【电子设计大赛】2023电子设计大赛C题通关指南-优快云博客

而发挥部分则进一步提高了难度，在完成基本要求的第二圈，规定甲车通过超车标志线后实现超车功能，并先于乙车抵达终点标志线，达成交替领跑，且这一圈行驶时间也要尽量短。继续行驶第三圈和第四圈，依旧要交替领跑，时间同样越短越好。甚至还要求在完成上述功能后，重新设定甲车起始位置（在离起点标志线前进方向 40cm 范围内任意设定），再次实现甲、乙两车四圈交替领跑功能，行驶时间还是追求最短。

这道题看似只是简单的小车行驶任务，实则涉及到多方面的技术挑战，比如小车的运动控制、传感器应用、通信技术以及高效的算法设计等等。接下来，我们就一起深入解析如何攻克这道充满挑战的赛题。

二、任务难点剖析

在完成 2023 电子设计大赛 C 题的过程中，无论是硬件搭建还是软件编程，都面临着诸多挑战。

硬件选型就是第一个需要攻克的难题。在选择控制器时，市场上芯片琳琅满目，像常见的 51 单片机、STM32 系列以及 Arduino 等，每种都有其独特的性能和特点。51 单片机价格亲民、结构简单，对于初学者来说容易上手，但其处理速度相对较慢，资源也比较有限，在处理复杂任务时可能会力不从心；STM32 系列则凭借高性能、丰富的外设和强大的处理能力脱颖而出，能很好地满足智能小车对实时性和多功能的要求，不过其开发难度也相对较高，需要开发者具备扎实的知识储备；Arduino 以其简单易用、丰富的库函数著称，能快速搭建原型系统，但在一些对性能要求极高的场景下，可能无法完全胜任。

电机的选择同样至关重要，直流电机、步进电机各有千秋。直流电机结构简单、成本较低，能提供较大的扭矩，在一些对速度和扭矩要求不是特别精准的场景中应用广泛；而步进电机则以其精确的位置控制和转速控制能力见长，能按照设定的脉冲数精确转动相应的角度，常用于对位置精度要求较高的设备中。但步进电机的价格相对较高，控制也更为复杂。

传感器的选型也不容忽视，寻迹传感器要能精准地识别跑道线，避障传感器得及时发现前方的障碍物。以常见的红外传感器和超声波传感器为例，红外传感器利用红外线反射原理来检测物体，具有响应速度快、成本低的优点，但它的检测距离相对较短，且容易受到环境光线的干扰；超声波传感器则通过发射和接收超声波来测量距离，检测范围较大，受环境光线影响小，然而其测量精度会受到温度、湿度等环境因素的影响，并且在检测较小物体时可能会出现误差。

两车通信也是一大挑战。在比赛中，甲、乙两车需要实时交换信息，以实现交替超车领跑功能。常用的通信方式有蓝牙、Wi-Fi、射频等。蓝牙通信操作简便、功耗较低，适用于短距离的数据传输，但它的数据传输速率相对较慢，抗干扰能力也较弱；Wi-Fi 通信速度快、传输距离较远，能满足大数据量的传输需求，不过其功耗较高，且在复杂环境下可能会出现信号不稳定的情况；射频通信则具有传输距离远、抗干扰能力强的优势，但它的通信协议相对复杂，开发难度较大。如何在众多通信方式中选择一种既能满足数据传输要求，又能适应比赛环境的方式，是参赛选手需要深入思考的问题。

程序逻辑控制更是整个任务的核心难点。要实现两车交替超车领跑，程序需要精确地控制小车的启动、加速、减速、转弯以及超车时机。这就要求开发者具备良好的算法设计能力和逻辑思维能力。在设计算法时，需要充分考虑各种因素，如小车的速度、位置、加速度、跑道的形状和长度等。例如，可以采用 PID 控制算法来精确控制小车的速度和转向，通过不断调整控制参数，使小车能够稳定地行驶在跑道上。但 PID 控制算法的参数调整较为复杂，需要根据实际情况进行反复调试和优化。

