最近参加了个学校主办的循迹、避障小车比赛。宣传的时候说得很简单，只要有兴趣就可以报名。我想可能正因如此，吸引了很多对该领域几乎没有任何了解的学生参加。而到比赛正式开始时，已经有超过四分之一的队伍退赛。实话说，我对这方面没有任何经验，对比赛还有些畏难情绪，不过这比赛是别的同学告诉我的（他想让我跟他组队，我当队长），而他更是连学校里的编程课都没好好学。看他毫无压力的样子，我便答应下来。

赛前

这次比赛的宣传做得确实不好，在参加比赛前，我们连小车有什么要求都不知道。报名结束后，老师给我们发了小车套件。也就是说，组委会提供小车套件，我们只负责焊接、编程和调试，无需自行设计外壳和电路。而令我惊喜的是，套件使用的正是 51 单片机。我是学过 51 单片机的，虽然已经好久没写程序了，但底子还在，看一下以前的笔记，就能回想起来。更何况，我自认为我用 AI 的能力比同龄人要强不少，加上 AI 的辅助，应该没什么问题。

在某一天晚上，我把队员召集起来，商量分工的事。因为我之前就自己买了焊台，一直没用过，想借这次机会赶紧用用，所以我要求我来负责焊接。但问起编程，我发现我的队员只有一个（下称 A）会 C 语言，而他也只学过 STM32。其实这时候我就有自己一个人比赛的打算了，队员只当充数。但表面上，我们还是商量着，每个人都分配了一些任务，比如完成一个模块的驱动代码。但我说要求十分“弹性”，如果学不会就不用完成了。至于调试，如果连编程都不会，就更不能指望了。

比赛项目有循迹和避障，其中避障功能小车组件中有红外避障和超声波避障，我肯定要使用更加高级的超声波避障。至于循迹，只有两路红外传感器。总的来说，硬件还是十分简陋的。

焊接

老师安排了实验室供我们焊接，并请来了智能车比赛的学长帮我们答疑。可我的积极性太高，在老师安排好之前就焊完了。而上电前检查的时候，我发现了一个令人感到绝望的事：我把上拉排阻焊反了！我一看这玩意这么长，就知道不会拆啊，去网上搜各种教程，吸锡带、吸锡器都买了。吸锡带根本不吸锡，加助焊剂也没用；吸锡器能吸掉背面的焊锡，内侧还残留有锡，排阻纹丝不动。我只能期望实验室能有热风枪，或问问学长如何解决。到了老师安排焊接的那天，我去实验室问老师有没有热风枪，她说：“不知道哎，我问问吧。”我听到这话就知道她要晾我，赶紧找到学长，想让他帮我。他用电烙铁和吸锡器拆了半天没拆下来，然后看了原理图（见下图）说：没太大问题。P07 少了一个上拉电阻，但 P07 根本没用到；P00~P06 变成了 20KΩ，影响不大。听了他这话，我放下心来。但回宿舍后越想越觉得不对，我以前问了多个 AI 模型，都说这是十分严重的问题，难道 AI 都说错了？我仔细分析了一下，发现并非若学长所说那般。

上拉排阻焊反

51 单片机的 P0 口是开漏输出，输出高电平实际上是“悬空”，输出低电平是连接到地。没有上拉电阻，P0 无法输出高电平。

这是 P0 口上拉电阻的原理图：

如果正确焊接，应当是这样：

如果焊反了，就会变成这样：

这种接法把 8 个引脚“绑”在了一起，导致引脚之间相互干扰。相当于所有引脚先连到一条公共总线，再通过一个 10K 电阻上拉到 Vcc。当其中某一个引脚被外部拉低时，其他引脚也会被拖累。

