#第九届立创电赛#菜的睡不着 - 立创电子设计大赛

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第九届立创电子设计开源大赛

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<div class="document"> 注：* 为必填项 请在报名阶段填写 ↓ <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 1、项目功能介</h3> 本控制系统是一款完全基于TI MSPM0 系列MCU设计的由MSPM0G3507 微控制器控制的自动行驶小车，能在指定路径上自动行驶；电源 12V 由电池供电，经过 DC-DC 与稳压处理，分别引出 5V 和 3V3 给不同模组供电；该小车采用铝合金底盘，减速电机，橡胶车轮等搭建主体机械结构，动力装置采用直流有刷电机310并通过 AT8236 驱动控制。在场地上，通过电机编码器、循迹传感器和陀螺仪确定小车实时状态，并通过算法控制小车将来状态。通过四路巡线传感器获取路径信息。在小车上面加装载物盘即可以让小车按照指定的路线运送货物。 <h3 style="box-sizing: border-box; margin: 0px; font-family: sans-serif; font-weight: bolder; line-height: 1.8; color: #212529; padding: 0px; background-color: #ffffff;">*2、项目属性</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> <ul style="box-sizing: border-box; margin: 0px; padding: 0px; list-style: inside; padding-inline-start: 16px; color: #212529; font-family: sans-serif; font-size: medium; background-color: #ffffff;"> <li style="box-sizing: border-box; transition: color 0.3s ease-out 0s, border-color 0.3s ease-out 0s, background-color 0.3s ease-out 0s; margin: 0px; padding: 0px; list-style: inherit;">首次公开：该项目为原创作品。</li> <li style="box-sizing: border-box; transition: color 0.3s ease-out 0s, border-color 0.3s ease-out 0s, background-color 0.3s ease-out 0s; margin: 0px; padding: 0px; list-style: inherit;">获奖情况：该项目在2024年全国大学生电子设计竞赛中江西赛区获一等奖。</li> <li style="box-sizing: border-box; transition: color 0.3s ease-out 0s, border-color 0.3s ease-out 0s, background-color 0.3s ease-out 0s; margin: 0px; padding: 0px; list-style: inherit;">答辩情况：该项目未曾在学校进行过答辩</li> </ul> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 3、开源协议</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> GPL 3.0 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*4、硬件部分</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> <h4 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">4.1.1主控模块</h4> <h4 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">MSPM0G3507单片机</h4> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/ChyBbwxaDb4UBfcy6a6CW3I60GP6cSli8S32B9LN.png" alt=""> 4.1.2电控模块 驱动：使用基于AT8236芯片设计双路驱动模块可以同时驱动两路带霍尔的编码期的测速电机，支持5-12伏的宽电压电源输入，可以防止反接，并且自带稳压，可以稳定的带动电机运动 电机：310编码电机，310电机总体宽度小，和轮子适配之后大大减小小车的体积 用改驱动可以同时驱动两个电机，实现高精度的控制 4.1.3循迹模块 红外传感器：红外巡线传感器主要利用反射光线来判断黑线和白线，检测白线返回1，检测黑线返回0，数据简单，且红外巡线传感器受光线影响小。 所以使用红外传感器来让小车按照指定的路线运动，然后这个传感器性价比高，四路红外，可调节灵敏度，这是真的很重要因为比赛现场的时候不知道路线怎么样，然后改造了一下加了一个led灯珠补光，然后也可以根据赛场环境决定补不补 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/oD3qoj1D9mugsl70hFgRrQUHkKl5hH5zF4Q6poxY.jpeg" alt="" width="227" height="302"> 4.1.4角度模块 使用mpu6050传感器，用来在开始的时候确定小车的定位，毕竟在我们要求的路线有部分是没有黑线和标志的，只能让车根据角度执行的，主要还是卡尔曼滤波过滤的比较好吧，数据稳定，零点漂移也是比较简单地飘逸 4.2 机械结构 为了使小车行驶的稳定，所以我们采用的四驱结构 采用的小车结构完全是一整体的铝合金板，可查看淘宝亚博智能车模，四轮之间的差异近似为0，四轮刚好组成一个正方形，可以较好的走直线 完成这个项目的背景是：处于四天三夜的全国电赛比赛环境。所以有飞线，有各种不美观和混乱，因为要带着它去评测，中间是快递，所以就是考虑了稳定，效率和实用 对于这个项目，重点在软件部分，硬件部分只需要做出来小车就差不多了，主要就是看稳定性和速度，因为比赛的时候由mcu的限制，所以都是用的比较简单的模块，除主控单片机之外，没有任何一个mcu芯片，另外比赛也是为了快速的实现功能，在实际运送货物的时候我们当然也是希望他运的越快越好，运的越稳定越好 使用方法：在比赛提供了三种路线，如何用按键切换路线，走不同的路线，当然有多个目的地的时候也可以多设计几个按键 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*5、软件部分</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 主要流程是这样的的，然后在附件会放工程文件的 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/RxtBIrxqJiPTopCxUKxVqq13P8mGAVmEARR7SeMA.png" alt="" width="331" height="488"> 程序结构如下： 1. 