MSPM0G3507_2024电赛自动行驶小车(H题)_问题与感悟

news2024/9/25 11:18:05

这次电赛题目选的简单了，还规定不能使用到摄像头，这让我之前学习的Opencv 4与树莓派无用武之地了，但我当时对于三子棋题目饶有兴趣，但架不住队友想稳奖，只能选择这个H题了......

之后我还想抽空将这个E题三子棋题目做做，写篇博客实现一下......

这篇文就将一些过程中 遇到的问题 与 可能的解决法 讲一下.....

目录

MSPM0G3507库函数问题与修改：

端口状态读取函数问题：

串口接收函数存在强制类型转换：

汇编文件定义的数据处理栈过小：

直流电机干扰磁场：

题目思路：

PID角度惯导：

PID角度惯导视频：

第一题：

第一题视频：

第二题：

第二题视频：

 第三题：

第三题视频：

主函数与状态安排：

网上查阅资料贴出：

MSPM0G3507库函数问题与修改：

端口状态读取函数问题：

在尝试通过读取引脚高低电平来获取八路寻迹的端口状态时，发现它的引脚读取函数设计有些奇特，返回值不是类似于STM32的那种0和1，

我们发现 DL_GPIO_readPins(GPIOA, DL_GPIO_PIN_15) ，低电平就返回0，而高电平返回的不是1，而是引脚的编号......

串口接收函数存在强制类型转换：

在使用串口时发现 STATIC INLINE uint8 t DL UART receiveData(UART Regs *uart)

存在强制类型转换的现象:

这会将十六进制发送过来的数据强制转换为0~255的十进制数据,这是个多此一举的冗余步骤

随后去掉了这个强制类型转换：

汇编文件定义的数据处理栈过小：

在进行串口与数据接收时，我写了一个函数用于解算数据包以及计算角度，没想到在进行通信测试时，串口一直没有执行printf返回给上位机任何数据，后来才发现是在解算步骤卡住了：

以下是我解算JY901B陀螺仪 数据包定义的数据变量与函数，该函数在串口中断中调用：

数据变量：

最终结算好的数据存在了float Angle_R[3];中

#include <string.h>


uint8_t RX_BUFFER[10];

typedef struct
{
	float angle[3];
}Angle;

struct SAngle//角度
{
	short Angle[3];
	short T;
};


struct SAngle stcAngle;
float Angle_R[3];

void JY901_Process(uint8_t RxData);

函数：


void JY901_Process(uint8_t RxData)
{
	static uint8_t state=0;
	static uint8_t bufsize=0;
	
	switch(state)
	{
		case 0:
						//搜索到帧头
						if(RxData==0x55)	{ state=1;}
						else state=0;
						break;
		case 1:
					 //搜索到角度帧
					  if(RxData==0x53)	{ state=2;}
						else state=0; //否则重新搜素
						break;
		case 2:
					 RX_BUFFER[bufsize]=RxData;
					 bufsize++;
					 if(bufsize==9)
					 {
							state=3;
						  bufsize=0;
					 }
					 break;
		case 3:
						memcpy(&stcAngle,&RX_BUFFER[0],8);
						for(uint8_t j = 0; j < 3; j++)
							{
								Angle_R[j] = (float)stcAngle.Angle[j]/32768*180;
							}
					  state = 0;
						break;
	}
	
}

随后为了解决这个问题，将汇编文件的栈大小进行了修改：

修改后：

直流电机干扰磁场：

中途发现陀螺仪存在左右飘逸的现象，起初怀疑是直流电机磁场对它有影响，就将直流电机的外壳接地了，结果发现影响更大了，就不在接地了.....

题目思路：

PID角度惯导：

这是将电机速度闭环之后，再对角度闭环的结果：可以使小车保持在一个角度：

 

//用于初始化pid参数的函数
void PID_Init(PID *pid, float p, float i, float d, float maxI, float maxOut)
{
    pid->kp = p;
    pid->ki = i;
    pid->kd = d;
    pid->maxIntegral = maxI;
    pid->maxOutput = maxOut;
}
 
