基于PID算法的STM32控制坡道行驶电动小车(2020年电赛)

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简介：
本项目旨在设计并实现一款由STM32微控制器通过PID算法精准操控的电动小车，在设定的坡道上平稳行驶。该作品参加了2020年的电子设计竞赛，展示了自动控制技术在实际应用中的潜力与价值。利用TI的MSP430/MSP432平台设计并制作一个四轮电动小车，要求该小车能够沿着指定路线在坡道上自动循迹骑行行驶。小车必须独立运行，外部不能使用任何设备（包括电源）。此外，小车（含电池）重量要小于1.5kg，并且外形尺寸在地面投影面积不超过25cm×25cm。坡道由长约1米、宽约1米的细木工板制作而成。允许木工板表面保留木质本色及自然纹理。该木工板上铺设了黑白间隔为1厘米×1厘米的纸条作为路线指示，简称标记线；起始段为直线且平行于坡道两边；在坡顶处转向90度，转弯半径20cm；从坡顶开始的距离至少30cm，距离坡顶不超过20cm。线路总长度为1米。停车位置由一条宽1厘米、长5厘米的黑色线条标示出来，该标记垂直于坡道顶部的路线指示线。

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客服

基于PID算法的STM32控制坡道行驶电动小车(2020年电赛)

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本项目旨在设计并实现一款由STM32微控制器通过PID算法精准操控的电动小车，在设定的坡道上平稳行驶。该作品参加了2020年的电子设计竞赛，展示了自动控制技术在实际应用中的潜力与价值。利用TI的MSP430/MSP432平台设计并制作一个四轮电动小车，要求该小车能够沿着指定路线在坡道上自动循迹骑行行驶。小车必须独立运行，外部不能使用任何设备（包括电源）。此外，小车（含电池）重量要小于1.5kg，并且外形尺寸在地面投影面积不超过25cm×25cm。坡道由长约1米、宽约1米的细木工板制作而成。允许木工板表面保留木质本色及自然纹理。该木工板上铺设了黑白间隔为1厘米×1厘米的纸条作为路线指示，简称标记线；起始段为直线且平行于坡道两边；在坡顶处转向90度，转弯半径20cm；从坡顶开始的距离至少30cm，距离坡顶不超过20cm。线路总长度为1米。停车位置由一条宽1厘米、长5厘米的黑色线条标示出来，该标记垂直于坡道顶部的路线指示线。

2020年TI杯大学生电子设计竞赛 C题：坡道行驶电动小车

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2020年TI杯大学生电子设计竞赛C题——坡道行驶电动小车挑战赛，旨在考验参赛者在实际复杂环境下的电路设计和控制策略的综合能力。 2020年TI杯大学生电子设计竞赛的C题要求参赛者利用MSP430/MSP432平台制作一款四轮电动小车。该小车需具备在指定坡道上自动循迹行驶的能力，路线由黑白间隔1cm×1cm纸条标示而成（以下简称标记线）。比赛规定，小车内必须独立运行且不允许使用外部设备或电源支持；同时重量不得超过1.5kg，并且外形尺寸在地面上的投影面积不超过25cm×25cm。坡道采用约长宽各为一米的细木工板制作而成，表面允许保留自然木质纹理和颜色。标记线起始部分是直线段并平行于两边；到达坡顶后转向90°，转弯半径设定在20厘米左右；从该位置到线路终点的距离至少要保持30cm以上。

2020年TI杯大学生电子设计竞赛 C题坡道行驶电动小车（循迹小车）.rar

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本资源为2020年TI杯大学生电子设计竞赛中C题“坡道行驶电动小车”的参赛资料，包括循迹小车的设计方案、代码及文档等。哔哩哔哩项目展示视频展示了利用TI的MSP430/MSP432平台设计制作的一个四轮电动小车。该小车能够沿着指定路线在坡道上自动循迹骑线行驶，且必须独立运行，不允许使用任何外部设备（包括电源）。小车及其电池总重量不得超过1.5kg，并且外形尺寸在地面投影面积不超过25cm×25cm。坡道由长约1m、宽约1m的细木工板制成，表面铺设黑白间隔为1cm×1cm的纸条作为路线指示；标记线起始段为直线并平行于木板两边，在坡顶转向90°后转弯。

