一、模塊概述

適配廣、調節靈、記憶準、好安裝

我們基于CW32L010芯片設計的5路智能巡線模塊，從實用性出發，解決了傳統巡線模塊的諸多痛點。

適用于各種地圖、各種顏色的線：通過可見光發射與光敏三極管接收的組合設計，能精準區分黑線、白線、綠線、紅線、藍線......；即使輕微抖動（如手持時），也能穩定識別，避免誤判。比賽地圖識別率高達95%以上。

一次校準，長期生效：校準后的數據會被模塊永久記錄，斷電再上電無需重復操作。一張地圖校準完成后，后續使用全程免校準，省心又高效。

適配所有智能小車：自帶萬能安裝孔位結構，支持各種間距的安裝，無論你想安裝在什么樣的小車或是機器人上面，都能輕松勝任。

開源智能硬件：原理圖開源，程序源代碼公開，注釋清晰。所有參數清楚明白，可以按自己的需求，隨便修改。不但可以當模塊使用，還可以當嵌入式開發板來學習。

CW32L010芯片的主要特點：

CW32L010是武漢芯源半導體有限公司推出的基于ARM Cortex-M0+內核的超低功耗MCU，主頻高達48MHz，工作電壓寬達1.62V~5.5V，適用溫度范圍-40℃~85℃。其主要特點包括：

存儲與性能：集成64KB Flash（數據保持25年）和4KB SRAM，支持高實時性應用。

超低功耗：待機電流僅0.3μA（常溫），85℃高溫下漏電低至1.2μA，支持Sleep/DeepSleep模式。

高安全性：獨創指令總線保護機制，可隔離敏感代碼區域，防止黑客通過數據總線竊取核心算法。

12位ADC：2MSPS采樣率，16路輸入。IO為全ADC口，使用方便。

高級定時器支持6對互補PWM輸出及移相功能。

雙UART（支持LIN/RS485）、SPI、I2C等接口。

高精度RTC（補償精度0.060ppm） 。

高可靠性：通過±600mA閂鎖測試（行業平均3-6倍），增強抗干擾能力 。

二、基本操作說明

1.模塊安裝

通過銅螺柱、螺絲、萬能安裝孔位，安裝在小車上，建議安裝高度：5路LED燈底部離地圖面1~2CM。

傳統比較器的模塊，對安裝高度和水平都有很高要求。我們這個模塊，智能識別，對安裝無特別要求，螺絲連接擰穩定就好。

安裝示意圖見模塊接線節。

2.模塊接線

（1）模塊的供電

為了保持良好的識別效果，建議使用5V供電！

從主板的5V、GND連接到模塊H1或H2插頭上的5V、GND。

模塊內置二極管，接反電源燈不亮，不會燒壞板子。

如果接上電源，LED不發光，請檢查電源供電是否正確，接線有沒有反？

模塊輸入電壓：DC 3.3~5.5V，要求供電側最大輸出功率要達到200mA。

模塊支持輸出TX的LED的電源關斷功能，需要自行修改源代碼。

隱藏彩蛋：TX開關功能，也可以擴展為光通信、光調制等功能，也可以關斷發射，采集環境光強，以采取不同的控制判別策略，可有效增強模塊的抗干擾能力，需要自行修改源代碼。

（2）模塊與主控MCU的連接

模塊的輸出接頭H1的CH1~CH5，依次連接到小車控制板或主控MCU的對應IO接口。

對應的探頭壓在黑線上，是輸出高電平！

注意：模塊供電是5V時，輸出高電平也是5V。連接STM32時，必須連接到5V電平兼容接口！不然要燒主控MCU！

隱藏彩蛋：如果連接到不支持5V電平的MCU，請將模塊的CH1~CH5通道的IO輸出模式配置為：OC（集電極開漏模式）的輸出模式。然后在MCU側的IO配置中，請配置為上拉輸入模式。