同时，程序还需要处理各种异常情况，如传感器故障、通信中断等。当传感器出现故障时，程序需要及时检测到并采取相应的措施，如切换备用传感器或采用预设的应急策略，以确保小车能够继续运行；当通信中断时，两车之间的协调就会受到影响，程序需要具备一定的容错能力，能够在通信恢复后迅速恢复正常的运行状态。

三、系统方案设计

（一）硬件模块选择

控制模块：控制模块作为整个智能小车的核心大脑，其选型至关重要。在众多可选方案中，51 单片机以其简洁的结构和较低的成本，成为初学者踏入单片机领域的首选，它就像是一位基础扎实的新手伙伴，能帮助我们理解单片机的基本原理和操作。但当面对智能小车这种对实时性和处理能力要求较高的复杂任务时，51 单片机就显得有些力不从心了，就如同让一位新手去完成高难度的任务，可能会出现各种问题。STM32 系列单片机则凭借其高性能的 Cortex-M 内核，犹如一位经验丰富的高手，能够轻松应对复杂的计算和控制任务，丰富的外设资源更是为其增色不少，使得开发者在设计过程中能够更加灵活地实现各种功能。Arduino 以其简单易用的特点，让没有深厚编程基础的爱好者也能轻松上手，快速搭建起原型系统，就像一个便捷的工具包，能快速实现基本功能。然而，在追求极致性能的电子设计大赛中，Arduino 的性能短板就逐渐显现出来。综合考虑智能小车的任务需求和开发难度，STM32 系列单片机凭借其强大的性能和丰富的资源，成为了控制模块的最佳选择，它能够确保小车在复杂的跑道环境中稳定、高效地运行，精确地执行各种动作指令。

电源模块：电源模块为整个系统提供稳定的电力支持，是智能小车运行的能量源泉。常见的电源方案有多种，线性稳压电源就像一位稳定的供应者，输出电压稳定，纹波小，能为对电源质量要求较高的芯片和模块提供纯净的电力，但其转换效率较低，在将高电压转换为低电压时，会有较多的能量以热能的形式损耗掉，就如同一个不太节能的设备，会消耗较多的能源。开关稳压电源则像是一位高效的节能者，转换效率高，能够在不同的输入电压下稳定工作，通过快速的开关动作来调整输出电压，大大减少了能量的损耗，特别适合为需要较大电流的电机等模块供电。电池供电方案中，锂电池以其高能量密度、长使用寿命和可重复充电的特点，成为了智能小车的理想电源选择，它就像一个持久耐用的能量库，能够为小车提供长时间的稳定电力，让小车能够在比赛中持续运行。在实际应用中，需要根据系统的功耗需求和成本预算，选择合适的电源模块和电池类型，以确保系统能够稳定运行，同时尽可能降低功耗和成本。

小车车体：小车车体就像是智能小车的骨架，承载着各个硬件模块，其结构和性能对小车的运行有着重要的影响。自行设计制作小车车体，就像是一场充满挑战的 DIY 之旅，能够根据自己的创意和需求进行个性化的设计，充分发挥自己的动手能力和创造力。但这个过程也充满了困难，需要精确地测量车身重量和平衡，精心控制小车行驶的路线和转弯的力矩及角度，就如同搭建一个精密的机械模型，每一个细节都至关重要，否则可能会导致小车运行不稳定，甚至无法正常行驶。购买成品车模则像是选择了一个成熟的解决方案，具有完整的车架和车轮，其左右两轮的转动动轴在电机的驱动下可精确调整转弯角度，就像一辆经过精心调校的赛车，能够稳定地行驶在各种赛道上。车模装配紧凑，使得各种所需电路的安装十分方便，看起来也比较美观，能够大大节省制作时间和精力，让开发者能够将更多的精力放在系统的功能实现和优化上。综合考虑制作难度和性能需求，购买成品车模是一个更为明智的选择，能够为智能小车的开发提供一个良好的基础。

