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#第十届立创电赛#自动循线小车

创建时间:1个月前

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<div> <p style="line-height:1.8;">注:* 为必填项</p> <p style="line-height:1.8;"><strong><span style="color:#0093e6;">请在报名阶段填写 ↓</span></strong></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">* 1、项目功能介绍</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">请输入内容…</span></p> <p style="line-height:1.8;">可实现自动循线功能</p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">注:主题不限,可以是解决生活/工作中的某个问题、为某个人群/场景设计的方案、毕业设计/课程设计/DIY项目/纯属炫酷项目等。主要讲一下自己通过什么手段解决了什么问题。</span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">*2、项目属性</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">请输入内容…</span></p> <p style="line-height:1.8;">原创 获得校电子设计大赛一等奖</p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">注:请说明项目是否首次公开;项目是否为原创;项目是否曾经在其他比赛中获奖,若有获奖则叙述获奖详情;项目是否在学校参加过答辩。</span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">* 3、开源协议</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">请输入内容…</span></p> <p style="line-height:1.8;">GPL3.0开源协议</p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">注:利他即利己,请认真阅读下述内容。</span></p> <ol style="line-height:1.8;"> <li style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">拥抱开源,赋予项目无限价值。建议项目核心功能开源80%以上;</span></li> <li style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">2、若某一部分功能不可替代且删掉之后项目无法解决对应的问题,则这一部分实现的功能就是项目的核心功能;比如设计了一台电子负载且设计了一款上位机软件监控功率变化,则电子负载为核心功能,上位机软件为辅助功能;比如电子负载中使用了一款隔离485模块与上位机通信,则此485模块实现的通讯功能为辅助功能; </span></li> <li style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">项目应选择适合自己的<span style="text-decoration:underline;"><a href="/posts/98fdb2accd754af7b51990790db3b47a" target="_blank">开源协议</a></span>,若项目引用其他开源项目,应注明来源并遵循原作者的开源协议规定;原创项目推荐使用GPL3.0开源协议;</span></li> <li style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">直接引用开源项目的原电路或原代码实现的功能不可作为自己项目的核心功能、使用市场上通用模块直接实现的功能不可作为自己项目的核心功能。</span></li> </ol> <p style="line-height:1.8;"> </p> <p style="line-height:1.8;"><strong><span style="color:#0093e6;">请在竞赛阶段填写 ↓</span></strong></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">*4、硬件部分</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">请输入内容…</span></p> <div>自动寻线小车硬件核心是构建“感知-控制-执行”的物理链路,由5大核心模块组成,各模块功能独立且协同工作,确保小车能稳定识别线路并自主行驶。</div> <div> </div> <div>1. 核心控制模块(大脑)</div> <div> </div> <div>•核心器件:常用 Arduino Uno R3(入门级)或 STM32F103C8T6(高性能)。</div> <div> </div> <div>•功能作用:作为小车的“大脑”,接收寻线传感器的信号,通过预设程序逻辑计算出控制指令,再发送给电机驱动模块;同时可连接串口,输出调试数据(如传感器状态、电机转速)。</div> <div> </div> <div>•关键特性:Arduino 接口丰富(含14个数字引脚、6个模拟引脚),无需复杂硬件配置,适合新手;STM32 运算速度更快,支持更复杂的控制算法(如 PID 精准调速)。</div> <div> </div> <div>2. 寻线感知模块(眼睛)</div> <div> </div> <div>•核心器件:TCRT5000 红外反射式传感器模块(常用4路或6路)。</div> <div> </div> <div>•工作原理:模块通过红外发射管发射红外线,红外接收管接收地面反射的光线——白色地面反射率高,接收管输出高电平;黑色线路反射率低,接收管输出低电平,以此识别线路位置。</div> <div> </div> <div>•功能作用:作为小车的“眼睛”,实时采集地面线路信息,将“是否检测到黑线”的电信号传递给主控模块,是寻线逻辑的基础数据来源。</div> <div> </div> <div>3. 电机驱动与执行模块(四肢)</div> <div> </div> <div>•(1)电机驱动模块</div> <div> </div> <div>◦核心器件:常用 L298N(大电流,适合12V电机)或 TB6612FNG(小体积、低功耗,适合6-12V电机)。