简介：这份资源是2024年全国大学生电子设计竞赛H题自动驾驶小车系统的完整工程，面向备战电赛的本科生、需要项目实战练习的计算机与自动化专业学习者，以及做课程设计或毕业设计的学生。包内共144个文件，以84个.h头文件与38个.c源文件为核心，涵盖MPU6050姿态解算、CAN通信、定时器与Flash控制等驱动模块，另附原理图PDF、工程配置与烧录文件、少量图片和说明文档，压缩包约10.26MB，结构清晰便于按模块查阅。资源来自导师指导并通过评审的高分设计，评审分99分，代码完整可运行，初学者也能按图索骥完成搭建与调试。目前已有2190人学习下载，适合需要完整赛题方案、硬件原理参考与排错思路的读者直接复用与二次开发。

1. 2024电赛H题自动驾驶小车：从源代码到原理图的完整拆解

2024年电赛H题要求做一辆能自主循线、识别路标、避障停车的自动驾驶小车，很多队伍卡在“代码跑不通、原理图对不上、电机一给PWM就复位”这三件事上。我拿到这套“源代码+原理图”的资料后，第一反应不是直接烧录，而是先把工程拆成三层：感知层（灰度/摄像头）、决策层（状态机）、执行层（电机+舵机）。这套方案适合正在备战电赛、想复现一辆能跑完全程的小车、或者想搞懂“为什么我的车一进弯就冲出赛道”的嵌入式新手和熟手。核心不是代码有多长，而是原理图和源代码之间的引脚映射、定时器分配、中断优先级有没有对齐——这才是高分项目和“能跑就行”之间的分水岭。

2. 先看懂原理图：电源树、电机驱动和最小系统怎么连

2.1 电源树：为什么你的单片机一给电机就复位

电赛小车最常见的翻车现场：电机一启动，单片机就重启，串口疯狂打印乱码。根源不在代码，在电源树。常见做法是单节锂电池（3.7V）升压到5V给单片机和外设，电机直接吃电池电压。但电机堵转瞬间电流能到2A以上，电池电压被拉低到3V以下，升压芯片输入不足，5V输出跟着掉，单片机欠压复位。

正确的电源树应该分三路：电池→电机驱动VM（直接供）；电池→5V升压→单片机/灰度/编码器；5V→3.3V LDO→摄像头/OLED。关键参数：升压芯片选支持2A以上峰值电流的，比如TPS61088；5V和3.3V之间加磁珠或0Ω电阻隔离；电机驱动VM脚并一个470μF以上的电解电容，再并一个0.1μF陶瓷电容滤高频。

提示：原理图上电机驱动VM和单片机5V之间如果有共用走线，哪怕只有1cm，也要割断飞线。血泪经验：复位问题90%出在电源，不是代码。

2.2 TB6612电机驱动原理图：引脚映射和PWM频率

TB6612是电赛小车最常用的双路电机驱动，原理图连接不复杂，但引脚分配直接决定代码怎么写。典型接法：STM32的TIM1_CH1/CH2接PWMA/PWMB，GPIO接AIN1/AIN2/BIN1/BIN2，STBY接3.3V或GPIO拉高。关键参数：PWM频率建议10kHz~20kHz，太低电机会啸叫，太高驱动发热。ARR值按72MHz/10kHz=7200-1来设。