举个例子：假设 P00 被拉到地（P00 = 0），其余端口均为高电平。此时电流路径是：

1

Vcc -> 10K（公共） -> 公共节点 -> 10K（P00 支路） -> P00 -> 地

假设 Vcc 5V，此时公共节点电压会被分压到 2.5V，而 P01 到 P07 都连在这条公共总线上，所以当它们只有 2.5V。

若两个 P0 端口拉低，则其余端口的电压为 53\frac{5}{3} V。拉低的端口越多，其余端口的电压越低，完全有可能落入电平不确定的区域。

因此，这确实是一个十分严重的错误。我几近崩溃地下单了热风枪，希望能快点到，因为尽管此时代码已经写得差不多了，我还没有调试过。如果不调试，我再没有其他可推进的方面。

后来在队员 A 的帮助下，我们用热风枪和镊子成功把排阻拆下来了。但因为太用力，把排阻都夹烂了。我早预料到会有这样的情况，提前买好了排阻并焊上了。我回宿舍后，第一次给小车上电，LED 正常点亮；烧上程序后，小车轮子转起来了。这一刻，我终于松了一口气，没烧板子，看起来运行也正常。上拉排阻焊反的问题总算是解决了。

编程

编程几乎全是我一个人完成的。只有队员 A 给我发了一个模块的代码，这些代码还是他从一个 B 站 UP 主那里找到的，我根本没用。我把他的代码发给 AI，并告诉 AI 我的硬件信息，AI 的结果直接就能用。

在这次比赛中，我大量使用了 AI。不过我每一行代码都仔细看过，确保我能完全理解小车运行的逻辑。我也发现了 AI 在嵌入式开发中的一些问题：

1. 标志位状态容易弄反。AI 只是在概率预测这个标志位是什么，它很容易搞反 0 和 1 的意义。
2. 使用过大的数据类型，导致 ADDRESS SPACE OVERFLOW。AI 编写的程序很不注重节省资源。如果需要存储一个大数，它很可能会用 long，但如果具体分析，可能 int 就够了。这对资源有限的单片机来说不友好。

当然了，这些问题也许可以通过在上下文中提供更多信息（如编写 AGENTS.md）对 AI 进行约束来解决，但需要逐渐积累经验。

调试

直到比赛前几周，老师才通知我们可以在比赛前一周试车。我自然是等不到那么久的，还没写完代码我和 A 就商量着调试的事了。A 买了黑胶带粘在地上当黑线，我在黑线上调好了红外传感器的电位器，边测试循迹边改代码，最终跑起来没什么问题了。

待比赛场地开放、可以试车后，我才知道比赛跑道使用的是喷绘布。我带着小车过去调试，场地已经有很多队伍了。我把小车放在黑线上，打开开关，却发现完全乱套了，需要重调电位器。看着场地其他队的小车，已经有几个能跑了，我一个人蹲在地上调小车，倍感紧张。调了好久，终于能跑了。根据场地测试，调整了一些参数，避障功能也没问题了。这时候，我看着其他队的小车，有的还在调电位器，有的在黑线上转弯都走不好，心中是洋洋得意啊。但我的小车也还存在几处无法正常处理（这也是场地的难点）：

• 半圆弯：直线连接一个半圆，在连接处切线方向呈 90°。小车走到连接处，一侧红外传感器突然检测到踩线，小车从而向这一侧转弯。而走过这一瞬间，小车两侧传感器均检测到反射的红外线，这种状态与小车骑在线中间无任何区别，你无法判断小车是走到线上了，还是脱线了，因此不好处理。
• 交叉弯道：跑道的一片区域绕成了“8”字形（有缺口）。如果交叉线是垂直的（十字），相对好处理一些：如果车头两侧传感器都没有检测到反射的红外线（两侧均是黑线），则忽略传感器输入盲走一段距离，从而冲出十字区；但如果不是垂直的，车头会一侧线触线，再两侧都触线，此时车头已经转动一定角度了，如果盲走，可能会产生较大偏差。
• 直角弯：这种情况与半圆弯类似，但在此次测试中，我的小车能正常走，而且我也并没有注意到这个问题。后来我发现，小车每走到一些区域，就会误触避障，开始转弯，且概率非常大。我移动了布、转动了布的方向，发现仍然在这些区域误触。我怀疑是布的问题，可能是褶皱反射超声波导致距离误判。而有趣的是，直角处也有误触，而正是这次误触，让小车能够通过直角弯（因为小车发现障碍物后要转弯）。我告诉了老师，老师说他们研究一下。同时，我为超声波测距模块添加了防止误触的代码。虽然我不知道他们有没有解决，但下一次来调试的时候确实没有误触了。我不知道是我的代码的作用，还是老师对布做了什么处理。

