2022电赛C题跟随小车，一些思路和免费完整源码（HAL库）
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一、遇上的一些难点和克服手段
1.1 红外对管如何高效使用？
硬件上我采取的是八个外红对管，软件上我们采用了红外对管位置PID，如最左边的红外对管识别到了黑线，那就把小车当前的位置标记为-4，这个位置数组为[-4,-3,-2,-1,1,2,3,4]。
红外对管的PID输入是小车位置，期望目标值是位置0，输出是需要调节的转速，直接应用到车上，便可以完成转弯和巡线。
但是这样由于缺乏一个红外对管对应0的状态，所以小车会一直处于-1和1来回振荡，反应到车上的表现，就是小车一直频繁地微摆抽搐。解决方法有两种：
1、硬件上，买奇数路的红外，如九个，把最中间的定义为位置0
2、软件上，不让上面那个位置数组完全对称，我们把其中一个选作为位置0，这样可以保证小车可以走直线，然后需要左右尽量对称，这样能有时候偏离黑线的时候，可以救车救的回来。还有就是我们选择0状态位于第5个数码管，是因为这道题全是左拐，这样可以提高左拐的识别准确率。
实际上需要对着代码先测试一下，可以发现，当输入位置为负，小车现在车头往右偏，需要小车改变转速后往左拐，0为直行，正则同理反之。
float g_TrackStateWeight_array[8] = { -6, -5, -2.5, -1, 0, 1, 2.5, 5}; // 循迹位置状态权重1.2 红外PID的调试经验？
经过我们的调试经验，一般只需要P和D即可，P保证小车拐弯能拐的过去，说人话就是两个轮子的差速更大一点，D是减小小车的振荡晃动幅度。最好每个速度都调节一个红外PID，不然跑起来不稳定。
1.3 如何正确分辨大小圈，即y型路口？
这个问题是我个人觉得这道题最难的几个点
在测试过程中，我们发现y型路口在合适的红外对管摆放下，只会同时识别到两个，一个偏左一个偏右，这是由赛道和红外摆放位置结构决定的，可以举一反三。（其实我觉得这个应该可以拿来识别直角路口，但我没有测试过）
我们每次进行循迹的时候，用一个数组把小车当前所有红外对管的数字量状态保存下来（1为白线，0为黑线），因为y型路口是同时识别到两个。那么需要左拐，即走内圈，就把偏左的那个红外状态给PID去计算，如果需要直行，就把偏右的那个红外状态给PID去计算。这样可以准确让小车走大小圈。
1.4 如何正确识别到终点线和y型路口的次数？
这个问题也比较棘手，而且如果处理不好，会影响赛题完成度和成功率。
之所以需要正确识别到这些的次数，是因为我们可以根据这些次数的变化，去更改小车的代码，题目第三题要求在运行过程中更改大小圈噢。在实际测试下来，终点线的次数基本可以稳定识别到，但是y型路口的次数还是很容易误判的。
难点：我们是10ms进行一次PID调速，也就是说PID的采样和控制周期都是10ms，那么总会有10ms小车处于转速裸奔状态。假设小车运行速度0.5m/s，即50cm/s，10ms小车可以走0.5cm，而终点线题目要求是2cm宽，由于小车姿态不可能一直稳定，转速也会更改，所以小车虽然只经过一次终点线但在代码上会识别到多次终点线。
一开始我们是想用一个恰当的滤波值，比如识别到4次算1次，后面就发现效果极差。因为小车会识别到多少次完全是随机的。
最后我们采取，当识别到第一次终点线，即有4个红外对管同时识别到黑线时，我们进入距离计算，当这段距离＞0.3m以后，我们认为算经过了一个终点线。这样可以非常准确的稳定识别圈数，如果小车走得稳的话，经过测试可以把这个滤波距离减少到0.05m，但实际上没有必要，因为这道题不需要，距离大稳妥一点。
但，y型路口的次数就不是很稳定了，实现原理也可以跟上述的终点线一样。。看1.5
1.5 第二题如何实现？
从车追车用较快的速度，当识别到与主车20cm左右的距离时，改回跟主车一样的速度。
难点在于超声波防干扰，我是没有研究出来，但是周围站的人不要太多就问题不大。
1.6 第三题如何实现？
第三题，第一圈跟随走大圈，第二圈从车走小圈超车，主车走大圈，第三圈反之。
1、如何在代码里恰到好处的位置更改走大小圈的值呢？
那就需要准确的识别到剩余圈数和剩余岔路口，但是岔路口的识别很有问题，经常性误判（可能是我们红外的问题），这个误判是极其要命的。所以我们采取了更为暴力的做法，效果还可以。
上面提到识别终点线是用距离去滤波，因为过了终点线后，紧接着就是弯道了，所以我们再用一次距离滤波，当行驶过了1m（距离自行测试，我们是1m），即完整的出了弯道进入直道，我们在此时更改大小圈的标志位，让小车接下来走指定路线。
2、老是撞车？
因为小车实际表现很难走的距离相差刚好20cm（这样勉强可以超车不撞车），所以我们让小车只要进入超车，即内圈，就在内圈加速，过了弯就减速回原来的速度，此时拉开了30多cm，让后面的车追，这样保证了超车过弯的时候不会撞车。实现的代码段就在过弯道的那段滤波加速。
1.7 第四题如何实现？
我们设置了剩余终点数量为3，启动的时候为3，第一次过终点线时为2，然后识别到停车点为1，此时停车，死延时，然后再死延时一段没有红外循迹的，让小车盲跑过了那段空白赛道即可。
从车甚至不用死延时，这点距离没啥干扰。
二、一些我未解决的bug
1、我们发送赛题和更改赛题运行代码，是通过按键中断来实现的。不知道为什么经常性出现主车发错赛题和从车跑错赛题，我也没找到问题所在，我猜测是没有进行中断消抖的处理。（交完才想起来，后面有空再改改看。）