电子设计大赛中的坡道行驶电动小车代码

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本项目是针对电子设计大赛中的一项任务——制作能够顺利通过各种坡度挑战的电动小车而编写的控制程序。该代码优化了车辆在不同路面条件下的性能，确保其稳定性和机动性，同时包含了传感器数据处理和电机驱动算法等关键技术细节。在电子设计领域，“坡道行驶电动小车”竞赛是一种常见的实践方式，有助于锻炼学生的创新思维、动手能力和团队协作能力。在这个项目中，参赛者通常会使用微控制器（如STM32）来实现各种功能。 STM32是一款基于ARM Cortex-M内核的微控制器，由意法半导体生产。它具有高性能、低功耗和丰富的外设接口的特点，非常适合复杂的电子设计项目。其硬件配置主要包括以下几个方面： 1. **电源管理**：确保微控制器正常工作需要合适的电源电路，如LDO稳压器或开关稳压器以提供稳定的工作电压。 2. **晶振与时钟系统**：为STM32提供准确的时间基准通常包括高速外部晶振和内部RC振荡器。高速晶振用于高性能运算，而内部RC则适用于低功耗模式。 3. **GPIO（通用输入输出）**：控制小车的外围设备如电机驱动、传感器接口等。通过设置GPIO的工作模式、速度及推挽开漏特性与外部设备灵活交互。 4. **串行通信接口**：包括UART、SPI和I2C，用于数据交换例如手机蓝牙模块或传感器。在本项目中，手机蓝牙用于调参和任务选择需要配置相应的串口通信协议。 5. **ICM20602陀螺仪**：这是一种惯性测量单元，实时解算小车角度变化提供精确的姿态信息通过I2C接口连接到STM32读取并处理传感器数据。 6. **光电传感器**：检测赛道上的黑线一般采用红外反射原理。STM32通过GPIO接收信号根据信号变化判断小车位置。 7. **电机驱动电路**：使用PWM（脉宽调制）控制转速和方向实现前进、后退及转弯动作正确配置STM32的PWM通道以驱动电机驱动器。 8. **调试接口**：如JTAG或SWD用于编程与调试STM32便于代码开发及问题排查。在实际编程过程中，参赛者会使用Keil MDK或STM32CubeIDE等开发环境编写C/C++代码实现上述功能。代码可能包括初始化配置、数据采集、算法实现和通信协议处理等内容通过不断的调试和优化使小车能在坡道上自主行驶并避障。项目中的所有源代码、电路图及配置文件有助于深入了解设计思路和技术实现，从而提升对STM32硬件配置与编程的理解，并掌握电子设计竞赛中的关键技能。

2020年TI杯江苏省大学生电子设计竞赛C题-坡道行驶电动小车(1).pdf

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本论文介绍了在2020年TI杯江苏省大学生电子设计竞赛中针对C题“坡道行驶电动小车”的解决方案，详细描述了电动小车的设计、制作及测试过程。在本次江苏省大学生电子设计竞赛中，参赛者需要使用德州仪器（TI）的MSP430或MSP432微控制器平台来开发一个能够在坡道上自动循迹行驶的四轮电动小车，并满足一系列具体的技术要求和测试指标。 1. 微控制器平台：MSP430/MSP432 德州仪器推出的超低功耗微控制器，广泛应用于各种嵌入式系统中。其中，MSP430系列是16位的微控制器，具有多种高性能和低功耗模式；而MSP432则在处理能力和内存容量方面有所提升，并采用ARM Cortex-M4核心。在这次竞赛中，参赛者必须使用这两个平台之一来设计小车控制系统。 2. 四轮电动小车设计需要考虑机械结构、动力系统及控制系统的整合。具体而言，要确保小车能够沿着木工板上的黑白标记线（1cm×1cm间隔）精确循迹，并且在重量和尺寸上符合规定：总重不超过1.5kg，外形投影面积不大于25cm×25cm。 3. 循迹算法实现利用传感器检测标记线并计算偏差以调整行驶方向。该过程包括信号采集、滤波处理、边缘检测、偏差计算以及控制输出等步骤，并需实时反馈给驱动电机进行调节。 4. 电池供电与自给能能力小车必须独立运行，不允许外接电源或设备。因此，在设计中需要考虑电池选择和充电管理等问题。 5. 独立自主运行及性能测试确保在无人干预的情况下完成指定任务，并通过直线行驶、坡顶弯道以及不同坡度下的稳定性与可靠性来评估其表现。 6. 设计报告编写详细记录整个项目的设计过程，包括理论分析、电路设计、程序开发和系统测试等内容。此外还需展示系统的原理框图、电路图及软件流程图等，并确保文档结构清晰且图表准确。 7. 其他关键技术点： - 停车标记：能够识别指定位置并发出声音提示； - 坡道设计：利用铺设的黑白线条指示行驶路径，测试其爬坡能力； - 时间控制：设定特定时间后自动匀速行驶1米停车； - 测试与误差分析：根据小车在执行任务时的表现（如行驶时间准确性、停车精度和坡度变化下的稳定性）进行评分，并依据性能差异扣分。该竞赛题目涵盖了嵌入式系统设计、微控制器编程、传感器集成、电路设计等多个领域，旨在帮助学生巩固理论知识并提高解决实际问题的能力。

