行空板无人驾驶系列课程 第1课：自动驾驶车道保持系统 简单

自动驾驶车道保持系统是一项引领未来交通领域的创新项目，旨在开发一种先进的技术解决方案，让车辆能够在道路上稳定行驶并保持在正确的车道内。该系统将为驾驶员提供更安全、舒适的驾驶体验，同时为道路安全和交通流畅性作出贡献。接下来，就使用巡线传感器来完成自动驾驶车道保持系统吧！

任务目标

小车通过巡线传感器，可以实现精准地巡线，让小车可以自主地在预定的地图上沿线路行驶。

知识点

1. 了解巡线传感器的工作原理

2. 掌握巡线传感器的使用方法

3. 掌握如何通过巡线传感器实现转向

材料清单

硬件准备：

软件使用：Mind+编程软件

下载地址：https://mindplus.cc/

课前准备

在开始正式学习之前，我们需要对行空板进行一些基础准备，确保系统和环境设置都正确。

1. 检查行空板系统固件版本

这套课程中，行空板使用的是专用固件，因此我们首先需要确认系统版本是否正确。查看方法如下：长按行空板“home”键，选择“6-查看系统信息”，查看当前系统版本是否为v0.3.5-0175_02，若一致，则说明固件设置正确！

这套课程中，行空板使用的是专用固件，因此我们首先需要确认系统版本是否正确。查看方法如下：长按行空板“home”键，选择“6-查看系统信息”，查看当前系统版本是否为v0.3.5-0175_02，若一致，则说明固件设置正确！

特别提示：

如果你购买的是行空板Maxbot无人驾驶套件，那么出厂时系统固件已经更新为指定版本，通常无需手动更新。

但如果你在“查看系统信息”时发现版本不一致或显示异常，请按照官方使用说明进行固件重新烧录，以确保课程程序正常运行。

2.设置Mind+编程环境

完成硬件检查后，我们需要配置编程软件 Mind+，确认软件版本在v1.8.0 RC3.0及以上。

Mind+下载地址：https://mindplus.cc

后续课程中，部分AI项目将调用以下用户库。为避免重复操作，推荐首次使用时一次性导入全部用户库。

numpy——https://gitee.com/kiki12345/maxbot_numpy

opencv——https://gitee.com/kiki12345/maxbot_opencv

audio——https://gitee.com/kiki12345/maxbot_audio

cnn——https://gitee.com/kiki12345/maxbot_cnn

电机——https://gitee.com/kiki12345/maxbot_motordriver

打开Mind+，切换到“Python模式”，在“用户库”的搜索框中，输入对应的链接进行搜索即可。例如，添加“numpy”库文件的操作方法，如下图。

所有库文件添加完成后，它们将统一出现在Mind+的“用户库”分类下，后续课程可直接调用，无需重复添加，如下图：

注意：其中“base64”库无需链接，直接在用户库中搜索关键词“base64”添加即可。

至此，行空板Maxbot无人驾驶小车的学习环境已全部就绪！你已经完成了出发前的所有准备，下一步就要进入正式编程之旅啦！

动手实践

小车要按照指定轨迹行驶，首先，需要如何使用巡线传感器，传感器检测到黑线和白线时，数值有什么不同。然后，分析巡线传感器检测到的数据，根据数据控制小车直行，左转、右转。下面，就从下面两个小任务来完成自动驾驶车道保持系统吧！

任务一：读取巡线传感器值

这个任务，主要是获取巡线传感器在检测到黑线和白线时，数值有什么不同。

任务二：小车巡线

通过分析巡线传感器检测到的数值，从而控制小车直行、左转、右转，让小车可以沿着地图上的指定黑线行驶。

任务一：读取巡线传感值

1. 硬件连接

这个巡线传感器是由3个独立的巡线传感器组合在一起，因此，每个巡线传感器是独立工作的。下面，将这三个巡线传感器分别连接P10、P11、P13这三个引脚。左侧巡线传感器—P10、中间巡线传感器—P11、右侧巡线传感器—P13。

2. 软件准备

（1）打开Mind+：按照下面的图示完成软件准备工作。

3. 编写程序

这个项目中要使用Pinpong库，因此，在“Python主程序开始”下，使用“pinpong初始化 板型自动识别 端口”指令，板型可以选择“自动识别”，也可以选择“行空板”，不输入端口号则自动识别。