电机模块：电机模块是智能小车的动力来源，其性能直接影响着小车的速度和运动控制精度。直流电机结构简单，成本较低，就像一位经济实惠的动力提供者，能够为小车提供较大的扭矩，使其能够轻松地克服各种阻力，在一些对速度和扭矩要求不是特别精准的场景中应用广泛，比如一些简单的玩具小车。但直流电机的转速和位置控制精度相对较低，难以满足智能小车对精确运动控制的需求，就如同一个不太精准的执行者，可能会导致小车的行驶轨迹不够精确。步进电机则以其精确的位置控制和转速控制能力见长，能够按照设定的脉冲数精确转动相应的角度，就像一位精准的舞者，能够精确地控制自己的动作，常用于对位置精度要求较高的设备中，如 3D 打印机的喷头移动控制。然而，步进电机的价格相对较高，控制也更为复杂，需要专门的驱动芯片和控制算法，就像一个高端的设备，需要更多的投入和技术支持。在智能小车的设计中，为了实现精确的运动控制，通常会选择直流电机搭配编码器的方案，编码器就像是电机的 “眼睛”，能够实时反馈电机的转速和位置信息，通过与控制器的配合，实现对电机的精确控制，让小车能够按照预定的路线和速度稳定行驶。

（二）软件设计思路

整体软件架构采用模块化设计理念，就像搭建一座高楼，将整个软件系统分解为多个功能独立的模块，每个模块负责完成特定的任务，如主程序模块负责系统的初始化和整体流程控制，就像大楼的总设计师，统筹规划整个工程的进度和方向；中断服务程序模块则负责处理紧急事件，如传感器数据的快速读取和处理，就像大楼的应急响应小组，能够在紧急情况下迅速做出反应。这样的设计使得软件结构清晰，易于维护和扩展，就像一个有序的团队，每个成员都清楚自己的职责，能够高效地协作完成任务。

主程序流程首先进行系统的初始化工作，包括硬件设备的初始化，如设置控制器的寄存器、初始化电机驱动芯片等，就像为一场比赛做好准备工作，调试好各种设备，确保它们能够正常运行；通信模块的初始化，建立起两车之间稳定的通信连接，就像搭建起两座城市之间的桥梁，确保信息能够顺畅传递；传感器的校准，保证传感器采集的数据准确可靠，就像校准测量仪器，确保测量结果的准确性。初始化完成后，进入主循环，在主循环中，不断读取传感器数据，如寻迹传感器检测跑道线的位置信息，避障传感器检测前方障碍物的距离信息等，根据这些数据判断小车的当前状态，就像司机通过观察路况来决定驾驶策略。然后根据小车的状态和预设的逻辑，控制小车的运动，如加速、减速、转弯等，就像司机根据路况操作方向盘和油门刹车。同时，主程序还负责与另一辆小车进行通信，交换位置、速度等信息，以实现交替超车领跑的功能，就像两位车手在比赛中通过对讲机交流，调整比赛策略。

中断服务程序在系统中起着至关重要的作用，它能够在特定事件发生时及时响应，确保系统的实时性和稳定性。例如，当传感器触发中断时，中断服务程序会立即暂停主程序的执行，优先处理传感器数据，快速读取传感器的值，并进行相应的处理，如当避障传感器检测到前方有障碍物时，中断服务程序会迅速通知主程序，主程序根据情况控制小车采取避障措施，避免碰撞。在处理完中断事件后，中断服务程序会恢复主程序的执行，就像在紧急情况处理完后，迅速回到正常的工作流程。

实现小车各种动作逻辑的关键在于精确的算法设计和参数调整。以 PID 控制算法为例，它通过对小车的速度、位置等反馈信息进行计算，调整控制量，使小车能够稳定地行驶在跑道上，就像一个智能的导航系统，根据车辆的实时位置和目标位置，不断调整行驶方向和速度。在实现超车功能时，需要根据两车的位置、速度和跑道信息，精确计算超车的时机和路径，确保超车过程安全、顺利，就像一位经验丰富的赛车手，在合适的时机选择最佳的超车路线。同时，还需要考虑各种异常情况的处理，如传感器故障、通信中断等，通过预设的应急策略，确保小车在遇到异常时能够继续运行，不至于失控，就像为车辆配备了备用系统，在主系统出现故障时能够继续工作。