基于PID控制的小车直线行驶

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本项目探讨了利用PID（比例-积分-微分）控制器实现小车在不同路面条件下稳定直线行驶的技术方案和实验结果。通过调整PID参数优化小车行进轨迹，减少偏差，提高行车稳定性与精度。 PID控制用于使小车沿直线行驶。

基于PID算法的小车直线行驶控制（含步骤、程序及PID库）-电路方案

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本项目详细介绍了利用PID算法实现小车直线行驶控制的方法，包括具体实施步骤、编程代码以及PID算法库的应用，旨在帮助电子爱好者和工程师掌握自动控制系统的基础知识。在开始之前需要解释为什么选择使用PID算法来控制小车。许多DIY爱好者都会遇到这样的问题：原本应该直线行驶的小车为什么会偏离轨道（即所谓的“走不直”）。导致这种情况的原因有很多，比如两个电机的驱动特性不可能完全一致、外形大小也不可能相同，在组装过程中也可能会出现精度上的差异；此外，轮胎在滚动时可能出现打滑现象或碰到细小障碍物等都会造成左右轮速度的不同，从而导致行驶轨迹偏移。开环控制系统无法消除这些随机扰动引起的误差，因此要使小车能够沿着直线行进，必须采用闭环控制方式，在遇到干扰因素后能及时调整左右轮的速度偏差。 PID算法是一种典型的闭环控制方法，实现它需要硬件上的反馈机制——即使用带有测速装置的电机。本项目的目标是通过应用PID算法来修正小车行驶过程中两轮速度之间的差异，并确保其能够沿着直线路径行进。具体来说，我们将利用一个安卓应用程序（App）来操控小车的方向和位置，而该程序则是基于App Inventor 2开发平台进行编写的。所需材料清单如下： 1. Arduino Uno控制板 2. 扩展版Arduino Uno电路板 3. DFRobot L298双路直流电机驱动器（最大电流可达2A） 4. HC-05或HC-06蓝牙模块用于无线通信连接 5. 坦克底盘结构作为小车的基础框架 6. 两台配备霍尔传感器的电动机以确保精确的速度反馈信息 7. 锂电池为整个系统供电 8. 多种杜邦线缆用来搭建电路软件方面主要包括： 1. Arduino集成开发环境（IDE）用于编写控制程序代码； 2. App Inventor应用程序设计工具，用来自动生成安卓设备上的用户界面及逻辑功能。

基于PID控制的爬坡小车模型

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本项目设计了一款基于PID算法控制的爬坡小车模型，旨在通过精确调节参数优化车辆在不同坡度上的行驶稳定性与速度。PID控制器的应用有效提升了系统的响应时间和抗干扰能力，实现了自动化调整以适应各种地形挑战，为无人驾驶技术提供了基础实验平台。在小车爬坡模型中确定PID参数的方法以及详细的MATLAB仿真过程。

基于PID算法的智能小车直线行驶控制（制作流程、代码及PID库）

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本项目介绍了一种利用PID算法实现智能小车直线行驶控制的方法，详细讲解了从硬件搭建到软件编程的全过程，包括PID参数调优和相关代码分享。本段落详细介绍了利用PID算法控制小车沿直线行驶的全过程，涵盖了硬件搭建、软件编程及PID参数调整等多个环节。该内容适合于对嵌入式系统开发、机器人控制以及自动化技术感兴趣的爱好者、学生与专业人士阅读。其使用场景主要集中在教育和研究实验室中，电子爱好者的项目制作上，以及小型机器人比赛等活动里。本段落的目标在于通过实践让读者深入了解并掌握PID控制算法在小车直线行驶中的应用。