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標(biāo)題: 大一新生第一輛循跡小車,問問大佬們怎么優(yōu)化調(diào)試小車啊,小車不能穩(wěn)定循跡,崩潰.... [打印本頁]

作者: 金并 時(shí)間: 2024-11-16 15:44
標(biāo)題: 大一新生第一輛循跡小車,問問大佬們怎么優(yōu)化調(diào)試小車啊,小車不能穩(wěn)定循跡,崩潰....
主函數(shù)
#include <REGX52.H>
#include "MotorTurn.h"
#include "State.h"
#include "Timer.h"
#include "Infrared.h"

void main()
{
      Timer0_Init();
      EA=1;
      while(1)
      {
            Track();
      }
}

定時(shí)器
#include <REGX52.H>

sbit ENA=P2^3;
sbit ENB=P2^5;

extern unsigned char CompareR;
extern unsigned char CompareL;
extern unsigned char Counter;

void Timer0_Init(void)       //100us
{
      TMOD &= 0xF0;
      TMOD |= 0x01;
      TL0 = 0xA4;
      TH0 = 0xFF;
      TF0 = 0;
      TR0 = 1;
      ET0=1;
      EA=1;
      PT0=0;

}

void Timer0_Routinue() interrupt 1
{
      TL0 = 0xA4;
      TH0 = 0xFF;

      Counter++;
      Counter%=100;
      if(Counter<CompareR)
      {
            ENB=1;
      }else{
            ENB=0;
      }
      if(Counter<CompareL)
      {
            ENA=1;
      }else{
            ENA=0;
      }
}

小車狀態(tài)
#include <REGX52.H>
#include "MotorTurn.h"
#include "Timer.h"

void Forward()
{
      RightForward();
      LeftForward();
}

void Back()
{
      RightBack();
      LeftBack();
}

void TurnRight()
{
      RightStop();
      LeftForward();
}

void TurnLeft()
{
      LeftStop();
      RightForward();
}

void Stop()
{
      RightStop();
      LeftStop();
}

紅外循跡
#include <REGX52.H>
#include "MotorTurn.h"
#include "State.h"
#include "Timer.h"
#include "Delay.h"

sbit D4=P1^4;
sbit D3=P1^5;
sbit D2=P1^6;
sbit D1=P1^7;

unsigned char CompareR;
unsigned char CompareL;
unsigned char Counter;

void Track()
{
      if(D2==1&&D3==1)             //小車停止
      {
            CompareR=0;
            CompareL=0;
            Stop();
      }

      if(D2==1&&D3==0)             //小車稍微左轉(zhuǎn)
      {
            CompareR=12;
            CompareL=0;
            Forward();
            if(D2==0&&D3==0)          //小車前進(jìn)
            {
                     CompareR=15;
                     CompareL=15;
                     Forward();
            }

      }

      if(D2==0&&D3==1)          //小車稍微右轉(zhuǎn)
      {
            CompareR=0;
            CompareL=12;
            Forward();
            if(D2==0&&D3==0)          //小車前進(jìn)
            {
                     CompareR=15;
                     CompareL=15;
                     Forward();
            }
      }

      if(D2==0&&D3==0)          //小車前進(jìn)
      {
            CompareR=15;
            CompareL=15;
            Forward();
      }

}

作者: 飛云居士 時(shí)間: 2024-11-16 17:22
可能導(dǎo)致不穩(wěn)定循跡的問題及優(yōu)化調(diào)試建議
（一）硬件相關(guān)
紅外傳感器布局與安裝角度：
問題：如果紅外傳感器安裝得不夠水平或者與地面的距離不一致，可能會(huì)導(dǎo)致不同傳感器接收到的反射光強(qiáng)度有較大差異，從而影響對(duì)黑線的準(zhǔn)確檢測。
調(diào)試建議：仔細(xì)檢查紅外傳感器的安裝情況，確保它們在同一水平面上且與地面的距離合適（一般幾毫米到一厘米左右，具體可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整）。可以使用一些輔助工具如水平儀等來保證安裝的準(zhǔn)確性。
電機(jī)性能差異：
問題：左右電機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩等性能可能不完全一致，即使定時(shí)器設(shè)置相同的時(shí)間來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，也可能導(dǎo)致小車行駛軌跡出現(xiàn)偏差。
調(diào)試建議：單獨(dú)測試左右電機(jī)，在相同的輸入條件下（如相同的電壓、相同的控制信號(hào)持續(xù)時(shí)間等），觀察它們的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)情況是否一致。如果存在明顯差異，可以考慮更換電機(jī)或者在軟件上進(jìn)行一些補(bǔ)償性的調(diào)整（比如根據(jù)實(shí)際測試結(jié)果，對(duì)左右電機(jī)的控制參數(shù)CompareR和CompareL進(jìn)行微調(diào)）。
電源穩(wěn)定性：
問題：如果電源電壓不穩(wěn)定，可能會(huì)導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)，進(jìn)而影響小車的循跡穩(wěn)定性。
調(diào)試建議：使用萬用表等工具監(jiān)測電源電壓，確保在小車運(yùn)行過程中電壓保持在穩(wěn)定的范圍內(nèi)。如果電壓波動(dòng)較大，可以考慮增加穩(wěn)壓電路來改善電源的穩(wěn)定性。
（二）軟件相關(guān)
紅外傳感器讀取的防抖處理：
問題：在代碼中直接根據(jù)紅外傳感器引腳的當(dāng)前讀取值來判斷小車的位置狀態(tài)，但是在實(shí)際環(huán)境中，由于電磁干擾、傳感器本身的特性等原因，傳感器的讀取值可能會(huì)出現(xiàn)短暫的抖動(dòng)（即瞬間的誤讀），這可能會(huì)導(dǎo)致小車做出錯(cuò)誤的動(dòng)作決策。
調(diào)試建議：可以在讀取紅外傳感器值后增加防抖處理邏輯。例如，連續(xù)多次讀取傳感器的值（比如讀取 5 - 10 次），然后根據(jù)多數(shù)值的情況來確定最終的傳感器狀態(tài)。示例代碼如下（以D2傳感器為例）：
c
復(fù)制
unsigned char ReadD2Stable()
{
unsigned char readValues[10];
unsigned char i;
unsigned char countOn = 0;