四、关键代码实现

（一）核心功能代码片段展示

寻迹功能：寻迹功能是智能小车沿着跑道行驶的关键，它依赖于传感器对跑道线的检测。以常见的红外寻迹传感器为例，下面是一段简单的寻迹功能代码（以 C 语言为例，基于 STM32 单片机）：

// 定义寻迹传感器引脚

#define TRACKING_SENSOR_LEFT GPIO_Pin_0

#define TRACKING_SENSOR_RIGHT GPIO_Pin_1

// 定义GPIO端口

#define TRACKING_GPIO_PORT GPIOC

// 初始化寻迹传感器引脚

void TrackingSensor_Init(void) {

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = TRACKING_SENSOR_LEFT | TRACKING_SENSOR_RIGHT;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

GPIO_Init(TRACKING_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

}

// 获取寻迹传感器状态

uint8_t GetTrackingSensorState(void) {

uint8_t state = 0;

if (GPIO_ReadInputDataBit(TRACKING_GPIO_PORT, TRACKING_SENSOR_LEFT) == 0) {

state |= 0x01;

}

if (GPIO_ReadInputDataBit(TRACKING_GPIO_PORT, TRACKING_SENSOR_RIGHT) == 0) {

state |= 0x02;

}

return state;

}

在这段代码中，首先通过TrackingSensor_Init函数初始化了寻迹传感器所连接的 GPIO 引脚，将其设置为浮空输入模式，以便准确读取传感器的信号。GetTrackingSensorState函数则用于获取传感器的状态，通过读取引脚的电平状态来判断小车是否偏离跑道线。如果左边传感器检测到黑线（电平为低），则state的最低位被置 1；如果右边传感器检测到黑线，则state的次低位被置 1。通过返回的state值，主程序可以根据不同的状态来控制小车的转向，确保小车始终沿着跑道行驶。

2. 避障功能：避障功能是保障智能小车在行驶过程中安全的重要功能，超声波传感器是常用的避障传感器之一。以下是基于超声波传感器的避障功能代码：

// 定义超声波传感器引脚

#define ULTRASONIC_TRIGGER GPIO_Pin_2

#define ULTRASONIC_ECHO GPIO_Pin_3

#define ULTRASONIC_GPIO_PORT GPIOD

// 初始化超声波传感器引脚

void UltrasonicSensor_Init(void) {

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE);

// 配置触发引脚为推挽输出

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ULTRASONIC_TRIGGER;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(ULTRASONIC_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

// 配置回波引脚为浮空输入

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ULTRASONIC_ECHO;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

GPIO_Init(ULTRASONIC_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

}

// 获取超声波传感器测量的距离

float GetUltrasonicDistance(void) {

float distance;

uint32_t time_start, time_end;

// 发送触发信号

GPIO_SetBits(ULTRASONIC_GPIO_PORT, ULTRASONIC_TRIGGER);

delay_us(10);

GPIO_ResetBits(ULTRASONIC_GPIO_PORT, ULTRASONIC_TRIGGER);

// 等待回波信号

while (GPIO_ReadInputDataBit(ULTRASONIC_GPIO_PORT, ULTRASONIC_ECHO) == 0);

time_start = micros();

while (GPIO_ReadInputDataBit(ULTRASONIC_GPIO_PORT, ULTRASONIC_ECHO) == 1);

time_end = micros();

// 计算距离

distance = (time_end - time_start) * 0.034 / 2;

return distance;

}

这段代码中，UltrasonicSensor_Init函数初始化了超声波传感器的触发引脚和回波引脚，触发引脚设置为推挽输出模式，用于发送触发信号；回波引脚设置为浮空输入模式，用于接收回波信号。GetUltrasonicDistance函数实现了测量距离的功能，通过发送一个短暂的触发信号，然后等待回波信号的到来，记录信号发送和接收的时间差，根据声速和时间差计算出小车与障碍物之间的距离，并返回该距离值。主程序可以根据这个距离值来判断是否需要采取避障措施，如减速、转向等。