2、速度最多只测试到1.0m/s，时间不够，再往上没有测试了，但跑赛题1m/s够呛（技术有限诶），有待优化。
三、 一些建议和疑惑
1、电源问题
电机驱动供电是12V但有一个引脚是5V，芯片供电是3.3V，切记不能用同一个稳压模块出来的5V接一起，电机舵机这种非常容易出现高电压，而且是完全随机的，接上去不会马上烧完全是运气问题。因为我买的是系统板，芯片上面是有一颗ldo的，我以为应该没事，就用了同一个稳压模块出来的5V给系统板供电，最后还是烧掉了，还烧了个超声波模块。另外我们的循迹模块也比较贵，也接了一个单独的稳压5V。总之，电机的电源得自己单独用一个稳压模块就对了！所以我的电路板最好更改一下，方便接线。
2、pid控制周期和采样周期
小车的pid调节转速和红外循迹我都是采用10ms改一次，如果你更改这个周期，pid需要重新调整，不同赛道，不同电池的电量，都会影响小车跑起来的效果。
问：如果把周期10ms改成5ms会不会更精细一点，反应更快呢？我没有尝试过
3、编码器读取转速滤波
这个也是我没有尝试的，经过测试电机读取的转速会出现一个周期性毛刺，我们无论怎么调节转速pid都消去不了，所以可能编码器读取的值进行滤波会好一点。可能这对小车高速行驶的平稳度有帮助，毕竟这些毛刺都是噪音。
4、小车编码器选几线？
我们一辆11线，一辆13线，明显13线的那辆精细特别多，在低速和高速表现都远强于11线的那辆，所以有钱就买贵的。
四、采用的设备
芯片用的是STM32F103RCT6系统板
循迹用的是感为八路循迹模块
超声波用的是HC-SR04
蓝牙用的是HC-08
电机13线用的是MG513，11线用的是JGB37-520电机
屏幕用的是1.8存TFT彩屏
五、红外循迹和超声波的代码
5.1 红外循迹 .c
#include "main.h"
uint8_t g_Track_CurveTimes = 0; // 识别到岔路口的次数
float g_Track_ThisState = 0; // 小车目前状态
uint8_t g_New_Drive_State; // 最新的驾驶状态
uint8_t g_Last_Drive_State; // 上一次驾驶状态
PID g_Track_Pid; // 创建红外PID
void Track_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
TCRT1_GPIO_CLK_ENABLE(); // 开启GPIOB时钟
TCRT2_GPIO_CLK_ENABLE(); // 开启GPIOB时钟
TCRT3_GPIO_CLK_ENABLE(); // 开启GPIOB时钟
TCRT4_GPIO_CLK_ENABLE(); // 开启GPIOB时钟
TCRT5_GPIO_CLK_ENABLE(); // 开启GPIOB时钟
TCRT6_GPIO_CLK_ENABLE(); // 开启GPIOB时钟
TCRT7_GPIO_CLK_ENABLE(); // 开启GPIOB时钟
TCRT8_GPIO_CLK_ENABLE(); // 开启GPIOB时钟
GPIO_InitStruct.Pin = TCRT1_GPIO_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(TCRT1_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.Pin = TCRT2_GPIO_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(TCRT2_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.Pin = TCRT3_GPIO_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(TCRT3_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.Pin = TCRT4_GPIO_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(TCRT4_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.Pin = TCRT5_GPIO_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(TCRT5_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.Pin = TCRT6_GPIO_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(TCRT6_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.Pin = TCRT7_GPIO_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(TCRT7_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.Pin = TCRT8_GPIO_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(TCRT8_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
