎么办...

    解析如下&#xff1a;1、长按电脑电源键直至关机&#xff0c;然后再按一次电源健重启电脑&#xff0c;按F8健进入安全模式2、安全模式下进入Windows系统桌面后&#xff0c;按住“winR”打开运行窗口&#xff0c;输入“services.msc”打开服务设置3、在服务界面&#xff0c;选中…...

    2022/11/19 21:17:18
  27. 错误使用 reshape要执行 RESHAPE,请勿更改元素数目。

    %读入6幅图像&#xff08;每一幅图像的大小是564*564&#xff09; f1 imread(WashingtonDC_Band1_564.tif); subplot(3,2,1),imshow(f1); f2 imread(WashingtonDC_Band2_564.tif); subplot(3,2,2),imshow(f2); f3 imread(WashingtonDC_Band3_564.tif); subplot(3,2,3),imsho…...

    2022/11/19 21:17:16
  28. 配置 已完成 请勿关闭计算机,win7系统关机提示“配置Windows Update已完成30%请勿关闭计算机...

    win7系统关机提示“配置Windows Update已完成30%请勿关闭计算机”问题的解决方法在win7系统关机时如果有升级系统的或者其他需要会直接进入一个 等待界面&#xff0c;在等待界面中我们需要等待操作结束才能关机&#xff0c;虽然这比较麻烦&#xff0c;但是对系统进行配置和升级…...

    2022/11/19 21:17:15
  29. 台式电脑显示配置100%请勿关闭计算机,“准备配置windows 请勿关闭计算机”的解决方法...

    有不少用户在重装Win7系统或更新系统后会遇到“准备配置windows&#xff0c;请勿关闭计算机”的提示&#xff0c;要过很久才能进入系统&#xff0c;有的用户甚至几个小时也无法进入&#xff0c;下面就教大家这个问题的解决方法。第一种方法&#xff1a;我们首先在左下角的“开始…...

    2022/11/19 21:17:14
  30. win7 正在配置 请勿关闭计算机,怎么办Win7开机显示正在配置Windows Update请勿关机...

    置信有很多用户都跟小编一样遇到过这样的问题&#xff0c;电脑时发现开机屏幕显现“正在配置Windows Update&#xff0c;请勿关机”(如下图所示)&#xff0c;而且还需求等大约5分钟才干进入系统。这是怎样回事呢&#xff1f;一切都是正常操作的&#xff0c;为什么开时机呈现“正…...

    2022/11/19 21:17:13
  31. 准备配置windows 请勿关闭计算机 蓝屏,Win7开机总是出现提示“配置Windows请勿关机”...

    Win7系统开机启动时总是出现“配置Windows请勿关机”的提示&#xff0c;没过几秒后电脑自动重启&#xff0c;每次开机都这样无法进入系统&#xff0c;此时碰到这种现象的用户就可以使用以下5种方法解决问题。方法一&#xff1a;开机按下F8&#xff0c;在出现的Windows高级启动选…...

    2022/11/19 21:17:12
  32. 准备windows请勿关闭计算机要多久,windows10系统提示正在准备windows请勿关闭计算机怎么办...

    有不少windows10系统用户反映说碰到这样一个情况&#xff0c;就是电脑提示正在准备windows请勿关闭计算机&#xff0c;碰到这样的问题该怎么解决呢&#xff0c;现在小编就给大家分享一下windows10系统提示正在准备windows请勿关闭计算机的具体第一种方法&#xff1a;1、2、依次…...

    2022/11/19 21:17:11
  33. 配置 已完成 请勿关闭计算机,win7系统关机提示“配置Windows Update已完成30%请勿关闭计算机”的解决方法...

    今天和大家分享一下win7系统重装了Win7旗舰版系统后&#xff0c;每次关机的时候桌面上都会显示一个“配置Windows Update的界面&#xff0c;提示请勿关闭计算机”&#xff0c;每次停留好几分钟才能正常关机&#xff0c;导致什么情况引起的呢&#xff1f;出现配置Windows Update…...

    2022/11/19 21:17:10
  34. 电脑桌面一直是清理请关闭计算机,windows7一直卡在清理 请勿关闭计算机-win7清理请勿关机,win7配置更新35%不动...

    只能是等着&#xff0c;别无他法。说是卡着如果你看硬盘灯应该在读写。如果从 Win 10 无法正常回滚&#xff0c;只能是考虑备份数据后重装系统了。解决来方案一&#xff1a;管理员运行cmd&#xff1a;net stop WuAuServcd %windir%ren SoftwareDistribution SDoldnet start WuA…...

    2022/11/19 21:17:09
  35. 计算机配置更新不起,电脑提示“配置Windows Update请勿关闭计算机”怎么办?