3. 超车功能：超车功能是本次赛题的关键功能之一，需要精确控制小车的速度和时机。以下是一个简单的超车功能实现思路的代码框架：

// 假设已经定义了速度控制函数SetMotorSpeed

// 定义超车标志位

volatile uint8_t overtake_flag = 0;

// 处理超车逻辑

void Overtake_Process(void) {

if (overtake_flag == 1) {

// 前车减速

SetMotorSpeed(FRONT_CAR_LEFT_MOTOR, FRONT_CAR_SLOW_SPEED);

SetMotorSpeed(FRONT_CAR_RIGHT_MOTOR, FRONT_CAR_SLOW_SPEED);

// 后车加速

SetMotorSpeed(REAR_CAR_LEFT_MOTOR, REAR_CAR_FAST_SPEED);

SetMotorSpeed(REAR_CAR_RIGHT_MOTOR, REAR_CAR_FAST_SPEED);

// 检测超车是否完成

if (IsOvertakeCompleted()) {

overtake_flag = 0;

// 恢复正常速度

SetMotorSpeed(FRONT_CAR_LEFT_MOTOR, FRONT_CAR_NORMAL_SPEED);

SetMotorSpeed(FRONT_CAR_RIGHT_MOTOR, FRONT_CAR_NORMAL_SPEED);

SetMotorSpeed(REAR_CAR_LEFT_MOTOR, REAR_CAR_NORMAL_SPEED);

SetMotorSpeed(REAR_CAR_RIGHT_MOTOR, REAR_CAR_NORMAL_SPEED);

}

在这个代码框架中，通过一个全局变量overtake_flag来标识是否需要超车。当overtake_flag被置 1 时，进入超车逻辑，前车减速，后车加速。IsOvertakeCompleted函数用于检测超车是否完成，当检测到超车完成后，将overtake_flag清零，并将两车速度恢复到正常速度。实际应用中，SetMotorSpeed函数需要根据电机驱动芯片的控制方式来实现，IsOvertakeCompleted函数则需要结合传感器数据（如两车之间的距离、位置等）来判断超车是否完成。

4. 通信功能：两车之间的通信是实现交替超车领跑的关键，以蓝牙通信为例，下面是一段简单的通信初始化和数据发送接收代码：

// 假设使用串口1进行蓝牙通信

#define USARTx USART1

#define USARTx_CLK RCC_APB2Periph_USART1

#define USARTx_TX_PIN GPIO_Pin_9

#define USARTx_RX_PIN GPIO_Pin_10

#define USARTx_GPIO_PORT GPIOA

// 初始化蓝牙通信串口

void Bluetooth_Init(void) {

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(USARTx_CLK | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

// 配置TX引脚为复用推挽输出

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = USARTx_TX_PIN;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_Init(USARTx_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

// 配置RX引脚为浮空输入

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = USARTx_RX_PIN;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

GPIO_Init(USARTx_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

// 配置串口参数

USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;

USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;

USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;

USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;

USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

USART_Init(USARTx, &USART_InitStructure);

USART_Cmd(USARTx, ENABLE);

}

// 发送数据

void Bluetooth_SendData(uint8_t *data, uint16_t length) {

for (uint16_t i = 0; i < length; i++) {

while (USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);

USART_SendData(USARTx, data[i]);

}

// 接收数据

uint8_t Bluetooth_ReceiveData(void) {

while (USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_RXNE) == RESET);

return USART_ReceiveData(USARTx);

}

在这段代码中，Bluetooth_Init函数用于初始化蓝牙通信所使用的串口，配置串口的波特率、数据位、停止位、校验位等参数，同时配置串口的 TX 和 RX 引脚。Bluetooth_SendData函数用于发送数据，通过循环检查串口发送缓冲区是否为空，当缓冲区为空时，将数据发送出去。Bluetooth_ReceiveData函数用于接收数据，通过等待串口接收中断标志位，当接收到数据时，从接收缓冲区中读取数据并返回。通过这些函数，两车可以实现数据的交换，如速度、位置、超车信号等，从而协调完成交替超车领跑的任务。

