国二，使用STC32G12K128 芯片为主控获得全国大学生电子设计竞赛国家二等奖

       7月初，我们开始了全国大学生电子设计大赛的备赛。经过分析比较，我们队伍最终选择了 STC32G12K128 单片机 作为主控芯片。该芯片最高支持 80MHz 主频，单周期指令运行效率高；同时集成 12 位 ADC、PWM、多个定时器及 UART 接口，资源丰富且开发友好，能够很好地满足本题所需的实时性与多外设并行处理需求。

      在备赛阶段，我们以 23 年E题作为训练题，重点掌握了 PWM 舵机驱动、外部中断捕获 、步进电机驱动等功能。将一些必要的模块函数封装好后，电赛比赛开始了。在众多题目中，我们选择了 E 题建议自动瞄准装置，该题要求实现自动巡线、激光笔打靶功能。自动巡线部分使用赛题要求的MSPM0G3507，激光打靶系统主要由 STC32G12K128 主控芯片、双自由度云台、激光发射电路及显示模块 组成。在选择云台方案时，我们考虑了两种方案，方案一采用舵机驱动，其优势在于扭矩性能突出，如MG996R等典型舵机可输出≥12 kg·cm的扭矩，具备较强的直接负载驱动能力，同时成本低廉（单价约为步进电机的1/3），且集成度较高。然而舵机存在精度不足的问题，机械死区约0.5°–1°，并受齿隙和温度漂移影响，定位偏差可达±2°。相比之下，方案二的步进电机驱动系统虽扭矩较小，但凭借128细分微步控制可实现0.045°的角分辨率，定位精度远优于舵机。综合考虑本项目对扭矩需求不高而对精度要求严格，最终选用方案二，即步进电机云台系统。在比赛中，我们充分发挥芯片的高速与资源优势，成功实现了目标检测、角度解算、自动瞄准与精确发射。

本系统以 STC32G12K128 为核心控制器，基于“目标检测—角度解算—步进电机转动—瞄准发射—状态反馈”闭环逻辑工作。

对于由两个步进电机构成的二维云台，激光笔固定于云台的正下方，此时激光笔相对于摄像头的坐标是固定的。

云台1控制X轴的运动，云台2控制Y轴的运动。假设云台1的角度为θ1，云台2的角度为θ2。云台的末端坐标为(x, y)。

步进云台我们采用双环控制，外环视觉定位（K230输出目标坐标）内环步进电机微步控制（STC32实现）

通过云台的运动，可以得到云台的坐标变化关系如下：

其中，L 是步进云台到屏幕的距离。这就是由两个步进电机构成的二维舵机云台的运动学模型。

3.视觉部分设计

4.控制工作流程

步进电机云台控制部分根据视觉传来的偏差转换为步进电机x y轴需运动的脉冲数进行控制，并通过增加编码器进行闭环控制防止丢步。

5.测试方法与数据结果分析

用数字万用表分别测试每条导线，看是否导通，有无断路和短路情况，看整个系统的地线是否都接在一起，看焊接点有没有虚焊等。装置可能会出现一些步进电机不转、抖动等故障，有可能是以下方面的问题：焊接不良、接线不正确或者接地电阻过大、 软件设计中参数设置不当、某个芯片已损坏。

依据上表显示该装置具备了循迹的能力，且具有自动瞄准的功能

竞赛是一个团队合作的过程，我们的项目涉及到多个方面的技术，每个成员都有自己的专长。通过有效的沟通和协调，我们能够将各自的专长融入项目中，最终实现了系统的功能目标。这让我们深刻认识到团队合作在技术项目中的重要性，尤其是在面对复杂的系统设计和开发时。