红外寻迹小车 python 语言红外寻迹小车算法

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clghxq 2023-11-11 23:48:57

文章标签 红外寻迹小车 python 语言 c语言硬件工程单片机嵌入式硬件 文章分类 Python 后端开发

（纯萌新，学习单片机半年了，这是寒假回家的作品，师从江科大，写博客纪录我实现后的经验）（比较粗略）

前言：

因为没买超声波避障模块，只能勉强一下用红外寻迹做一个类似的小车。

问题很多：光线会干扰读取到的AD值，且难以设置详细的距离，只能设置大概距离；碍于萌新我不会PID算法的I算法的编程，以及暂时无法读取电机的转苏，做不出内环，只能勉强做一个只有P，D的PID跟随小车，但实现基本功能是绰绰有余的；本文只用了一个模块，所以只能直线，如果要做到转弯等功能，可以三个模块再用简单的if语句就像寻迹小车一样即可。

目标：

能够使用单片机读取红外模块的AD值
写简单的没有I的PID算法，实现比较稳定的简单跟踪
写main函数结合上述目标

接下来分析做该项目的思路：

首先要解决读取红外模块的数值，红外模块有四根接口，其中AO是读取具体电压值的口，DO是只输出0/1的口。所以接AO。用AD的代码即可读取其值。当其遇见不反光的面时，会输出很高的AD值，反之为低。使用AD的原因是如果用DO口，只能识别有无，但是没法控制距离。

其次是PID的算法，萌新我实力有限，只能写没有I的PID算法博君一笑了。P指的是跟随比例变化电机的转速，D指的是能接收的最终误差。具体可以看其他大佬的PID讲解，很详细，但是我暂时没能将其完全写成自己的代码。

最后就是通过PID算法获知应该输入给电机的转速了，大概思路就是如此。

解决＆源码：

首先是AD读取，这里建议观看江科大老师的stm32教程，很容易上手的代码（比较重要的部分在注释中已经标明。ps.标注释真是个好习惯）。

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "AD.h"              

void AD_Init(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);            //打开ADC
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
    
    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);                    //打开ADCCLK的6分频
    
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                                    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;        //专属ADC的模式捏
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    

    
    //结构体初始化ADC
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
    ADC_InitStructure.ADC_Mode= ADC_Mode_Independent;            //ADC1单打模式!
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right ;                    //右对齐就欧克啦
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv= ADC_ExternalTrigConv_None;        //只用软件触发啦
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode=DISABLE ;                //连续转换模式(ENABLE)
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel= 1;                    //通道数目
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode= DISABLE;                    //扫描模式        看江科大啦
    ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);
    
    ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);            //ADC准备就绪捏
    //但是我们要校准呢
    
    ADC_ResetCalibration(ADC1);
    while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)==SET);            //没校准开始给我站在这里
    ADC_StartCalibration(ADC1);
    while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)==SET);                    //等待校准完成捏
    
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);
    
}

uint16_t AD_GetValue_D(void)
{
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);                //连续触发可放在上面，这样也不需要等到转化完成啦↓
    while(ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC)==RESET);                //转换完成变成1就退出啦
    return ADC_GetConversionValue(ADC1);                //因为读取后自动清除标志位，所以不用清除标志位啦
}
//若是连续触发模式，可以将软件触发的函数挪到初始化的最后，只需要触发一次即可~

uint16_t AD_GetValue_E(void)                    //这个就是连续转换用的函数啦
{
    return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}

uint16_t AD_GetValue(uint8_t ADC_Channel)
{
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel,1,ADC_SampleTime_55Cycles5);
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);                //连续触发可放在上面，这样也不需要等到转化完成啦↓
    while(ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC)==RESET);                //转换完成变成1就退出啦
    return ADC_GetConversionValue(ADC1);                //因为读取后自动清除标志位，所以不用清除标志位啦
}

然后是PID

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "AD.h"

void PID_Init(void)
{
    AD_Init();
}

float PID(uint16_t Aim,uint16_t D)        //Aim是目标，D是误差
{
    uint16_t Now;
    float Speed=0;
    Now=AD_GetValue(ADC_Channel_8);        //假如3500是目标,50是误差，则可以计算具体比例
    if(Now<(Aim-D))
    {
        Speed=((Now-Aim)/70)-50;
        return(Speed);        //返回的速度
    }
    else if(Now>(Aim+D))
    {
        Speed=((Now-Aim)/7)+30;
        return(Speed);
    }
    else {return 0;}
}

最后是main代码

#include "stm32f10x.h"
#include "Delay.h"
#include "Motor.h"
#include "PID.h"
#include "OLED.h"
#include "AD.h"                  // Device header

int main(void)                //电机范围-100~100        
{
    float Speed;
    Motor_Init();
    PID_Init();
    OLED_Init();
    while(1)
    {
        Speed=PID(3500,75);
        Motor_L_SetSpeed(Speed);
        Motor_R_SetSpeed(Speed);
        OLED_ShowNum(1,1,Speed+100,3);
        OLED_ShowNum(2,1,AD_GetValue(ADC_Channel_8),4);
    }    
    
}