（二）代码优化思路

算法优化：在实现智能小车的各种功能时，选择合适的算法至关重要。例如，在路径规划算法中，A算法是一种常用的启发式搜索算法，它通过评估函数来选择最优的路径。在本次赛题中，如果需要小车在复杂的跑道环境中寻找最优行驶路径，可以考虑使用 A算法。该算法的核心思想是结合了 Dijkstra 算法的广度优先搜索和贪心算法的最佳优先搜索，通过一个启发函数来估计从当前节点到目标节点的代价，从而优先搜索代价较小的路径。相比传统的深度优先搜索或广度优先搜索算法，A * 算法能够更快地找到最优解，减少搜索的时间和空间复杂度。在避障算法中，动态窗口法（Dynamic Window Approach）是一种有效的方法。它考虑了机器人的运动学和动力学约束，通过在速度空间中搜索可行的速度组合，选择能够使机器人在避免碰撞的同时朝着目标前进的最佳速度。在实际应用中，可以根据小车的实际参数和传感器数据，对动态窗口法进行适当的调整和优化，以提高避障的效果和效率。

内存管理优化：在嵌入式系统中，内存资源是有限的，合理的内存管理对于提高代码的稳定性和运行效率至关重要。尽量减少全局变量的使用，过多的全局变量会占用大量的静态内存空间，并且可能导致代码的可读性和可维护性下降。可以将一些只在特定函数中使用的变量定义为局部变量，这样在函数执行结束后，这些变量所占用的内存会被自动释放。对于动态内存分配，要谨慎使用malloc和free函数。在使用malloc分配内存后，一定要检查返回值是否为NULL，以防止内存分配失败导致的程序崩溃。在不再使用动态分配的内存时，要及时调用free函数释放内存，避免内存泄漏。可以采用内存池（Memory Pool）技术，预先分配一块较大的内存空间，然后在需要时从内存池中分配小块内存，使用完毕后再将其归还到内存池。这样可以减少内存碎片的产生，提高内存的使用效率，同时也能减少malloc和free函数的调用次数，提高程序的运行速度。

代码结构优化：良好的代码结构可以提高代码的可读性、可维护性和可扩展性。采用模块化编程思想，将不同的功能模块划分成独立的函数或文件。例如，将寻迹功能、避障功能、超车功能等分别封装成独立的模块，每个模块有自己的初始化函数、执行函数和数据结构。这样在修改或扩展某个功能时，只需要关注对应的模块，而不会影响到其他部分的代码。使用注释来解释代码的功能、逻辑和关键步骤，特别是对于一些复杂的算法和逻辑，注释能够帮助开发者更好地理解代码的意图。同时，要注意注释的准确性和及时性，避免注释与代码实际功能不符的情况。遵循代码规范，包括变量命名、缩进、代码布局等方面。统一的代码规范可以使代码看起来更加整洁、易读，也便于团队协作开发。例如，变量命名采用有意义的英文单词或缩写，遵循驼峰命名法或下划线命名法；代码缩进采用固定的空格数或制表符，使代码层次清晰。

减少冗余代码：在编写代码过程中，要避免出现冗余代码，即重复的代码片段。如果发现有多处相同或相似的代码，可以将其提取出来，封装成一个独立的函数或宏定义。这样不仅可以减少代码量，还便于维护和修改。例如，在控制小车电机的正反转和速度调节时，如果有多个地方需要设置电机的 PWM 值，可以将设置 PWM 值的代码封装成一个函数，在需要时调用该函数即可，而不需要在每个地方都重复编写设置 PWM 值的代码。对于一些条件判断语句，如果在多个地方出现相同的条件判断，可以将其提取出来，通过函数或宏定义来实现，这样可以使代码更加简洁，同时也能减少出错的概率。例如，判断小车是否到达超车标志线的条件判断，可以封装成一个函数IsOvertakeLineReached，在超车逻辑中直接调用该函数，而不需要在每个涉及超车判断的地方都重复编写判断条件。