// PID_Init(&g_Track_Pid, 0.0700 , 0.0002, 0.1, 0.5, 0.5, 0); // 红外PID初始化
Track_Speed_Choose(0.5);
}
uint8_t g_TrackState_array[8]; // 存储红外状态的数组
float g_TrackStateWeight_array[8] = { -6, -5, -2.5, -1, 0, 1, 2.5, 5}; // 修改后的循迹状态权重
uint8_t g_TrackStateOrder_array[8] = {99}; // 记录具体是哪个红外对管检测到黑线
uint8_t g_Check_Number = 0; // 同时亮灭的红外对管的数量
/**
* 函 数：检查红外循迹的当前亮灭状态
* 参 数：无
* 返 回 值：无
*/
void Check_Track_State()
{
g_TrackState_array[0] = Read_Tcrt_1();
g_TrackState_array[1] = Read_Tcrt_2();
g_TrackState_array[2] = Read_Tcrt_3();
g_TrackState_array[3] = Read_Tcrt_4();
g_TrackState_array[4] = Read_Tcrt_5();
g_TrackState_array[5] = Read_Tcrt_6();
g_TrackState_array[6] = Read_Tcrt_7();
g_TrackState_array[7] = Read_Tcrt_8();
int i = 0, j = 0;
for (i = 0; i < 8; i++) // 遍历所有红外对管
{
if (g_TrackState_array[i] == BLACK_LINE) // 如果红外对管对应着黑线
{
g_TrackStateOrder_array[j] = i; // 记录哪个红外对管记录着黑线
g_Check_Number++; // 总数量++
j++;
}
}
}
/**
* 函 数：选择让小车走大圈还是小圈
* 参 数：circle：大小圈
* 返 回 值：无
*/
void Track_Choose_Circle(uint8_t circle)
{
if(circle == SMALL_CIRCLE)
{
g_Track_ThisState = g_TrackStateWeight_array[g_TrackStateOrder_array[0]]; // 把权重值赋值给红外状态，从左往右，内圈左边先识别到
}
else if(circle == BIG_CIRCLE)
{
g_Track_ThisState = g_TrackStateWeight_array[g_TrackStateOrder_array[1]]; // 把权重值赋值给红外状态，从左往右，外圈右边后识别到
}
}
/**
* 函 数：检查红外循迹的当前亮灭状态，并修改大小圈的参数，和进行圈数的加减
* 参 数：car_huart：小车的句柄
* 返 回 值：无
*/
void Track(volatile Car *car_huart)
{
static uint8_t circle_mileage_flag;
static uint8_t temp = 1;
Check_Track_State();
// 小车正常行驶下，红外对管识别到的数量为1
if (g_Check_Number == 1)
{
g_Track_ThisState = g_TrackStateWeight_array[g_TrackStateOrder_array[0]]; // 把权重值赋值给红外状态
g_New_Drive_State = NORMAL;
}
// 当遇见岔路口的时候，红外对管同时识别到的数量为2
else if (g_Check_Number == 2)
{
Track_Choose_Circle(car_huart->circle); // 选择走大小圈
g_New_Drive_State = JUNCTION;
}
// 当遇见起点或者终点的时候，红外对管同时识别到的数量 == 4
else if (g_Check_Number >= 4)
{
g_New_Drive_State = TERMINAL;
}
PID_Calc(&g_Track_Pid, g_Track_ThisState, 0); // 红外PID的计算
g_speed_pid1.targetValue = g_Inital_Speed - g_Track_Pid.output; // 更改目标速度
g_speed_pid2.targetValue = g_Inital_Speed + g_Track_Pid.output; // 更改目标速度
g_Check_Number = 0; // 总的检测红外对管数量清0
if(car_huart->circle_num != 1) // 不是最后一次碰见终点
{
if (g_New_Drive_State == TERMINAL)
{
circle_mileage_flag = 1; // 把计算距离的标志位置1，开始计算距离
}
}
else if (car_huart->circle_num == 1) // 最后一次碰见终点，碰到就要停止了，不用计算距离