</div> <div> </div> <div>◦功能作用:作为“动力中转站”,主控模块输出的信号(5V)无法直接驱动电机,驱动模块可将信号放大为高电压/大电流(匹配电机电压),再控制电机的正反转、启停与转速。</div> <div> </div> <div>•(2)直流减速电机</div> <div> </div> <div>◦规格参数:通常为12V电压,转速100-200rpm(带减速齿轮),配套安装支架。</div> <div> </div> <div>◦功能作用:作为小车的“动力源”,接收驱动模块的指令,通过转动带动车轮行驶;减速设计可提升电机扭矩,避免小车因负载(如模块重量)导致转速下降或停滞。</div> <div> </div> <div>•(3)车轮与底盘</div> <div> </div> <div>◦核心器件:小车底盘套件(含亚克力/金属车架、橡胶车轮)。</div> <div> </div> <div>◦功能作用:车架承载所有硬件模块(主控、传感器、电机等),橡胶车轮提升地面抓地力,避免行驶时打滑,确保小车能稳定响应电机的转向与调速指令。</div> <div> </div> <div>4. 电源模块(能量供给)</div> <div> </div> <div>•核心器件:18650锂电池组(常用11.1V/2200mAh)+ 配套充电器,部分场景需搭配 AMS1117-5V 稳压模块。</div> <div> </div> <div>•功能作用:作为小车的“能量来源”,为所有模块供电——锂电池组直接给12V电机和L298N驱动模块供电;若电源电压波动,稳压模块可将电压稳定在5V,给主控(Arduino工作电压5V)和寻线传感器供电,避免模块因电压不稳损坏。</div> <div> </div> <div>5. 辅助与连接模块(骨架)</div> <div> </div> <div>•(1)杜邦线:分为公对母、公对公两种,用于连接各模块的引脚(如传感器输出引脚→主控输入引脚、主控控制引脚→驱动模块信号引脚),是模块间信号与电力传输的“导线”。</div> <div> </div> <div>•(2)螺丝螺母套件:常用 M3 规格(含垫片),用于将电机、主控、传感器等模块固定在车架上,防止小车行驶时模块松动、移位,影响稳定性。</div> <div> </div> <div>•(3)可选辅助模块:如有源蜂鸣器模块(寻线偏差时报警)、OLED显示屏模块(实时显示传感器状态),可根据功能需求增减。</div> <div> </div> <div>硬件连接逻辑</div> <div> </div> <div>寻线传感器→(信号)→核心控制模块→(控制指令)→电机驱动模块→(动力信号)→直流减速电机→(带动)→车轮;电源模块则并行给上述所有模块供电,形成完整的“感知-控制-执行”硬件链路。</div> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;"> 注:请前往<span style="text-decoration:underline;"><a href="https://lceda.cn/editor" target="_blank">嘉立创EDA</a> </span>生成/上传设计文件,文件完成后,相关文稿将自动生成至项目详情;这里可以详细说明您的项目实现原理和机制、注意事项、调试方法、测试方法等。推荐图文并茂的形式向别人介绍您的想法。 </span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">*5、软件部分</h3> <hr> <div>自动寻线小车软件核心功能是接收传感器信号→逻辑判断→驱动执行器,以 Arduino 平台为例,整体架构分为 4 大模块,流程清晰且易调试。</div> <div> </div> <div>1. 核心开发环境</div> <div> </div> <div>•开发软件:Arduino IDE(或 VS Code + PlatformIO 插件),支持代码编写、编译与一键烧录到主控(如 Arduino Uno)。</div> <div> </div> <div>•编程语言:C/C++ 混合语法,基于 Arduino 官方函数库,降低硬件操作门槛(无需直接配置寄存器)。</div> <div> </div> <div>2. 四大核心软件模块</div> <div> </div> <div>(1)初始化模块(Setup 函数)</div> <div> </div> <div>程序上电后仅执行 1 次,完成硬件参数配置,为后续运行做准备:</div> <div> </div> <div>•初始化串口(Serial.begin(9600)):用于输出调试信息(如传感器数值、电机状态),方便排查故障。</div> <div> </div> <div>•配置引脚模式:</div> <div> </div> <div>◦寻线传感器引脚设为输入模式(pinMode(引脚, INPUT)),用于读取线位信号。</div> <div> </div> <div>◦电机驱动引脚设为输出模式(pinMode(引脚, OUTPUT)),用于控制电机转速与方向。</div> <div> </div> <div>(2)寻线传感器数据采集模块</div> <div> </div> <div>实时读取传感器信号,判断小车与“黑线”的相对位置,是寻线逻辑的基础:</div> <div> </div> <div>•信号读取:通过 digitalRead(引脚) 读取单个传感器(TCRT5000)的高低电平(白色地面输出高电平,黑色线条输出低电平);若需更高精度,可使用 analogRead(引脚) 读取模拟值(反映反射光强度差异)。</div> <div> </div> <div>•数据处理:将多路传感器(如 4 路)的信号整合为“位置状态”,例如:</div> <div> </div> <div>◦左 1 路低电平→小车偏右,需向左修正。</div> <div> </div> <div>◦中间 2 路低电平→小车沿直线行驶,无需修正。</div> <div> </div> <div>◦右 1 路低电平→小车偏左,需向右修正。</div> <div> </div> <div>(3)寻线逻辑控制模块(核心算法)</div> <div> </div> <div>根据传感器采集的“位置状态”,计算电机的调整策略,常用两种控制逻辑:</div> <div> </div> <div>•基础逻辑(开关量控制):适合入门,通过预设电机转速实现简单修正,例如:</div> <div> </div> <div>◦直线行驶:左右电机均以 150PWM 值(0-255,值越大转速越快)正转。</div> <div> </div> <div>◦偏右修正:左电机保持 150PWM,右电机降为 80PWM(减速),小车向左回正。</div> <div> </div> <div>•进阶逻辑(PID 控制):适合高精度寻线,通过比例(P)、积分(I)、微分(D)参数,计算电机转速的连续调整量,避免小车“左右晃动”,提升行驶稳定性(需根据实际车型调试 PID 参数)。