3.第一次使用校準

用戶拿到模塊，首先參照上面第1、2節安裝好模塊，并連接好供電線，就可進入第一次使用的校準模式了。

注意：必須要先安裝到車體上，再開始校準！不建議用手拿著模塊進行校準。

具體操作如下：

模塊上電，下面尋線的5顆發射燈發光，中間的五路指示燈開始閃爍，表示模塊已經進入“校準狀態”。

把五路LED燈放在圖紙上空白干凈的區域（非黑線區），參考第2節模塊接線處的圖片。

短按一下模塊上的校準按鍵，開始進行校準，校準時，五路指示燈會長亮約1秒，此時請勿觸動車體及模塊！

校準結束，指示燈快閃2次后熄滅，表示校準完成。

可以把CH1~5路燈分別置于黑線上，看對應通道的輸出指示燈是否亮起？如果在空白區域燈滅，在黑線區亮起，則校準成功。

如果校準不成功，可以長按校準鍵，重新校準。（具體操作參見下一節）

4.后續使用的再次校準

當用戶采用不同地圖時，或者小車所在的光的環境發生了明顯的變化，或其他原因，導致循線指示不準確時，均需要對尋跡模塊進行再次校準：

在模塊上電狀態時，長按校準按鍵（>1秒），五路指示燈開始閃爍，表示模塊已經進入“校準狀態”。

在指示燈閃爍時，再次長按校準按鍵，可以退出校準模式。此時原校準數據不會改變。

把五路LED燈放在圖紙上空白干凈的區域（非黑線區），參考第2節模塊接線處的圖片。

短按一下模塊上的校準按鍵，開始進行校準，校準時，五路指示燈會長亮約1秒，此時請勿觸動車體及模塊！

校準結束，指示燈快閃3次后熄滅，表示校準完成。

可以把CH1~5路燈分別置于黑線上，看對應通道的輸出指示燈是否亮起？如果在空白區域燈滅，在黑線區亮起，則校準成功。

如果校準不成功，可以長按校準鍵，重新校準。

如果反復校準，均不能準確識別需要循線的線條，請檢查地圖是否沒鋪平（有較大折疊），是否有污漬等。如果還是不行，請看下述第四章，高級操作。

三、工作原理簡介

1.硬件原理

模塊的發射（TX）為高亮度白光LED，接收（RX）為光敏三極管。

當模塊處在地圖的空白區域（通常為白色），TX白光，經過白色區域時，光線幾乎都反射到了接收RX，RX光敏三極管幾乎全開通，此時對應的CH1~5的測試點位置的電壓就較低，接近0.2V。

當經過黑色線條時，線條會吸引大部分光線，RX光敏三極管上接收的光線較少，此時RX幾乎不開通，對應的CH1~5的測試點位置的電壓就較高，可達2~3V。

不同顏色的線吸收白光不一樣，測到的電壓會有差別。不同工藝制作的地圖，反光不一樣，測到的電壓也會有差別。

另外，環境光強也會影響些電壓。當環境光較強時，建議采取遮光措施，或者采取更高級別的控制算法（如：加入調制解調控制，或改變傳感器等）。

硬件原理圖如下所示：

2.軟件算法簡介

MCU不斷地采集CH1~5的接收管（光敏三極管）亮度的ADC數值，并不斷地與存儲的校準數據相比較，如果它們的差值大于COMPARE_VALUE的設定值，則認為此通道壓在線條上，對應通道（CHX）輸出高電平。

四、高級操作說明

如果反復校準，均不能準確識別需要循線的線條，那可能是因為尋跡模塊當前程序里的設定參數，適配不了您的實際環境。

這時，您可以通過修改源代碼，或者配合萬用表測試進行調試，以實現靈活的需求，程序源碼鏈接放在了此文最末尾。

程序中閥值（比較值）的修改

根據地圖和環境條件，可以更改地圖空白部分和要識別線的線的比較條件（COMPARE_VALUE）。這里默認值為200（ADC采集的代碼值），對應電壓約為0.24V。

循線的線條識別算法為：MCU不斷地采集接收管（光敏三極管）亮度的ADC數值，并不斷地與存儲的校準數據相比較，如果它們的差值大于COMPARE_VALUE的設定值，則認為此通道壓在線條上，對應通道（CHX）輸出高電平。

COMPARE_VALUE的設定值越小，識別靈敏度越高。但太小容易誤動作，如：地圖上的一點異物或車體的抖動，都有可能識別為黑線。值越大，識別靈敏度越低，抗干擾能力會強，但太大，又會導致無法區分黑線和白線。

那COMPARE_VALUE的值應該設置多大合適呢？需要結合第2節的萬用表測試來定。（200是我們的經驗值，一般地圖環境都合適。但如果光照強或地圖反光嚴重，可能要調小！）

下列圖展示了如何在程序中找到COMPARE_VALUE，并修改的設定值的過程。

2.如何使用萬用表測試

當地圖比較反光、或環境光線變化大、或需要尋線的線條是紅色等情況下，可能需要使用萬用表，分別測試地圖空白區域的接收管電壓，以及尋線線條上的電壓，并分別記錄下來。進行分析，得到合適的參數。

先把小車及模塊放在地圖空白區域：黑表筆插在GND孔，紅表筆分別測量CH1~CH5的5路接收管電壓測試口，記錄下空白區域的電壓值V1。（一般地圖在0.2V左右）

再把模塊對應的CHX壓在地圖的線條上：黑表筆插在GND孔，紅表筆分別測量CH1~CH5的5路接收管電壓測試口，記錄下壓在線條的電壓值V2。（一般黑線可達2~3V，綠線、藍線在1~2V；紅線在0.5V左右）

計算電壓差：Vs=V2-V1；根據電壓差值Vs/2（取Vs/2是為了提高抗干擾能力），去調整軟件中COMPARE_VALUE參數。

示例：假設測得V1=0.2V；V2=1.8V；Vs=V2-V1=1.6V；Vs/2=0.8V。

0.8V約對應655個代碼值；（按5V對應12位ADC的代碼值為4095計算，1.2mV對應1個代碼值。）

此時，COMPARE_VALUE參數建議設為600（保守一點可設400）。這時可以獲得較好的靈敏度及較強的抗干擾能力。

模塊放在地圖空白區域時，CH1的電壓值，如下圖所示：

模塊對應的CHX壓在地圖的線條上，黑線的電壓值，如下圖所示：

模塊對應的CHX壓在地圖的線條上，綠線的電壓值，如下圖所示：

模塊對應的CHX壓在地圖的線條上，藍線的電壓值，如下圖所示：

模塊對應的CHX壓在地圖的線條上，紅線的電壓值，如下圖所示：

五、資料下載及鏈接

1.百度云盤資料下載鏈接

https://pan.baidu.com/s/1QaPHRhB0Qrbj22XuxJwKEw?pwd=CW32

提取碼: CW32