//进行一次pid计算
//参数为(pid结构体,目标值,反馈值)，计算结果放在pid结构体的output成员中
void PID_Calc(PID *pid, float reference, float feedback)
{
 	//更新数据
    pid->lastError = pid->error; //将旧error存起来
    pid->error = reference - feedback; //计算新error
    //计算微分
    float dout = (pid->error - pid->lastError) * pid->kd;
    //计算比例
    float pout = pid->error * pid->kp;
    //计算积分
    pid->integral += pid->error * pid->ki;
    //积分限幅
    if(pid->integral > pid->maxIntegral) pid->integral = pid->maxIntegral;
    else if(pid->integral < -pid->maxIntegral) pid->integral = -pid->maxIntegral;
    //计算输出
    pid->output = pout+dout + pid->integral;
    //输出限幅
    if(pid->output > pid->maxOutput) pid->output =   pid->maxOutput;
    else if(pid->output < -pid->maxOutput) pid->output = -pid->maxOutput;
}
 
 


//首先定义PID结构体用于存放一个PID的数据
typedef struct
{
   	float kp, ki, kd; //三个系数
    float error, lastError; //误差、上次误差
    float integral, maxIntegral; //积分、积分限幅
    float output, maxOutput; //输出、输出限幅
}PID;

PID mypid = {0}; //创建一个PID结构体变量
PID_Init(&mypid, 1.5, 0, 3, 80, 100); //初始化PID参数

角度PID计算惯导部分：


char imu2(float angle)
{
    char flag = 0;
    float chazhi_angle;
    chazhi_angle = fabs(Angle_R[2] - angle);
	 targetValue=angle;
				  float feedbackValue = Angle_R[2]; //这里获取到被控对象的反馈值
	        PID_Calc(&mypid, targetValue, feedbackValue); //进行PID计算，结果在output成员变量设定执行器输出大小(mypid.output);
					SPEEED[0]=mypid.output;
					SPEEED[1]=mypid.output*(-1);
					SPEEED[2]=mypid.output;
					SPEEED[3]=mypid.output*(-1);
					I2C_Write_Len(MOTOR_FIXED_SPEED_ADDR,SPEEED,4);						//控制电机转动
	 if(chazhi_angle<3) {return 1;}
		return 0;
}

PID角度惯导视频：

PID角度惯导视频

第一题：

就将小车四个电机闭环，保持同速即可,使用状态机的思维去写的，写一个状态就测试一次小车的具体运行程序结果，看是否需要添加或修改其余传感器逻辑......

这里我有个空闲状态，一旦切换到空闲状态，小车就会对0度进行角度惯导......

//任务1
void TASK_1(void)
{
	GET_FTT_PORT_status();
	
	if(DL_GPIO_readPins(GPIOA, DL_GPIO_PIN_16)==0)
	{beep(1);led(1);	delay_ms(10);	  beep(0);led(0);status1 =1;status3=99;}
	//选择状态进入
	switch(status1)
	{
		case 0:target_angle_F=1;target_angle=0;system_idie_state();     break;   //系统空闲状态:
		case 1: //无脑直线 
					//GET_FTT_PORT_status();
					target_angle_F=0;
					target_angle=0;         
					SPEEED[0]=45*(-1);
					SPEEED[1]=45;
					SPEEED[2]=45;
					SPEEED[3]=45*(-1);
					I2C_Write_Len(MOTOR_FIXED_SPEED_ADDR,SPEEED,4);						//控制电机转动
					//任意检测到线
					if(L1==1 || L2==1 || L3==1|| L4==1|| L5==1|| L6==1|| L7==1|| L8==1)
					{
						SPEEED[0]=0;
						SPEEED[1]=0;
						SPEEED[2]=0;
						SPEEED[3]=0;
						I2C_Write_Len(MOTOR_FIXED_SPEED_ADDR,SPEEED,4);						//控制电机转动
						beep(1);led(1);
						delay_ms(15);
						beep(0);led(0);
						status1=0;
					}
					break;
	}			
}

第一题视频：

2024电赛自动行驶小车(H题)_第一问

第二题：

这题的A->B部分就是先靠PID直线，然后巡线，然后想办法通过陀螺仪反馈使小车转到差不多180度的位置，陀螺仪因为读取方式不同，其实转到180度正还是不容易的......