初始化：在程序开始时，进行系统初始化，包括、电机、陀螺仪传感器、MSPM0G3507单片机和通信接口等的初始化设置。 2. 设计路线规划：根据路线规划分块写出函数，因为小车实际运送物资也是有很多条路线的，然后我们给这些路线相同的地方给划分为同一个模块，然后就是把一条路分成ABCD几段路，然后路线可能就是有ABCD,ABDC,ADCB这种，然后就不同的部分跳转就可以了，这样也比较好找错误 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/u8ykKhhLwRpZthg3wD0axumFZKa733dVqAgY3RPx.png" alt=""> 3. 主循环：在主循环中，程序持续执行以下步骤： a. 获取传感器反馈：读取小车的位置信息，获取当前小车的姿态，在角度传感器好了之后会有指示灯PC13亮，这个时候就是mpu6050完成，然后就可以按按键启动小车 b. 计算误差：比较目标位置与当前位置，计算误差，即目标位置与实际位置之间的差距。中间还有个小车拐弯的反应时间，然后给了适当的延迟 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/kS6mYN5pB3b2JkKUwA3xpAMpZDJm2jRX16CMNbD9.png" alt=""> c. PID控制器计算：将误差输入PID控制器，根据Kp、Ki和Kd参数进行加权计算，得到控制信号。 d. 控制信号输出：将PID计算得到的控制信号转换为PWM信号，并发送给电机，实现小车的行驶。 e. 限制和安全检查：对电机的控制信号进行范围限制，确保电机避开死区且不超出安全转动范围，避免动力不足或碰撞。 f. 循环运行：以上步骤在循环中持续运行，直到小车移动到设定的目标位置。在达到目标位置后，控制器可以保持静止或接收新的目标位置。 4. 优化和调试：进行系统调试和优化，根据实际情况调整PID参数、采样频率等参数，以实现更稳定和精确的小车运动。 5. 中断程序：在这个设计中我们设置了按键外部中断，这个程序确保了小车能够切换状态完成任务一到任务四 6. PID调整：通过PID控制器的计算和参数调整，实现了对小车运动的精确控制。程序循环运行，使得系统可以持续不断地根据目标位置进行调整，同时也考虑了安全和中断等情况，确保系统的稳定性和可靠性。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*6、BOM清单</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> <table style="border-collapse: collapse; width: 1374pt;" width="1826"> <tr style="height: 13.5pt;"> <td style="height: 13.5pt; width: 113pt;" width="150" height="18">Quantity</td> <td style="width: 113pt;" width="150">Comment</td> <td style="width: 113pt;" width="150">Designator</td> <td style="width: 113pt;" width="150">Footprint</td> <td style="width: 113pt;" width="150">Value</td> <td style="width: 113pt;" width="150">Manufacturer Part</td> <td style="width: 113pt;" width="150">Manufacturer</td> <td style="width: 113pt;" width="150">Supplier Part</td> <td style="width: 113pt;" width="150">Supplier</td> <td style="width: 51pt;" width="68"> </td> <td style="width: 51pt;" width="68"> </td> <td style="width: 51pt;" width="68"> </td> <td style="width: 51pt;" width="68"> </td> <td style="width: 51pt;" width="68"> </td> <td style="width: 51pt;" width="68"> </td> <td style="width: 51pt;" width="68"> </td> </tr> <tr style="height: 13.5pt;"> <td style="height: 13.5pt;" height="18">1</td> <td>PZ254V-12-8P</td> <td>H1</td> <td>HDR-TH_8P-P2.54-V-M-R2-C4-S2.54</td> <td> </td> <td>PZ254V-12-8P</td> <td>XFCN(兴飞)</td> <td>C492421</td> <td>LCSC</td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> </tr> <tr style="height: 13.5pt;"> <td style="height: 13.5pt;" height="18">3</td> <td>HC-PZ254-11.5L-1x4PZ</td> <td>H4,H5,H6</td> <td>HDR-TH_4P-P2.54-V-M</td> <td> </td> <td>HC-PZ254-11.5L-1x4PZ</td> <td>HC(虹成电子)</td> <td>C27985189</td> <td>LCSC</td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> </tr> <tr style="height: 13.5pt;"> <td style="height: 13.5pt;" height="18">1</td> <td>5AML4-11560-103-W0</td> <td>H7</td> <td>HDR-TH_3P-P2.54-V-F</td> <td> </td> <td>5AML4-11560-103-W0</td> <td>SAMZO(三佐)</td> <td>C29780899</td> <td>LCSC</td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> </tr> <tr style="height: 13.5pt;"> <td style="height: 13.5pt;" height="18">2</td> <td>2.54-1*20P直针</td> <td>J1,J2</td> <td>HDR-TH_20P-P2.54-V-M-1</td> <td> </td> <td>2.54-1*20P直针</td> <td>BOOMELE(博穆精密)</td> <td>C50981</td> <td>LCSC</td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> </tr> <tr style="height: 13.5pt;"> <td style="height: 