{
if (g_New_Drive_State == TERMINAL)
{
car_huart->circle_num--; // 把距离减到0
Serial_Printf(&g_uart3_handle, "circle_num: %d\r\n", car_huart->circle_num);
}
}
if(g_Rx_mode == QUESTION4)
{
/* 在识别到终点后的计算 */
if(circle_mileage_flag == 1)
{
if(car_huart->circle_mileage < 0.05) // 小于0.3m，计算距离
{
BEEP(1); // 蜂鸣器开
car_huart->circle_mileage = car_huart->circle_mileage + g_Inital_Speed / 100;
}
else // 大于0.3m
{
BEEP(0); // 蜂鸣器关
car_huart->circle_mileage = 0; // 清除距离数
circle_mileage_flag = 0; // 距离标志位置0，不再计算距离
car_huart->circle_num--;
Serial_Printf(&g_uart3_handle, "circle_num: %d\r\n", car_huart->circle_num);
}
}
}
else
{
/* 在识别到终点后的计算 */
if(circle_mileage_flag == 1)
{
if(car_huart->circle_mileage < 0.3) // 小于0.3m，计算距离
{
BEEP(1); // 蜂鸣器开
car_huart->circle_mileage = car_huart->circle_mileage + g_Inital_Speed / 100;
}
else // 大于0.3m
{
BEEP(0); // 蜂鸣器关
car_huart->circle_mileage = 0; // 清除距离数
circle_mileage_flag = 0; // 距离标志位置0，不再计算距离
car_huart->circle_num--;
Serial_Printf(&g_uart3_handle, "circle_num: %d\r\n", car_huart->circle_num);
}
}
}
}
/**
* 函 数：不同的速度选择不同的红外PID
* 参 数：speed：期望速度
* 返 回 值：无
*/
void Track_Speed_Choose(double speed)
{
if(speed == 0.3) // 当速度为0.3时，设置一套PID
{
PID_Init(&g_Track_Pid, 0.030 , 0.0000, 0.35, 1, 1, 0); // 红外PID初始化
}
else if(speed == 0.4) // 当速度为0.4时，设置一套PID
{
PID_Init(&g_Track_Pid, 0.035 , 0.0000, 0.40, 1, 1, 0); // 红外PID初始化
}
else if(speed == 0.5) // 当速度为0.5时，设置一套PID
{
PID_Init(&g_Track_Pid, 0.040, 0.0000, 0.45, 1, 1, 0); // 红外PID初始化
}
else if(speed == 0.6) // 当速度为0.6时，设置一套PID
{
PID_Init(&g_Track_Pid, 0.045 , 0.0000, 0.85, 1, 1, 0); // 红外PID初始化
}
else if(speed == 0.7) // 当速度为0.7时，设置一套PID
{
PID_Init(&g_Track_Pid, 0.050 , 0.0000, 0.90, 1, 1, 0); // 红外PID初始化
}
else if(speed == 0.8) // 当速度为0.8时，设置一套PID
{
PID_Init(&g_Track_Pid, 0.060 , 0.00000, 0.90, 1, 1, 0); // 红外PID初始化
}
else if(speed == 0.9) // 当速度为0.9时，设置一套PID
{
PID_Init(&g_Track_Pid, 0.070 , 0.00000, 0.90, 1.5, 1.5, 0); // 红外PID初始化
}
else if(speed == 1) // 当速度为1.0时，设置一套PID
{
PID_Init(&g_Track_Pid, 0.080 , 0.00000, 0.90, 1.5, 1.5, 0); // 红外PID初始化
}
}5.2 红外循迹.h
#ifndef __TRACK_H
#define __TRACK_H
#include "./BSP/PID/pid.h"
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
/* 引脚 定义 */
/* TB6612驱动电机1的正反转引脚定义 */
#define TCRT8_GPIO_PORT GPIOC
#define TCRT8_GPIO_PIN GPIO_PIN_15
#define TCRT8_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); }while(0)
