2023电赛E题简明设计思路、总结及参加电赛的建议

电赛题目：运动目标控制与自动追踪系统

1、硬件选型
主控 选择的是STC32G，该主控是提前为电赛准备的，此次题目并未限制主控芯片，因此继续使用该主控。
执行机构 选用42步进电机。此次题目对于精度要求极其高，步进电机相比于舵机等更符合要求。（同时也加入了磁编码器）同时题目对于扭矩要求不高，因此选用42步进电机最为合适。（最重要的是提前准备的步进电机就是这个）
步进电机驱动 a4988步进电机驱动模块。小巧，使用方便，且适配此前为电赛准备的主控板。
红绿激光笔 无要求，淘宝任意购买。
摄像头 K210。提前准备的是这个，听说openmv效果更好。
2、各题目设计思路
2.1第一问思路
设计要求：设置运动目标位置复位功能。执行此功能，红色光斑能从屏幕任意位置回到原点。光斑中心距原点误差≤2cm。
当开始此任务前，光点在屏幕中心；当开始此任务后，让电机失能，转动步进电机，同时用磁编码器记录转动脉冲。当按下复位按键，电机利用磁编码器记录数据返回原点。
2.2第二问思路
设计要求：启动运动目标控制系统。红色光斑能在 30 秒内沿屏幕四周边线顺时针移动一周，移动时光斑中心距边线距离≤2cm。
利用反正切函数，将屏幕坐标同步进电机脉冲数联系起来。如图2，位移与角度图。对于步进电机，脉冲数对应着固定角度，以此将步进电机的脉冲同位移联系上。（对于该方案，设计的结构最好让激光笔高度为30cm，即激光能打在屏幕正中央）

图2 位移与角度关系

float ANG_X,ANG_Y;
	if(Spd>100)	Spd=100;
	if(Spd<1)	Spd=1;
	ANG_X = atan(X/1000)*1528;  //换算成电机脉冲数
	ANG_Y = atan(Y/1000)*1528;  //换算成电机脉冲数
	motor_go((int)ANG_X,(int)ANG_Y,Spd);

此时，很多同学都已经明白了，可以直接写死这段代码。由于是铅笔画的框，摄像头根本拍不到，因此基本方法都是直接写死吧。
2.3第三问思路
设计要求：用约 1.8cm 宽的黑色电工胶带沿 A4 纸四边贴一个长方形，构成 A4 靶
纸。将此 A4 靶纸贴在屏幕自定的位置。启动运动目标控制系统，红色光斑能在
30 秒内沿胶带顺时针移动一周。超时不得分，光斑完全脱离胶带一次扣 2 分，
连续脱离胶带移动 5cm 以上记为 0 分。
这一问也可以直接写死，或者利用第四问方法。
2.4第四问思路
设计要求：将上述 A4 靶纸以任意旋转角度贴在屏幕任意位置。启动运动目标控制系统，要求同（3）。
执行该任务，需要提前让摄像头开始识别数据，采集到矩形四个角的坐标值。因题目要求需要顺时针转，因此对于采集到的数据采用排序算法，算出每一步需要走的坐标点。
2.5第五、六问思路
（5）设计要求：运动目标位置复位，一键启动自动追踪系统，控制绿色光斑能在 2 秒内追踪红色光斑，追踪成功发出连续声光提示。此时两个光斑中心距离应≤3cm。
（6）运动目标重复基本要求（3）~（4）的动作。绿色激光笔发射端可以放置在其放置线段的任意位置，同时启动运动目标及自动追踪系统，绿色光斑能自动追踪红色光斑。启动系统 2 秒后，应追踪成功，发出连续声光提示。此后，追踪过程中两个光斑中心距离大于 3cm 时，定义为追踪失败，一次扣 2 分。连续追踪失败 3 秒以上记为 0 分。运动目标控制系统和自动追踪系统均需设置暂停键。同时按下暂停键，红色和绿色光斑应立即制动，以便测量两个光斑中心距离。
这两问同属于从机追踪红点。对于主机，只用继续跑基础部分即可。对于从机，加入了滤光片，过滤掉绿光，这样在屏幕上，只能看见红光一种光源。注意在结构上，让摄像头和绿光源平行，如图3所示。（对于部分赛区，禁止使用滤光片）

图3 从机摄像头和激光笔位置
加一点：激光部分加个开关电路，使得可以控制激光开关。（利用三极管制作一个开关电路）

图4 开光电路
I/O置为1，电路导通，激光亮；
I/O置为0，电路不导通，激光灭；
3、总结
比赛完有很多思路，很多想写的，但是下笔写的时候，又感觉没啥可写。整体思路还是很简单的，写这篇文章时候也想多粘贴点代码，又感觉有些冗余，先就这样吧。希望能为后面准备比赛的同学有所帮助。
这个比赛其实我还蛮重视的，从上半年开始准备电赛，焊接，建模，单片机，最少都算是能及格水平了。赛前也练习过21年国赛送药小车等等。这次其实是准备冲击国奖。但是昨天测评完，效果很差，测评上和队友配合很陌生。俩队友软件硬件基本上不熟悉，整个比赛基本上我一个人负责软硬件，调试时候他们也不会说是主动来帮忙，叫来了就说自己也不会。比赛最后一小时匆匆把全部任务完成。诶~~~~只给了一次测评机会，出了差错，一半的分已经没了，国奖无望······
4、参加建议

1. 选好队友，选好队友，选好队友！！！！！这比赛一个人c，难度有点大。队友的比赛态度>能力
2. 赛前确定好主控，选择STM32或者其他等等。对于TI 的板子也一定要提前准备一下，有时候题目会限制TI 的主控。（TI是电赛的金主爸爸熬）
3. 比赛前可以练练往年题目，特别是关于摄像头的，我猜测这个国赛近几年应该还需要用到。
4. 能参加就尽量参加一下这个比赛吧。