巡线传感器分别连接在主板上的P10、P11、P13引脚，需要使用“pin初始化 引脚号 模式”指令，分别设置这几个引脚的模式为“数字输入”。

要获取巡线传感器检测到的值，使用“pin读数字值”指令，并修改该指令的对象名。

将获取的巡线传感器数值显示在行空板上，在“Python主程序开始”之下，使用“对象名 显示文字 在X Y 字号（）颜色”指令，分别新建左、中、右三个文本对象。

最后，使用“更新对象名 的文本内容参数为 ”指令，在“循环执行”指令中，修改对象名，并将内容参数更新为“读数字值”指令。

4. 程序运行

在上传程序之前，需要先对巡线传感器进行校准。打开小车电源，行空板初始化成功后，将巡线传感器放到地图的校准区域上，长按校准按钮，当巡线传感器上的蓝色LED闪烁三次后，完成校准。

校准完成后，可以简单地测试一下，将小车巡线传感器放到地图白色区域，巡线传感器的指示灯亮；将小车巡线传感器放到地图黑色区域，巡线传感器的指示灯全灭。

远程连接192.168.1.80，连接成功后，点击运行。将小车巡线传感器放到地图上的黑白不同区域，行空板上显示的数据也不一样。效果如下：

任务二：小车巡线

开始编程之前，先来分析一下，要让小车能沿着黑线行驶，巡线传感器会有哪些情况。当中间传感器检测到黑线，小车直行；当左侧传感器检测到黑线，车头偏右，小车左转；当右侧传感器检测到黑线，车头偏左，小车右转。

注意：3个巡线传感器一共有7种不同情况，这里只分析3种，其余的见知识园地。

2. 编写程序

在任务一程序的基础上，保留“pinpong初始化 板型自动识别 端口”和“pin初始化 引脚号 模式”指令，设置模式为“数字输入”。

接下来，使用“如果那么 执行 ”指令，对读取的巡线传感器数值进行判断。当“C读数字值”指令等于0时，说明中间巡线传感器检测到黑线，使用“电机（M1）以0速度”指令，设置左右两个电机以450的速度正转。

当小车右侧巡线传感器检测到黑线，中间传感器检测到白色时，说明小车的车头开始左偏了，就应该控制小车右转。使用逻辑“与”指令，判断“C读数字值”等于1，与“R读数字值”等于0，这两个条件是否成立，成立就使用“电机（M1）以0速度”指令，设置小车右转。

同样的，当小车左侧巡线传感器检测到黑线，中间传感器检测到白色时，说明小车的车头开始右偏了，就应该控制小车右左转。使用逻辑“与”指令，判断“C读数字值”等于1，“L读数字值”等于0，这两个条件是否成立，成立就使用“电机（M1）以0速度”指令，设置小车左转。

完整程序如下：

2. 程序运行

先将小车放在地图上，然后打开小车电源，等行空板初始化成功后。远程连接192.168.1.80，连接成功后，点击运行，小车将沿着地图上的黑线行驶。

知识园地

1. 了解巡线传感器的工作原理

我们使用的巡线传感器是由三个独立巡线传感器组合在一起的，每个巡线传感器检测头都有两个红外探头。一个探头用于红外发射，一个探头用于红外接收。

巡线传感器的工作原理是基于反射光的特性，在白色背景下，黑色的线路标记将反射较少的光，而白色的背景将反射更多的光，因此，在传感器检测到地面上的黑线时，输出0。反之，当巡线传感器检测到地面上的白色背景时，输出1。

2. 了解巡线传感器状态

三个巡线传感器可以组成以下7种不同的状态，状态分析如下：

3. 指令学习

挑战自我

巡线传感器状态中，有一种状态是三个巡线传感器都没检测到黑线。接下来，大家试一下在任务二程序的基础上添加一个小车停止的程序，当三个巡线传感器都没检测到黑线时，让小车停止。

提示：使用“与”指令，同时判断三个巡线传感器的状态。

整个课程中，都是使用pinpong库中的“pin 读数字值”指令。之前，我们获取数字传感器检测到的值使用的是行空板中的“读取数字引脚 ”指令，这个课程中获取巡线传感器的值，是否也可以使用这个指令呢？大家可以试一下哦～