当时我觉得，这么些小问题，要不了多久就解决了，但后续的调试难度超乎我的想像。

随着来调试的次数变多，我发现每次测试的结果不一样。往往这次测试还是好的，下次再来就出问题了；也有一些功能，这次测试发现有问题，解决不了，下次再来就莫名其妙好了。后来我意识到小车没有稳压模块，受电池电量的影响很大。因此，我尽量在调试时保持电池电量一致，但仍然隔了一天情况就大不相同。

受限于传感器，很多状态无法识别。为了解决这些问题，我有很多设想，但这些想法只能是开环控制，代码写出来，实际效果未必如愿。事实上，我觉得以当前的硬件限制，这些情况就没有稳定解法。某一次测试通过，可能是多种因素叠加作用的结果，这些因素一旦发生变化，就可能无法正常通过。

以交叉弯道为例，我遇到过的问题有：无法进入内部圆圈、卡死在内部圆圈无法出去。小车的运行结果，取决于进入这段不确定区域的角度，小车运行的速度、转向的速度等，可能调某几个参数，就莫名其妙好了；下次再测试，又不行了。

在一周的时间里，我几乎每天下午到晚上都会在场地调试，而只有队员 A 来陪我调试过几次，其余时候我都是一个人。按照我的观察，其他队伍对调试都不太上心，来的次数不如我多。还有一些队伍把写代码和调试的任务分配给不同的人，让我觉得不可思议。来调试的人就只能扭扭电位器，像是在刷存在感。本身这种比赛一个人搞就行了，没什么分工的必要。

终于在比赛前一天，我把所有项目都测试通过了。可等到比赛那天早上就又出了问题——交叉弯道又过不去了，我吓得赶紧让 AI 给我提建议，但我草草读过 AI 的方案后觉得开环控制还是不靠谱，于是决定不再浪费时间去实施。我心中焦躁不安，脑子里一片空白，不知道该怎么解决。具体代码已经没有时间再去看了，我只能从配置参数入手。我仔细观察了好多次小车的运行状况，脑中模拟如果某些参数微调后会发生什么变化，找到可能有效的参数后就边调边测试。微调几个参数后，小车终于能正常通过交叉弯道了。我多测试了两次，很稳定，然后又完整跑了两圈，没问题。我把小车小心翼翼地装到箱子里，就放在比赛场地，连动都不敢再动它。

比赛

比赛开始前一天，老师通知了比赛的规则：队伍可以自行选择发车的地点和方向，完成避障和循迹两个项目，其中循迹又分很多个小项目。记录小车跑一圈的时间，若小车没有完成某个项目，可以选择重新发车或跳过这个项目，如果选择跳过，要增加一定时长。比赛限时 3 分钟，最多跑两圈，记录最好成绩。每个队伍有 3 分钟在场地试车时间，试完车，要到一个新的场地去比赛，而在此之前我还以为就在那块布上比赛。我庆幸于之前遇到超声波误触的情况后及时解决了这个问题，要是我抱着“能跑起来就行”的想法，依靠超声波误触来走直角弯，在比赛中是绝对无法通过的。我试车的时候，跑了一圈，发现依然全部通过。我怕继续耗电导致情况发生变化，赶紧把小车关了，跟管理人员说：不用试了，让下一队来吧。然后我来到了比赛场地等待。

等待十分令人焦急的，虽然我的小车在那边场地测试毫无问题，但也不能保证比赛过程中不会出差错。关键是我们队前面那队，比赛完了还在评委面前磨磨叽叽不知道干什么，本来我都做好上场准备了，只得在旁边站着。我的腿不住地颤抖。