然后我定的是-178度位置，为了防止它缓慢偏出线，我又增加了179的惯导在直行的逻辑中，（但这样简单粗暴的添加使得我的小车挺抖......）

//任务2  不许删动
//放置时 先正放再 向左边斜放 
void TASK_2(void)
{
	GET_FTT_PORT_status();         //获得巡线返回
	if(DL_GPIO_readPins(GPIOA, DL_GPIO_PIN_15)==0){	  beep(1);led(1);	delay_ms(10); beep(0);led(0);		status2=1;status1=99;status3=99;}
	switch (status2)
	{
		case 0:system_idie_state();    break;
		case 1://A->B 无脑直线		
					target_angle_F=0;
					//imu2(0);         //惯导直行
					SPEEED[0]=45*(-1);
					SPEEED[1]=45;
					SPEEED[2]=45;
					SPEEED[3]=45*(-1);
					I2C_Write_Len(MOTOR_FIXED_SPEED_ADDR,SPEEED,4);						//控制电机转动
					//任意检测到线
					if(L1==1 || L2==1 || L3==1|| L4==1|| L5==1|| L6==1|| L7==1|| L8==1)
					{
						beep(1);led(1);
						delay_ms(15);
						beep(0);led(0);
						status2=2;status=1;
					}
					break;
		case 2://B->C 巡线 
					  FTT_judge_status();//判定巡线系统状态
						target_angle_F=0;
					//	//先清零系统预设方向
						status_Direction=0;
						//八路寻迹判断系统状态,一般会传给status_Direction数值
						FTT_judge_status();
						//选择状态进入
						switch(status)
						{
							case 0:system_idie_state();     break;   //系统空闲状态:
							case 1:system_follow_straight();break;	 //系统直线寻迹状态（可带小弧度偏转） 
							case 2:system_Turn_left();      break;   //小车左转调整状态
							case 3:system_Turn_right();     break;   //小车右转调整状态
							//case 4:system_stop();           break;   //停车
						}	
													
						//已经到C了
						if(L1==0&&L2==0&&L3==0&&L4==0&&L5==0&&L6==0&&L7==0&&L8==0 &&(fabs(Angle_R[2]+180)<=15))
						{
									beep(1);led(1);
									delay_ms(15);
									beep(0);led(0);
								  //imu2(-60);   //偏正
							    //targetValue=-44;
									target_angle_F=0;
									while(imu2_my(-175)==0)
										
									status2=3;status=0;		
						}
						//有可能是巡线时遇到调整角度黑线在夹缝		
						else if(L1==0&&L2==0&&L3==0&&L4==0&&L5==0&&L6==0&&L7==0&&L8==0)
						{
							//imu2(-120);         //惯导偏正(向右)	
								system_Turn_right();
						}	
					break;
		case 3://C->D  无脑执行
					imu2_my(-177);         //惯导直行 175
					SPEEED[0]=45*(-1);
					SPEEED[1]=45;
					SPEEED[2]=45;
					SPEEED[3]=45*(-1);
					I2C_Write_Len(MOTOR_FIXED_SPEED_ADDR,SPEEED,4);						//控制电机转动
					//任意检测到线
					if(L1==1 || L2==1 || L3==1|| L4==1|| L5==1|| L6==1|| L7==1|| L8==1)
					{
						beep(1);led(1);
						delay_ms(15);
						beep(0);led(0);
						status2=4;status=1;
					}
					break;
		case 4://D->A   
					//	//先清零系统预设方向
						status_Direction=0;
						//八路寻迹判断系统状态,一般会传给status_Direction数值
						FTT_judge_status();
						//选择状态进入
						switch(status)
						{
							case 0:system_idie_state();     break;   //系统空闲状态:
							case 1:system_follow_straight();break;	 //系统直线寻迹状态（可带小弧度偏转） 
							case 2:system_Turn_left();      break;   //小车左转调整状态
							case 3:system_Turn_right();     break;   //小车右转调整状态
							//case 4:system_stop();           break;   //停车
						}	
													
						//已经到A了
						if(L1==0&&L2==0&&L3==0&&L4==0&&L5==0&&L6==0&&L7==0&&L8==0 &&(fabs(Angle_R[2])<=22))
						{
								SPEEED[0]=0;
								SPEEED[1]=0;
								SPEEED[2]=0;
								SPEEED[3]=0;
								I2C_Write_Len(MOTOR_FIXED_SPEED_ADDR,SPEEED,4);						//控制电机转动
									beep(1);led(1);
									delay_ms(15);
									beep(0);led(0);
									target_angle_F=0;
									target_angle=0;
								  while(imu2_my(0)==0)   //偏正
									status=0;
									status2=9;status1=0;
						}
						//有可能是巡线时遇到调整角度黑线在夹缝		
						else if(L1==0&&L2==0&&L3==0&&L4==0&&L5==0&&L6==0&&L7==0&&L8==0 && Angle_R[2]>0)
						{
							system_Turn_right();//惯导偏正(向右)
						}
												//有可能是巡线时遇到调整角度黑线在夹缝		
						else if(L1==0&&L2==0&&L3==0&&L4==0&&L5==0&&L6==0&&L7==0&&L8==0 && Angle_R[2]<0)
						{
								//imu2(10);         //惯导偏正(向右)
							system_Turn_right();
						}
					break;
	}
}

第二题视频：

2024电赛自动行驶小车(H题)_第二问

 第三题：

第二题会做，这题其实也没问题...