// TB6612 引脚定义（以STM32F103C8T6为例） #define MOTOR_A_PWM_TIM htim1 #define MOTOR_A_PWM_CH TIM_CHANNEL_1 #define MOTOR_A_IN1_PORT GPIOA #define MOTOR_A_IN1_PIN GPIO_PIN_4 #define MOTOR_A_IN2_PORT GPIOA #define MOTOR_A_IN2_PIN GPIO_PIN_5 #define MOTOR_B_PWM_TIM htim1 #define MOTOR_B_PWM_CH TIM_CHANNEL_2 #define MOTOR_B_IN1_PORT GPIOA #define MOTOR_B_IN1_PIN GPIO_PIN_6 #define MOTOR_B_IN2_PORT GPIOA #define MOTOR_B_IN2_PIN GPIO_PIN_7 #define STBY_PORT GPIOB #define STBY_PIN GPIO_PIN_0 // 电机方向控制：IN1=1, IN2=0 正转；IN1=0, IN2=1 反转 void Motor_Set(int16_t left, int16_t right) { // left/right 范围 -1000 ~ 1000 if (left >= 0) { HAL_GPIO_WritePin(MOTOR_A_IN1_PORT, MOTOR_A_IN1_PIN, GPIO_PIN_SET); HAL_GPIO_WritePin(MOTOR_A_IN2_PORT, MOTOR_A_IN2_PIN, GPIO_PIN_RESET); } else { HAL_GPIO_WritePin(MOTOR_A_IN1_PORT, MOTOR_A_IN1_PIN, GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(MOTOR_A_IN2_PORT, MOTOR_A_IN2_PIN, GPIO_PIN_SET); left = -left; } __HAL_TIM_SET_COMPARE(&MOTOR_A_PWM_TIM, MOTOR_A_PWM_CH, left); // 右轮同理，略 }

逻辑说明：先判断方向，再设PWM占空比。参数说明：left/right用有符号整数，绝对值映射到ARR值。注意STBY必须拉高，否则TB6612输出高阻，电机不转。常见坑：TIM1_CH1和CH2如果用了互补输出，要关掉死区，否则PWM波形不对。

2.3 最小系统板和灰度传感器接口

STM32F103C8T6最小系统板原理图里，BOOT0/BOOT1跳线、复位电路、晶振电路是基础。灰度传感器常见5路或8路，输出数字量或模拟量。数字量接GPIO，模拟量接ADC。关键：灰度传感器的供电必须和单片机同一5V轨，否则电平不匹配。如果灰度输出是5V，STM32是3.3V容忍，但长期跑建议加电平转换或分压。

3. 源代码架构：状态机、PID和中断怎么排

3.1 主状态机：循线、识别、避障、停车

电赛H题的逻辑不复杂，但状态切换要干净。常见做法是用一个enum定义状态，主循环里switch-case。状态包括：IDLE、LINE_FOLLOW、CROSS_DETECT、OBSTACLE_AVOID、STOP。每个状态有进入动作、运行动作、退出条件。

typedef enum { STATE_IDLE, STATE_LINE_FOLLOW, STATE_CROSS_DETECT, STATE_OBSTACLE_AVOID, STATE_STOP } CarState_t; CarState_t g_state = STATE_IDLE; void Car_Update(void) { switch (g_state) { case STATE_LINE_FOLLOW: // 读灰度，算偏差，PID输出到电机 LineFollow_Update(); // 如果检测到十字或路标，切状态 if (Gray_IsCross()) { g_state = STATE_CROSS_DETECT; } break; case STATE_CROSS_DETECT: // 直行通过十字，计时或编码器计数 Motor_Set(600, 600); if (Encoder_GetDistance() > 200) { // 200mm g_state = STATE_LINE_FOLLOW; } break; case STATE_OBSTACLE_AVOID: // 超声波或红外触发，转向避障 Avoid_Update(); break; case STATE_STOP: Motor_Set(0, 0); break; default: break; } }

逻辑说明：主循环每1ms调用一次Car_Update。参数说明：Encoder_GetDistance返回累计脉冲换算的毫米数，200mm是十字宽度经验值。注意状态切换时清PID积分项，否则会“带记忆”冲出去。

3.2 PID循线：位置式还是增量式，参数怎么整定

灰度循线用PD就够了，I项容易积分饱和。常见做法：位置式PD，偏差=当前灰度加权位置-中心位置。P决定响应速度，D抑制震荡。整定顺序：先P后D，P从0.5开始加，直到小车能跟着线走但有点抖，再加D到不抖。

typedef struct { float Kp; float Kd; float last_error; float output; } PD_t; PD_t g_pd = { .Kp = 1.2f, .Kd = 0.8f }; float LineFollow_Calc(int16_t *gray, uint8_t n) { // gray: 灰度传感器权重，比如 -3,-2,-1,0,1,2,3 float error = 0; float sum = 0; for (uint8_t i = 0; i < n; i++) { error += gray[i] * (i - (n-1)/2.0f); sum += gray[i]; } if (sum == 0) return 0; // 丢线 error /= sum; float d = error - g_pd.last_error; g_pd.output = g_pd.Kp * error + g_pd.Kd * d; g_pd.last_error = error; return g_pd.output; }