#define TCRT7_GPIO_PORT GPIOC
#define TCRT7_GPIO_PIN GPIO_PIN_14
#define TCRT7_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); }while(0)
#define TCRT6_GPIO_PORT GPIOC
#define TCRT6_GPIO_PIN GPIO_PIN_13
#define TCRT6_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); }while(0)
#define TCRT5_GPIO_PORT GPIOA
#define TCRT5_GPIO_PIN GPIO_PIN_1
#define TCRT5_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); }while(0)
#define TCRT4_GPIO_PORT GPIOA
#define TCRT4_GPIO_PIN GPIO_PIN_4
#define TCRT4_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); }while(0)
#define TCRT3_GPIO_PORT GPIOA
#define TCRT3_GPIO_PIN GPIO_PIN_5
#define TCRT3_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); }while(0)
#define TCRT2_GPIO_PORT GPIOC
#define TCRT2_GPIO_PIN GPIO_PIN_5
#define TCRT2_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); }while(0)
#define TCRT1_GPIO_PORT GPIOB
#define TCRT1_GPIO_PIN GPIO_PIN_1
#define TCRT1_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); }while(0)
#define Read_Tcrt_1() HAL_GPIO_ReadPin(TCRT1_GPIO_PORT, TCRT1_GPIO_PIN)
#define Read_Tcrt_2() HAL_GPIO_ReadPin(TCRT2_GPIO_PORT, TCRT2_GPIO_PIN)
#define Read_Tcrt_3() HAL_GPIO_ReadPin(TCRT3_GPIO_PORT, TCRT3_GPIO_PIN)
#define Read_Tcrt_4() HAL_GPIO_ReadPin(TCRT4_GPIO_PORT, TCRT4_GPIO_PIN)
#define Read_Tcrt_5() HAL_GPIO_ReadPin(TCRT5_GPIO_PORT, TCRT5_GPIO_PIN)
#define Read_Tcrt_6() HAL_GPIO_ReadPin(TCRT6_GPIO_PORT, TCRT6_GPIO_PIN)
#define Read_Tcrt_7() HAL_GPIO_ReadPin(TCRT7_GPIO_PORT, TCRT7_GPIO_PIN)
#define Read_Tcrt_8() HAL_GPIO_ReadPin(TCRT8_GPIO_PORT, TCRT8_GPIO_PIN)
#define BLACK_LINE 0 // 黑线
#define WHITE_LINE 1 // 白线
#define SMALL_CIRCLE 0 // 小圈
#define BIG_CIRCLE 1 // 大圈
#define NORMAL 1
#define JUNCTION 2
#define TERMINAL 3
extern PID g_Track_Pid;
extern uint8_t g_Track_CurveTimes;
void Track_Init(void);
void Track(volatile Car *car_huart);
void Track_Choose_Circle(uint8_t circle);
void Track_Speed_Choose(double speed);
#endif5.3 从车的超声波.c
#include "./BSP/HC-SR04/hcsr04.h"
#include "main.h"
/**
* @brief 初始化HC-SR04相关IO口, 并使能时钟
* @param 无
* @retval 无
*/
void HCSR04_init(void)
{
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
TRIG_GPIO_CLK_ENABLE(); /* TRIG时钟使能 */
gpio_init_struct.Pin = TRIG_GPIO_PIN; /* TRIG引脚 */
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; /* 推挽输出 */
gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */
gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; /* 高速 */
HAL_GPIO_Init(TRIG_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* 初始化LED0引脚 */
TRIG(0); /* 初始化为低电平 */
gtim_tim5_cap_ch3_init(0XFFFF, HCSR04_PSC - 1); /* 以1Mhz的频率计数 捕获 */
}
float Length_Error()
{
static double Drive_Length = -1.37; // 单位：m
Drive_Length = Drive_Length + 0.7 / 100;
return g_Rx_Length - (Drive_Length * 100); // 单位：cm
}
/**
* @brief 超声波获取障碍物距离
* @param car_huart：小车的句柄
* @param ultrasonic_isopen：是否计算障碍物距离
可设置参数： ULTRASONIC_OPEN： 计算距离
ULTRASONIC_CLOSE：关闭计算距离，返回默认值200mm
* @retval 无
*/
double HCSR04_Get_Distance(volatile Car *car_huart, uint8_t ultrasonic_isopen)
{
if (ultrasonic_isopen == ULTRASONIC_OPEN)
{
static double distance = 0.0; /* 距离 */
if(car_huart->ultrasonic_flag == 1) /* 每65ms发送一次超声波，在定时器7中断里标志位置1 */
{
if (g_tim5ch3_cap_sta & 0X80) /* 成功捕获到了一次高电平 */
{
uint32_t counts = 0;
uint32_t value = 0;
uint32_t high_time = 0;
counts = g_tim5ch3_cap_sta & 0X3F; /* 溢出多少次 */
value = g_tim5ch3_cap_val; /* 当前捕获值 */
counts *= 65536; /* 溢出时间总和 */
counts += value; /* 得到总的高电平时间 */
// high_time = counts / (HCSR04_TIME); /* 得到实际的高电平us */
high_time = counts;
distance = high_time * 0.35 / 2; /* 距离 = 时间 * 速度，即distance = temp * 340m/s = temp * 0.34mm / us *//* 单位：mm */
distance = distance - CAR_BODY_ERROR; /* 得到修正后的距离值 */
g_tim5ch3_cap_sta = 0; /* 开启下一次捕获*/
car_huart->ultrasonic_flag = 0; /* 清除超声波标志位 */
return distance; /* 返回这个周期的距离值 */
}
else /* 如果还未捕获到输入 */
return distance; /* 返回的是上个周期的距离*/
}
else /* 若在65ms周期内获取了距离值，还未进入下一个周期*/
return distance; /* 那在这个周期内，一直返回同个周期的距离值 */
}
else if(ultrasonic_isopen == ULTRASONIC_CLOSE) /* 如果超声波是关闭状态 */
return 200; /* 返回默认距离200mm */
else /* 参数输入有误 */
return 20000; /* 返回错误值 */
}
/**
* @brief 超声波根据距离获得轮子的差速
* @param car_huart：小车结构体指针
* @param ultrasonic_isopen：是否计算障碍物距离
可设置参数： ULTRASONIC_OPEN： 计算距离
ULTRASONIC_CLOSE：关闭计算距离，返回默认值200mm
* @retval 差速
*/
double HCSR04_Speed(volatile Car *car_huart, uint8_t ultrasonic_isopen, double error_distance)
{
double distance;
static uint8_t pursue_flag = 1;
distance = HCSR04_Get_Distance(car_huart, ultrasonic_isopen);
if(g_Rx_mode == QUESTION2) /* 问题二 */
{
if(distance >= 600 && pursue_flag == 1) // 追车阶段，且未追上过，大加速
return 0.2;
if(distance >= 600 && pursue_flag == 0) // 已经追上车，距离 > 400，把距离值视为异常值，保持原速
return 0;