//任务 3
void TASK_3(void)
{
	if(DL_GPIO_readPins(GPIOA, DL_GPIO_PIN_14)==0) {beep(1);led(1);	delay_ms(10);	  beep(0);led(0); status3 =1;status2=9;status1=9;}
	switch(status3)
	{
		case 0:system_idie_state(); break;
		case 1://A->C 惯导后直线行驶
			    target_angle=-33;
					//target_angle_F=0;
					while(imu2(-33)==0)
					status3=2;
					break;
		case 2:
			    //imu2(-37);
					//targetValue=-10;
		      target_angle=-33;
					SPEEED[0]=55*(-1);
					SPEEED[1]=55;
					SPEEED[2]=55;
					SPEEED[3]=55*(-1);
					I2C_Write_Len(MOTOR_FIXED_SPEED_ADDR,SPEEED,4);						//控制电机转动
					//任意检测到线
					if(L1==1 || L2==1 || L3==1|| L4==1|| L5==1|| L6==1|| L7==1|| L8==1)
					{
						beep(1);led(1);
						delay_ms(15);
						beep(0);led(0);
						target_angle=0;
						status3=3;status=1;status2=99;status1=99;
					}			
					break;
		case 3://C-> B
					//	//先清零系统预设方向
						status_Direction=0;
						//八路寻迹判断系统状态,一般会传给status_Direction数值
						FTT_judge_status();
						target_angle_F=0;
						//选择状态进入
						switch(status)
						{
							case 0:system_idie_state();     break;   //系统空闲状态:
							case 1:system_follow_straight();break;	 //系统直线寻迹状态（可带小弧度偏转） 
							case 2:system_Turn_left();      break;   //小车左转调整状态
							case 3:system_Turn_right();     break;   //小车右转调整状态
							//case 4:system_stop();           break;   //停车
						}				
						//已经到B了
						if(L1==0&&L2==0&&L3==0&&L4==0&&L5==0&&L6==0&&L7==0&&L8==0 &&(fabs(Angle_R[2])>=156))
						{
									beep(1);led(1);
									delay_ms(15);
									beep(0);led(0);
								  //while(imu2(-148)==0)   //偏正
									status=0;		
									status3=4;status2=99;status1=99;
						}
						//有可能是巡线时遇到调整角度黑线在夹缝		
						else if(L1==0&&L2==0&&L3==0&&L4==0&&L5==0&&L6==0&&L7==0&&L8==0 && Angle_R[2]>0)
						{
							system_Turn_right();  //惯导偏正(向右)
						}
						//有可能是巡线时遇到调整角度黑线在夹缝		
						else if(L1==0&&L2==0&&L3==0&&L4==0&&L5==0&&L6==0&&L7==0&&L8==0 && Angle_R[2]<0)
						{
						  //imu2(10);         //惯导偏正(向右)
							system_Turn_left();
						}					
					break;
		case 4://调整好角度
					target_angle_F=0;
				  while(imu2_my(-163)==0)
					//target_angle=-63;
					//while(imu2(-63)==0)
					status3=5;	status2=99; status1=99;
					break;
		case 5:// B->D  
					target_angle_F=0;
			    imu2_my(-138);
					system_Turn_left();
					SPEEED[0]=55*(-1);
					SPEEED[1]=55;
					SPEEED[2]=55;
					SPEEED[3]=55*(-1);
					I2C_Write_Len(MOTOR_FIXED_SPEED_ADDR,SPEEED,4);						//控制电机转动
					//任意检测到线
					if(L1==1 || L2==1 || L3==1|| L4==1|| L5==1|| L6==1|| L7==1|| L8==1)
					{
						beep(1);led(1);
						delay_ms(15);
						beep(0);led(0);
						status3=6;status=1;
					}					
		case 6 ://D->A 
					//	//先清零系统预设方向
						status_Direction=0;
						target_angle_F=0;
						//八路寻迹判断系统状态,一般会传给status_Direction数值
						FTT_judge_status();
						//选择状态进入
						switch(status)
						{
							case 0:system_idie_state();     break;   //系统空闲状态:
							case 1:system_follow_straight();break;	 //系统直线寻迹状态（可带小弧度偏转） 
							case 2:system_Turn_left();      break;   //小车左转调整状态
							case 3:system_Turn_right();     break;   //小车右转调整状态
							//case 4:system_stop();           break;   //停车
						}	
													