终于轮到我们队了，我把小车放在跑道上，拨开开关。但发现这张喷绘布的摩擦力好像与之前测试的那张不一样，第一次避障时，转向的角度不够，撞到了障碍物上。我要求重新发车，但重新发车后仍然撞在障碍物上。就这样重复了几次，我内心已几近崩溃。虽然我的目标是所有项目通过，但现实竟如此残酷，我忍不住动摇了：要不放弃这个项目吧？然而就在这次，小车成功绕过了障碍物。

我总算如释重负，转过身决定坐在后面的椅子上看，评委却发出了一些声音，我转头一看，小车脱线后没有正常回归，已经偏离了轨迹。我心如死灰，就计划着重新发车，直接跳过避障项目了。而正当我准备前去拿起小车时，小车却自行转弯回到了线上。评委们都惊讶不已，发出一阵骚动。其实说实话，我也不知道小车是怎么回去的，我不记得我有写相关的代码。

我重新坐回椅子上，看着小车陆续走过半圆弯、交叉弯道……我悬着的心也慢慢放了下来。小车快回到起点时，主持人提示时间还剩 30 秒。小车终于走回起点，我轻轻把小车提起来，说：“不测了。”

走出比赛场地，感觉我的腿有些发软。我还要去上课，就提前走了，而我的队友留下来观察战况。事后得知，我们队是第一名，也是唯一全部项目通过的队伍。大多数队都没成绩，因为 3 分钟都没跑完完整的一圈，有成绩的都获奖了。

总结

实事求是地说，这次比赛所有项目通过，还是有幸运的成分的：

1. 我选择将发车位置定在障碍物前，首先完成避障。若小车跑了一段时间，才开始避障，这时候发现避障有问题，再要求重新发车，时间肯定不够了。
2. 避障通过也是概率因素。如果再不通过，我可能就要放弃这个项目了。
3. 小车偏航后怎么回去的，我完全不知道，这不是我刻意设计的逻辑，可能是某些我不知道的因素在作用。

不过，我觉得我们队拿第一名仍然毋庸置疑。虽然后面的比赛我都没看，但我的队友看了，我让他们录下来。我看了第二名的视频，他们队的小车速度特别快，而且看运行状态十分“轻巧”。我不知道他们是怎么做到的。组委会不让使用非他们发放的配件，但允许机械改造。难道他们的电池比我们轻，或是使用了什么更轻的材料？不过，他们没有通过直角弯，因此最终计算出来的“时长”高于我们队。乍一看非常奇怪，直角弯和半圆弯差不多，为什么前者无法通过，后者能通过呢？可以肯定，这不是概率因素，因为他们跑了两圈，都是这个结果。我仔细观察了他们队小车的运行状态，推测小车的转向是转动固定角度（可能是通过定时器实现的）。对于半圆弯，虽然转折点处切线垂直，但就算转的角度不够 90°，向前走一点，也可以走到线上；而直角弯就不会这样了，转不够 90°，就无法通过。这是逻辑缺陷，并不是不够幸运。

插曲

比赛当天下午我有课，但我不放心把小车交给队友，就向老师申请提前比赛。小车跑完我就走了，刚好赶在上课之前。之后赛场上发生了什么，我就不知道了。比赛后，我听闻了一条参赛学生攻击组委会的言论，推测可能很多学生对此场比赛不满意。听队友说最后颁奖的时候都没几个人了，他们可能是和我一样有事，或许是觉得无趣，又或许是觉得结果对不住自己的“辛勤付出”，便愤而离开了吧。还听说有一位同学，在组委会老师面前哭着要求再让他跑一次，耽误了不少时间。

自己花费了许多精力去完成一件作品，最终竟然连成绩都没有，从感情上实在让人难以接受。后来老师通知所有参赛的队伍都有参与奖，不知道是否与此有关。不过，“3 分钟限时”的要求在比赛前一天便通知了，他们或许是没有仔细看通知。当一个项目无法通过时，是选择跳过而节省时间，还是重试并增加超时的风险，本身就是一种策略，哪来的“既要又要”呢？