13.5pt;" height="18">1</td> <td>NCD0805R1</td> <td>LED2</td> <td>LED0805-R-RD</td> <td> </td> <td>NCD0805R1</td> <td>国星光电</td> <td>C84256</td> <td>LCSC</td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> </tr> <tr style="height: 13.5pt;"> <td style="height: 13.5pt;" height="18">1</td> <td>MPU6050 排母</td> <td>P1</td> <td>HDR-TH_8P-P2.54-V-F-1</td> <td> </td> <td>MPU6050 排母</td> <td>BOOMELE(博穆精密)</td> <td>C27438</td> <td>LCSC</td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> </tr> <tr style="height: 13.5pt;"> <td style="height: 13.5pt;" height="18">1</td> <td>1kΩ</td> <td>R2</td> <td>R0805</td> <td>1kΩ</td> <td>0805W8F1001T5E</td> <td>UNI-ROYAL(厚声)</td> <td>C17513</td> <td>LCSC</td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> </tr> <tr style="height: 13.5pt;"> <td style="height: 13.5pt;" height="18">6</td> <td>TS-1088-AR02016</td> <td>SW1,SW2,SW3,SW4,SW5,SW6</td> <td>SW-SMD_L3.9-W3.0-P4.45</td> <td> </td> <td>TS-1088-AR02016</td> <td>XUNPU(讯普)</td> <td>C720477</td> <td>LCSC</td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> </tr> <tr style="height: 13.5pt;"> <td style="height: 13.5pt;" height="18">4</td> <td>KH-2.54FH-1X20P-H8.5</td> <td>U1,U2,U3,U4</td> <td>HDR-TH_20P-P2.54-V-F-2</td> <td> </td> <td>KH-2.54FH-1X20P-H8.5</td> <td>kinghelm(金航标)</td> <td>C2905423</td> <td>LCSC</td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> </tr> <tr style="height: 13.5pt;"> <td style="height: 13.5pt;" align="right" height="18">1</td> <td>四路循迹传感器</td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td class="xl63" style="width: 339pt;" colspan="3" width="450">【淘宝】http://e.tb.cn/h.gDJcNyfQ0af2C06?tk=y5Rf3mB7aq6 CZ0000 「亚博智能小车机器人4路循迹模块巡线传感器红外寻迹四路识别电赛」 点击链接直接打开或者淘宝搜索直接打开</td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> </tr> <tr style="height: 13.5pt;"> <td style="height: 13.5pt;" align="right" height="18">1</td> <td>编码310电机</td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td class="xl63" style="width: 339pt;" colspan="3" width="450">【淘宝】http://e.tb.cn/h.gwuz4OcVg7VZ9R1?tk=hFC73mBSLab CA6496 「亚博智能 310直流减速电机 AB相霍尔编码器测速码盘小车马达7.4V」 点击链接直接打开或者淘宝搜索直接打开</td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> </tr> <tr style="height: 13.5pt;"> <td style="height: 13.5pt;" align="right" height="18">1</td> <td>MPU6050 </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td class="xl63" style="width: 339pt;" colspan="3" width="450">【淘宝】http://e.tb.cn/h.gDJcfr6tOSuFit6?tk=PQvS3mBiKnR MF7997 「亚博智能MPU6050模块6DOF三轴加速度计电子陀螺仪角度传感器GY521」 点击链接直接打开或者淘宝搜索直接打开</td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> </tr> <tr style="height: 13.5pt;"> <td style="height: 13.5pt;" align="right" height="18">1</td> <td>双路电机驱动板</td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td class="xl63" style="width: 339pt;" colspan="3" width="450">淘宝】http://e.tb.cn/h.gDJcxBNIWZm6Q44?tk=4md13mBRfVQ CZ8908 「亚博智能 AT8236双路直流电机驱动模块板 2路机器人小车超TB6612」 点击链接直接打开或者淘宝搜索直接打开</td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> </tr> <tr style="height: 13.5pt;"> <td style="height: 13.5pt;" align="right" height="18">1</td> <td>底盘</td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td class="xl63" style="width: 339pt;" colspan="3" width="450">淘宝】http://e.tb.cn/h.gDJ26sWC4nKfnLA?tk=LFTa3mBRDOV 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