for (i = 0; i < 10; i++)
{
      readValues[i] = D2;
}

for (i = 0; i < 10; i++)
{
      if (readValues[i] == 1)
      {
         countOn++;
      }
}

if (countOn >= 5)
{
      return 1;
}
else
{
      return 0;
}
}
然后在Track函數(shù)中，將原來對(duì)D2和D3的直接讀取改為調(diào)用上述防抖處理函數(shù)，比如：
c
復(fù)制
if (ReadD2Stable() == 1 && ReadD3Stable() == 1)  // 小車停止
{
CompareR = 0;
CompareL = 0;
Stop();
}
循跡算法的優(yōu)化：
問題：當(dāng)前的循跡算法相對(duì)比較簡單，只是根據(jù)D2和D3兩個(gè)傳感器的狀態(tài)進(jìn)行了幾種基本情況的判斷和處理。在實(shí)際的循跡場景中，可能會(huì)遇到更復(fù)雜的路況（如彎道較急、黑線不連續(xù)等），這種簡單的算法可能無法很好地應(yīng)對(duì)。
調(diào)試建議：
考慮增加更多的傳感器或者利用現(xiàn)有的傳感器獲取更多的信息。例如，可以同時(shí)考慮D1和D4傳感器的狀態(tài)，綜合四個(gè)傳感器的信息來更準(zhǔn)確地判斷小車的位置和前方路況，從而做出更合理的動(dòng)作決策。
對(duì)于不同的傳感器狀態(tài)組合，可以設(shè)計(jì)更細(xì)致的動(dòng)作策略。比如，當(dāng)D2和D3之間的狀態(tài)切換頻繁時(shí)（可能表示小車即將進(jìn)入彎道或者已經(jīng)在彎道中），可以適當(dāng)降低車速（通過調(diào)整CompareR和CompareL的值），以提高循跡的穩(wěn)定性。
可以采用一些智能的循跡算法，如 PID 控制算法。PID 算法可以根據(jù)小車當(dāng)前位置與期望位置（沿著黑線行駛）的偏差，實(shí)時(shí)調(diào)整電機(jī)的控制參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的循跡。不過，實(shí)現(xiàn) PID 算法相對(duì)復(fù)雜一些，需要對(duì) PID 原理有一定的了解并進(jìn)行相應(yīng)的代碼編寫和參數(shù)調(diào)試。
全局變量的保護(hù)與一致性：
問題：代碼中使用了一些全局變量如CompareR、CompareL和Counter，在多函數(shù)共享這些變量的情況下，如果沒有適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)機(jī)制，可能會(huì)出現(xiàn)意外的修改，導(dǎo)致程序邏輯混亂，影響小車的循跡效果。
調(diào)試建議：
盡量減少全局變量的使用，如果可能的話，可以將一些變量改為局部變量，并通過函數(shù)參數(shù)傳遞的方式在不同函數(shù)之間共享必要的數(shù)據(jù)。
如果必須使用全局變量，可以考慮使用互斥鎖等機(jī)制來保護(hù)它們。在 51 單片機(jī)中，雖然沒有像操作系統(tǒng)那樣完善的互斥鎖機(jī)制，但可以通過一些簡單的標(biāo)志位和邏輯判斷來實(shí)現(xiàn)類似的功能。例如，在修改某個(gè)全局變量之前，先檢查一個(gè)特定的標(biāo)志位是否允許修改，如果允許則進(jìn)行修改，并在修改完成后設(shè)置標(biāo)志位為不允許修改狀態(tài)，直到下一次合適的時(shí)機(jī)再允許修改。

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