if(distance >= 210 && distance < 600 && pursue_flag == 1) // 未追上，距离较远，小加速
return 0.2;
if(distance >= 210 && distance < 600 && pursue_flag == 0) // 未追上，距离较远，小加速
return 0.05;
if(distance < 210 && distance >= 190) // 距离适中，保持速度
{
while(pursue_flag == 1 && error_distance < 50) // 只执行一次，
{
LED1(0);
Track_Speed_Choose(0.5); // 问题二追车完毕，改回巡航跟车速度
pursue_flag = 0;
}
return 0;
}
if(distance < 190 && distance >= 90) // 距离较近，减速
{
while(pursue_flag == 1 && error_distance < 50) // 只执行一次，
{
LED1(0);
Track_Speed_Choose(0.5); // 问题二追车完毕，改回巡航跟车速度
pursue_flag = 0;
}
return -0.05;
}
if(distance < 90) // 距离小于90mm，为异常值
return 0;
}
else /* 非问题二的时候 */
{
if(distance >= 600) // 判断为异常值
return 0;
else if(distance >= 210 && distance < 600) // 距离较远，小加速
return 0.05;
else if(distance < 210 && distance >= 190) // 距离适中，保持速度
return 0;
else if(distance < 190 && distance >= 90) // 距离较近，减速
return -0.05;
else // 距离小于90mm，为异常值
return 0;
}
return 0;
}
5.4 从车的超声波.h
#ifndef _HCSR04_H
#define _HCSR04_H
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "main.h"
#define TRIG_GPIO_PORT GPIOA
#define TRIG_GPIO_PIN GPIO_PIN_11
#define TRIG_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); }while(0) /* PA口时钟使能 */
#define HCSR04_PSC 72 /* 时基单元PSC72分频，基准频率1MHz */
#define HCSR04_TIME 72 / HCSR04_PSC /* 时基单元PSC72分频，基准频率1MHz */
/* 如果PSC是36，那么就是2MHz， 记2个数字为1us， 所以得到的计数值得除2， 所以HCSR04_TIME为2 */
/* 如果PSC是18，那么就是4MHz， 记4个数字为1us， 所以得到的计数值得除4， 所以HCSR04_TIME为4 */
/* 如果PSC是1 ，那么就是72MHz，记72个数字为1us，所以得到的计数值得除72，所以HCSR04_TIME为72 */
#define ULTRASONIC_OPEN 1
#define ULTRASONIC_CLOSE 0
#define TRIG(x) do{ x ? \
HAL_GPIO_WritePin(TRIG_GPIO_PORT, TRIG_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET) : \
HAL_GPIO_WritePin(TRIG_GPIO_PORT, TRIG_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET); \
}while(0) /* TRIG翻转 */
void HCSR04_init(void);
double HCSR04_Get_Distance(volatile Car *car_huart, uint8_t ultrasonic_isopen);
double HCSR04_Speed(volatile Car *car_huart, uint8_t ultrasonic_isopen, double error_distance);
float Length_Error (void);
#endif
六、演示效果
6.1 赛题1
6.2 赛题2
6.3 赛题3
6.4 赛题4
6.5 小车图片
七、结语
因为这是我们学校的校电赛练手的题目，不然也不会2024年才做了，没有太多时间去优化了，现在大三了，接下来准备期末考试、暑假实习和秋招，打算好好补补c语言和单片机基本功，有大佬可以内推一下嘛，希望能顺利找到工作。
如果有哪里讲得不对的地方，或者讲错了，欢迎指正！！
如果需要源码，劳烦点赞然后评论留下你的邮箱，我发给你。（现在还没优化，如果不介意的话 ---- 2024.6.10）
旨在为数千万中国开发者提供一个无缝且高效的云端环境，以支持学习、使用和贡献开源项目。
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