</div> <div> </div> <div>(4)电机驱动执行模块</div> <div> </div> <div>根据控制逻辑的指令,输出信号驱动电机运转,实现小车的行驶与转向:</div> <div> </div> <div>•方向控制:通过控制电机驱动模块(如 L298N)的“使能端”和“方向端”引脚电平,改变电机转向,例如:</div> <div> </div> <div>◦左电机正转:方向引脚 1 高、引脚 2 低。</div> <div> </div> <div>◦左电机反转:方向引脚 1 低、引脚 2 高。</div> <div> </div> <div>•转速控制:通过 analogWrite(使能引脚, PWM 值) 输出 PWM 信号(0-255),调节电机转速(PWM 值越高,电机转速越快)。</div> <div> </div> <div>3. 调试与优化工具</div> <div> </div> <div>•串口调试:通过 Serial.print() 输出传感器电平、电机 PWM 值等数据,在 IDE 串口监视器中观察,快速定位“传感器误判”“电机不转”等问题。</div> <div> </div> <div>•参数微调:若小车寻线时晃动严重,可减小 PID 比例参数;若转向不灵敏,可适当提高电机修正时的 PWM 差值。</div> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">注:若您的项目涉及软件开发,请在附件上传对应的工程源码。这里可以详细说明您的软件流程图、功能模块框图、相关算法的解释或科普、源码结构、编译环境的搭建和配置、源码编译方法、程序烧录方法等。推荐图文并茂的形式向别人介绍您的想法。</span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">*6、BOM清单</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">请输入内容…</span></p> <p style="line-height:1.8;">1    主控模块    Arduino Uno R3(或STM32F103C8T6)    1    块    小车核心控制单元,处理传感器信号并驱动执行器    <br>2    寻线传感器模块    TCRT5000(4路或6路)    1    个    识别地面黑白线,输出线位信号给主控    <br>3    电机驱动模块    L298N(或TB6612FNG)    1    块    接收主控指令,驱动直流电机正反转、调速    <br>4    直流减速电机    12V,转速100-200rpm(带安装支架)    2    个    提供小车行驶动力,减速设计保证扭矩足够    <br>5    小车底盘套件    含车轮(橡胶轮)、车架(亚克力/金属)    1    套    承载所有模块,车轮提升地面抓地力    <br>6    电源模块    18650锂电池组(11.1V/2200mAh)+ 充电器    1    套    为整个系统供电,满足电机、主控等功耗需求    <br>7    杜邦线    公对母、公对公(20cm)    20    根    连接各模块引脚(如传感器-主控、主控-电机驱动)    <br>8    螺丝螺母套件    M3规格(含垫片)    1    套    固定电机、主控、传感器等模块到车架    <br>9    蜂鸣器模块(可选)    有源蜂鸣器    1    个    寻线偏差时发出报警提示    <br>10    稳压模块(可选)    AMS1117-5V    1    块    若电源电压波动,为5V主控/传感器稳定供电    </p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">注:项目涉及的BOM清单。在<span style="text-decoration:underline;"><a href="https://lceda.cn/editor" target="_blank">嘉立创EDA</a> </span>生成/上传设计文件后,BOM将自动生成至项目详情;建议包括型号、品牌、名称、封装、采购渠道、用途等内容。具体内容和形式应以表达清楚项目构成为准。 </span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">*7、大赛LOGO验证</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;"><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/65260f7853c34624a7b69e878826b9a8.jpg" alt="" width="1200" height="810"></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">请上传包含大赛logo的项目图片,logo以丝印形式印刷在PCB上面。</span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">点击zip下载大赛logo标识! <span style="text-decoration:underline;"><a href="https://image.lceda.cn/easyedaResource/images/d1bbfd69f9404f56901a0e7b849b7245.rar" target="_blank">(大赛标识).zip</a></span></span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">* 8、演示您的项目并录制成视频上传</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">视频要求:请横屏拍摄,分辨率不低于1280×720,格式Mp4/Mov,单个视频大小限100M内;</span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">视频标题:立创电赛:{项目名称}-{视频模块名称};如立创电赛:《自动驾驶》-团队介绍。</span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <p style="line-height:1.8;"><span style="font-size:14px;"><a href="/posts/42551e8f2f2548cabc1c36626a42da94" target="_blank">前往查看更多详情 ></a></span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> </div>

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