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前言

大二时，我羡慕学长们在比赛中拿奖，于是跟着学点知识，报名参加吉林省人工智能创新大赛全地形赛道，想锻炼自己并加学分。无论结果如何，我都想总结这次经历分享给学弟学妹，让他们少走弯路。

另外，我也是个新手小白，要是有啥说错的地方，大家尽管提，我虚心接受！

介绍

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本项目小车的核心是用的Arduino Uno R3控制板，然后用L298N作为驱动模块。它主要是靠激光寻迹模块来感知地形的。激光寻迹模块会传回不同的信号，小车根据这些信号判断出不同的地形，然后做出相应的决策。

主要是完成如下赛道：

在比赛时候，大部分人都用的是履带小车，我做的是四轮小车。我的小车没有上中间的高台，不过最后还是拿到了省一等奖，还挺惊喜的！😁

全地形小车运行视频

一、硬件结构

1.整体结构展示

2.材料选型

• 主控：Arduino UNO R3 一个
  
• 激光寻迹模块 五个
  
• 分线端子 两个

• 减速直流电机 四个

• 2P 一个（多买点）

• 洞洞板 一个（多买点）

• 降压模块 一个（多买点）

• L298N驱动模块 一个（多买点）

• 导向轮 两个

• 12V锂电池 一个

• 小车底板 一个

• 排母若干

• 排针若干

• 铜线若干

• 轮胎和联轴器

• 开关

除了主要部件，还用了铜柱、热缩管、标签贴纸、杜邦线、尼龙扎带、螺丝螺母等辅助材料。

3.洞洞板拖锡

为什么要用洞洞板拖锡？
因为作者不太熟练用嘉立创EDA😢，再加上时间特别紧张，等不及电路板寄到学校，所以只能选择拖锡了。好在之前买了好多洞洞板，刚好派上用场。

可以提前准备好下载好程序的备用主控板。这样在赛场上，如果哪个模块或者主板烧毁或者故障了，就不用再根据代码一点点重新连线了。直接用排针排母拔插的方式，快速替换掉有问题的模块就行。这样一来，引脚之间的连接会更稳定，不会出现接触不良的情况。而且在小车比赛行进或者被搬运的时候，也能减少因为飞线不稳导致的故障。

万用板焊接教学视频

1. 在纸上把主控板和各个功能模块的引脚分配规划好

L298N 引脚	Arduino Uno R3 引脚
ENA	11
IN1	12
IN2	13
IN3	8
IN4	9
ENB	10

Arduino Uno R3 中带波浪线标注的引脚才具有PWM输出功能

激光寻迹模块 引脚	Arduino Uno R3 引脚
L1	2
L2	3
ME	4
R2	5
R1	6

2. 把每个模块的电源供电安排好

模块种类	电压
Arduino Uno R3	5V（Vin）
L298N	12V
激光寻迹模块	5V

锂电池的12V直接接给L298N。尽量别用L298N输出的5V给主控芯片供电，因为那个电压不太稳。可以把锂电池的12V接到降压模块上，让降压模块输出5V，专门给单片机和5个激光寻迹模块供电（激光寻迹模块不能用单片机输出的电压供电哦）。激光寻迹模块单独供电的同时，要和Arduino Uno R3的信号口连接，并且所有模块要共地。L298N也得和Arduino Uno R3共地

4.3D打印零件

五路激光寻迹模块支架

因为激光寻迹模块得倾斜摆放，才能发挥出最好的效果。不过，激光的具体倾斜角度要根据不同的小车模型来调整。

导向轮支架

轻松过弯道，就算有时候激光寻迹模块识别不到亚克力板下面的黑线，它也能碰运气通过😴

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二、软件思路

1.控制思路

根据寻迹模块检测到黑线的次数，调用对应的障碍子函数，每种障碍都有自己的处理逻辑。

首先得确定小车的行走路线，然后根据路线里障碍的顺序来写代码。
我的思路是先写好小车前进、后退、左转、右转这些基本动作的子函数。在速度控制方面，我设计了低速、中速、高速三种前进模式，还有小速度和大速度下的左右转。此外，还写了后退、停止的子函数，以及针对特定地形的速度函数，比如上台阶和通过U型管道的速度肯定是不一样的。

速度子函数代码示例：

void W()  //正常速度模式
{
  digitalWrite(IN1, 1);
  digitalWrite(IN2, 0);
  analogWrite(ENA, 140);//PWM值根据不同转速而定
  digitalWrite(IN3, 1);
  digitalWrite(IN4, 0);
  analogWrite(ENB, 140);
}

设置变量n来进行不同状态之间的转换。
像是通过小台阶，我将通过小台阶的方法，写成了两个部分分别是小台阶上和小台阶下两个子函数，之后再小台阶上下的子函数里面，进行速度的配置，其他障碍依次类推，越复杂的障碍对应的子函数越多配置速度更加详细。
使用多个变量（如 n、j、t、Q 等）作为计时器或状态转换的条件，用于控制模式的切换和特定动作的执行。

Serial.println(“在调试过程中，最好加上输出语句或者设置断点，这样能清楚地了解代码的执行情况");

U型管模块代码示例：

void U() 
{
  int L1_V = digitalRead(L1); 
  int L2_V = digitalRead(L2);
  int ME_V = digitalRead(ME);
  int R2_V = digitalRead(R2);
  int R1_V = digitalRead(R1);

  if (L1_V == 1 && L2_V == 1 && ME_V == 1 && R2_V == 1 && R1_V == 1)  //1 1 1 1 1
  {
    LW();
    n=6;
  } else if (L1_V == 0 && L2_V == 0 && ME_V == 1 && R2_V == 0 && R1_V == 0)  //0 0 1 0 0
  {
    LW();
  } else if (L1_V == 0 && L2_V == 1 && ME_V == 0 && R2_V == 0 && R1_V == 0)  //0 1 0 0 0
  {
    XZ();
  } else if (L1_V == 0 && L2_V == 0 && ME_V == 0 && R2_V == 1 && R1_V == 0)  //0 0 0 1 0
  {
    XY();
  } else if (L1_V == 0 && L2_V == 0 && ME_V == 0 && R2_V == 0 && R1_V == 0)  //0 0 0 0 0
  {
    LW();
  }
}

状态机代码示例：

 switch (n) {
    case 0:
      {
        while (1) {
          jiansudai();
          Serial.println("减速带");
          if (n >= 4) {
            n = 3;
            Serial.println("改变的n");
            Serial.println(n);
            break;
          }
        }
      }
      break;
    case 3:
      {
        while (1) {
          caodi();
          Serial.println("草地");
          Serial.println(n);
          if (n >= 7) { 
            Serial.println(">=8");
            Serial.println(n);
            n = 4;
            break;
          }
        }
      }
      break;
    default:
      Serial.println("未知状态");
      break;
  }

2.代码烧录

下载Arduino IDE，安装后连接开发板，选择对应的开发板和端口，编写代码并上传

4.资源下载

资料包内容如下：

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三、经验教训

小车的结构一定要稳定，速度再快也得稳！重要的事情说三遍：稳定、稳定、稳定！轮子最好换成窄一点的，这样通过U型管道和方形隧道会更方便。比赛情况千变万化，可能会有大灯干扰，地形也可能和在学校模拟的时候不一样，所以一定要做好十足的准备！

总结

如果需要资料，可以通过上面的视频链接找到我的主页私信我，也可以直接私信我哦！
最后祝大家比赛顺利，小车一路畅通无阻！😁
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