逻辑说明：加权平均算偏差，PD算输出。参数说明：Kp=1.2，Kd=0.8是5路灰度的经验值，8路要重新整定。注意丢线时保持上一次输出或减速，不要直接归零。

3.3 中断优先级：编码器和串口谁先谁后

编码器用外部中断或定时器编码器模式，串口用DMA+空闲中断。优先级：编码器>串口>定时器。如果编码器中断被串口打断，丢脉冲会导致里程计算错。常见做法：编码器用TIM的编码器模式，不占中断；串口用DMA接收，空闲中断里处理。

4. 避坑与排查：电赛小车最常见的5个翻车点

4.1 现象：电机一转，OLED花屏或复位

原因：电源耦合，电机电流冲击5V轨。 解决：电机VM和5V分开走线，VM并大电容，5V加LC滤波。

4.2 现象：灰度循线直道还行，弯道直接冲出去

原因：PWM频率太低（比如1kHz），电机响应滞后；或者PD的D太大，过弯时反向刹车。 解决：PWM提到10kHz以上，D减半，速度降30%。

4.3 现象：编码器读数跳变，里程忽大忽小

原因：编码器A/B相接线太长没屏蔽，或者中断里做了浮点运算。 解决：A/B相用双绞线，中断里只做计数，浮点放主循环。

4.4 现象：十字识别误判，直道也停车

原因：灰度阈值没动态校准，环境光一变就误判。 解决：上电时先扫一遍地面，取黑白阈值中间值，或者用归一化。

4.5 现象：烧录后电机不转，但代码能跑

原因：TB6612的STBY没拉高，或者PWM通道没启动。 解决：检查STBY电平，HAL_TIM_PWM_Start必须调用。

5. 进阶：用编码器+IMU做里程校准和弯道预测

5.1 编码器里程校准：轮径和脉冲数怎么标定

编码器脉冲数×轮周长/每圈脉冲=距离。但轮径有误差，常见做法：让小车直行1米，读编码器脉冲，反推轮径。公式：轮径 = 1000mm × 每圈脉冲 / (脉冲数 × π)。标定一次，写进代码。

// 里程标定：直行1000mm，记录脉冲数 float wheel_diameter_mm = 65.0f; // 初始值 uint32_t pulses_per_rev = 13 * 4 * 30; // 编码器线数×倍频×减速比 float distance_per_pulse = (3.14159f * wheel_diameter_mm) / pulses_per_rev; void Calibrate_Distance(uint32_t actual_pulses) { wheel_diameter_mm = 1000.0f * pulses_per_rev / (actual_pulses * 3.14159f); distance_per_pulse = (3.14159f * wheel_diameter_mm) / pulses_per_rev; }

逻辑说明：用实际脉冲反推轮径。参数说明：pulses_per_rev根据编码器手册算，13线×4倍频×30减速比=1560。

5.2 IMU弯道预测：陀螺仪提前打角

MPU6050读角速度，积分得偏航角。弯道时，陀螺仪比灰度早10~20ms感知到转向，可以提前给舵机或差速。常见做法：陀螺仪Z轴角速度>阈值时，PD的Kp临时加大20%。

注意：陀螺仪零漂要上电校准，否则直道会慢慢偏。

5.3 一个具体技巧：用串口波形调PID

调PID最怕盲调。用串口把偏差、输出、灰度值打到上位机，看波形。常见做法：每10ms发一帧，格式“error,output\n”，上位机用匿名科创或VOFA+。看波形调Kp/Kd，比猜快10倍。

我自己的习惯：每次改完PID，先用手推小车看波形，再上电跑。这样能分清是代码问题还是机械问题。希望帮到你。

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