    原标题&#xff1a;电脑提示“配置Windows Update请勿关闭计算机”怎么办&#xff1f;win7系统中在开机与关闭的时候总是显示“配置windows update请勿关闭计算机”相信有不少朋友都曾遇到过一次两次还能忍但经常遇到就叫人感到心烦了遇到这种问题怎么办呢&#xff1f;一般的方…...

    2022/11/19 21:17:08
  36. 计算机正在配置无法关机,关机提示 windows7 正在配置windows 请勿关闭计算机 ,然后等了一晚上也没有关掉。现在电脑无法正常关机...

    关机提示 windows7 正在配置windows 请勿关闭计算机 &#xff0c;然后等了一晚上也没有关掉。现在电脑无法正常关机以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容&#xff0c;让我们赶快一起来看一下吧&#xff01;关机提示 windows7 正在配…...

    2022/11/19 21:17:05
  37. 钉钉提示请勿通过开发者调试模式_钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用...

    钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用 更新时间:2020-04-20 22:24:19 浏览次数:729次 区域: 南阳 > 卧龙 列举网提醒您:为保障您的权益,请不要提前支付任何费用! 虚拟位置外设器!!轨迹模拟&虚拟位置外设神器 专业用于:钉钉,外勤365,红圈通,企业微信和…...

    2022/11/19 21:17:05
  38. 配置失败还原请勿关闭计算机怎么办,win7系统出现“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”,长时间没反应,无法进入系统的解决方案...

    前几天班里有位学生电脑(windows 7系统)出问题了&#xff0c;具体表现是开机时一直停留在“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”这个界面&#xff0c;长时间没反应&#xff0c;无法进入系统。这个问题原来帮其他同学也解决过&#xff0c;网上搜了不少资料&#x…...

    2022/11/19 21:17:04
  39. 一个电脑无法关闭计算机你应该怎么办,电脑显示“清理请勿关闭计算机”怎么办?...

    本文为你提供了3个有效解决电脑显示“清理请勿关闭计算机”问题的方法&#xff0c;并在最后教给你1种保护系统安全的好方法&#xff0c;一起来看看&#xff01;电脑出现“清理请勿关闭计算机”在Windows 7(SP1)和Windows Server 2008 R2 SP1中&#xff0c;添加了1个新功能在“磁…...

    2022/11/19 21:17:03
  40. 请勿关闭计算机还原更改要多久,电脑显示:配置windows更新失败,正在还原更改,请勿关闭计算机怎么办...

    许多用户在长期不使用电脑的时候&#xff0c;开启电脑发现电脑显示&#xff1a;配置windows更新失败&#xff0c;正在还原更改&#xff0c;请勿关闭计算机。。.这要怎么办呢&#xff1f;下面小编就带着大家一起看看吧&#xff01;如果能够正常进入系统&#xff0c;建议您暂时移…...

    2022/11/19 21:17:02
  41. 还原更改请勿关闭计算机 要多久,配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机,电脑开机后一直显示以...

    配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机&#xff0c;电脑开机后一直显示以以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容&#xff0c;让我们赶快一起来看一下吧&#xff01;配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机&#x…...

    2022/11/19 21:17:01
  42. 电脑配置中请勿关闭计算机怎么办,准备配置windows请勿关闭计算机一直显示怎么办【图解】...

    不知道大家有没有遇到过这样的一个问题&#xff0c;就是我们的win7系统在关机的时候&#xff0c;总是喜欢显示“准备配置windows&#xff0c;请勿关机”这样的一个页面&#xff0c;没有什么大碍&#xff0c;但是如果一直等着的话就要两个小时甚至更久都关不了机&#xff0c;非常…...

    2022/11/19 21:17:00
  43. 正在准备配置请勿关闭计算机,正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了解决教程...

    当电脑出现正在准备配置windows请勿关闭计算机时&#xff0c;一般是您正对windows进行升级&#xff0c;但是这个要是长时间没有反应&#xff0c;我们不能再傻等下去了。可能是电脑出了别的问题了&#xff0c;来看看教程的说法。正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了方法一…...

    2022/11/19 21:16:59
  44. 配置失败还原请勿关闭计算机,配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机...

    我们使用电脑的过程中有时会遇到这种情况&#xff0c;当我们打开电脑之后&#xff0c;发现一直停留在一个界面&#xff1a;“配置Windows Update失败&#xff0c;还原更改请勿关闭计算机”&#xff0c;等了许久还是无法进入系统。如果我们遇到此类问题应该如何解决呢&#xff0…...

    2022/11/19 21:16:58
  45. 如何在iPhone上关闭“请勿打扰”

    Apple’s “Do Not Disturb While Driving” is a potentially lifesaving iPhone feature, but it doesn’t always turn on automatically at the appropriate time. For example, you might be a passenger in a moving car, but your iPhone may think you’re the one dri…...

    2022/11/19 21:16:57