五、经验与建议

在参赛过程中，时间管理尤为重要，就像一场紧张的赛跑，合理规划时间能让我们在有限的时间内发挥出最大的潜力。从备赛阶段开始，就要制定详细的时间计划，将硬件搭建、软件编程、调试优化等各个环节分配好时间。例如，在备赛初期，可以安排一周时间进行硬件选型和采购，确保硬件设备按时到位。在比赛过程中，要严格按照计划执行，避免因某个环节拖延而影响整个进度。如果在硬件搭建过程中遇到问题，不要花费过多时间在一个小细节上，可以先标记下来，继续进行后续工作，等有时间再回过头来解决。同时，要预留一定的时间用于整体调试和优化，以确保系统的稳定性和性能。

团队协作也是取得好成绩的关键，一个团结协作的团队就像一部高效运转的机器，每个成员都发挥着不可或缺的作用。在团队组建时，要选择具有不同技能和优势的成员，比如有人擅长硬件设计，有人精通软件编程，有人则在调试和测试方面经验丰富。在分工时，要根据成员的特长合理安排任务，明确每个人的职责，避免出现职责不清导致的工作推诿或重复劳动。例如，硬件工程师负责硬件电路的设计、搭建和调试，确保硬件设备的正常运行；软件工程师专注于程序的编写和优化，实现小车的各种功能；而调试人员则负责对整个系统进行测试和优化，及时发现并解决问题。在团队协作过程中，要保持良好的沟通，定期进行交流和讨论，分享各自的进展和遇到的问题，共同寻找解决方案。可以每天安排一次简短的会议，让每个成员汇报当天的工作情况和遇到的困难，大家一起讨论解决方案。同时，要尊重团队成员的意见和建议，充分发挥每个人的创造力，共同推动项目的进展。

调试技巧对于解决问题、提高系统性能至关重要。在硬件调试方面，要善于使用各种工具，如万用表、示波器等，对电路进行检测和分析。当硬件出现故障时，首先要检查电源是否正常，各个芯片和模块的供电是否稳定。可以使用万用表测量电源电压，确保其在正常范围内。然后，检查电路连接是否正确，是否存在虚焊、短路等问题。如果发现某个芯片或模块工作异常，可以使用示波器观察其输入输出信号，判断是否存在信号丢失、干扰等问题。在软件调试方面，要充分利用调试工具，如调试器、串口助手等，对程序进行单步调试和跟踪。在程序中设置断点，逐步执行程序，观察变量的值和程序的执行流程，找出问题所在。同时，要善于利用日志记录功能，将程序运行过程中的关键信息记录下来，以便在出现问题时进行分析和排查。例如，在小车运行过程中，记录下传感器的数据、小车的速度、位置等信息，当小车出现异常时，可以通过分析这些日志信息，找出问题的原因。

六、总结与展望

回顾 2023 电子设计大赛 C 题，从对题目的深入剖析，到硬件选型、软件设计以及关键代码的实现，每一个环节都充满了挑战与收获。通过这次解析，我们不仅掌握了智能小车设计的关键技术，更对电子设计领域有了更深刻的理解和认识。

在这个过程中，我们学会了如何在众多硬件选项中选择最适合的方案，如何通过精妙的软件设计实现复杂的功能逻辑，以及如何运用代码将我们的想法转化为实际的运行程序。同时，时间管理、团队协作和调试技巧等方面的经验也将成为我们未来在电子设计道路上的宝贵财富。

电子设计领域始终在不断发展，新的技术和理念层出不穷。希望大家能以此次对 C 题的探索为起点，继续保持对电子设计的热情和好奇心，不断学习新的知识和技能。在未来的电子设计项目中，勇于尝试新的方法和技术，不断提升自己的能力。相信在这个充满创新和机遇的领域里，大家都能创造出更加出色的作品，为电子技术的发展贡献自己的力量。