						//已经到A了
						if(L1==0&&L2==0&&L3==0&&L4==0&&L5==0&&L6==0&&L7==0&&L8==0 &&(fabs(Angle_R[2])<=22))
						{
								SPEEED[0]=0;
								SPEEED[1]=0;
								SPEEED[2]=0;
								SPEEED[3]=0;
								I2C_Write_Len(MOTOR_FIXED_SPEED_ADDR,SPEEED,4);						//控制电机转动
									beep(1);led(1);
									delay_ms(15);
									beep(0);led(0);
									//target_angle_F=0;
									target_angle_F=1;target_angle=0;
								  while(imu2(0)==0)   //偏正
									status=0;		
									status3=7;
									status2=9;
									status1=0;
						}
						//有可能是巡线时遇到调整角度黑线在夹缝		
						else if(L1==0&&L2==0&&L3==0&&L4==0&&L5==0&&L6==0&&L7==0&&L8==0 && Angle_R[2]>0)
						{
							system_Turn_right();//惯导偏正(向右)
						}
												//有可能是巡线时遇到调整角度黑线在夹缝		
						else if(L1==0&&L2==0&&L3==0&&L4==0&&L5==0&&L6==0&&L7==0&&L8==0 && Angle_R[2]<0)
						{
								//imu2(10);         //惯导偏正(向右)
							system_Turn_right();
						}
					break;		
	}
}

第三题视频：

 这里就直接放第四问的视频了...第四问就是将第三问重复执行4次......

2024电赛自动行驶小车(H题)_第四问

主函数与状态安排：

主函数中有些任务状态变量statusx的初始值并不是0，这是为了防止进入其余状态时执行它的状态0操作（小车惯导0度 ）的行为，并且，进入其余状态时，也应合理安排这些状态变量，使其不要互相串搞.....

网上查阅资料贴出：

PID超详细教程——PID原理+串级PID+C代码+在线仿真调参-CSDN博客

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目录 前言 插入排序 代码示例 1. 算法包 2. 插入排序代码 3. 模拟程序 4. 运行程序 5. 从大到小排序 插入排序的思想 循环细节 外层循环 内层循环 循环次数测试 假如 10 条数据进行排序 假如 20 条数据进行排序 假如 30 条数据进行排序 假设 5000 条数据&…
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Elasticsearch服务器开发教程（第2版 电子版）

Elasticsearch服务器开发教程（第2版 电子版）

前言 本书也将讨论被称为Querydsl的查询语言&#xff0c;通过它可以创建复杂的查询并过滤返回的结果。除了这些&#xff0c;你还将看到如何使用切面技术&#xff08;faceting&#xff09;基于查询结果来计算汇总数据&#xff0c;以及如何使用新引进的聚合框架&#xff08;分析…
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云计算 Logstash 配置管理 Kibana数据统计分析

云计算 Logstash 配置管理 Kibana数据统计分析

日志分析系统ELK 项目架构图 Logstash 是一个开源的、服务器端的数据收集引擎&#xff0c;与 Elasticsearch 和 Kibana 一起构成了 Elastic Stack&#xff08;之前称为 ELK Stack&#xff09;。Logstash 的主要功能是处理和转发数据&#xff0c;它可以从多种数据源收集数据&a…
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Autowired自动注入Map问题

Autowired自动注入Map问题

问题 昨天开发的时候遇到一个诡异的问题&#xff0c;通过Map注入接口下所有的子类&#xff0c;然后json打印出来的时候&#xff0c;没有子类的信息&#xff0c;并且去调用的时候报了空指针异常。 排查问题过长&#xff0c;并且涉及到源码&#xff0c;所以这里先说结论&#x…
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2018-架构师案例（七）

2018-架构师案例（七）

问题1 性能需求指什么&#xff1f; 解析&#xff1a; 指响应时间&#xff0c;吞吐量&#xff0c;资源利用率等指标&#xff0c;保证系统正常运行的情况下&#xff0c;这些数据表示系统的性能。 问题2&#xff08;9分&#xff09; MemCache和Redis两种工具的优缺点&#xff0c…
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js 前端 解析excel文件【.xlsx文件】信息内容

js 前端 解析excel文件【.xlsx文件】信息内容

需求&#xff1a; 从excel文件中解析里面的内容 1、使用插件xlsx.full.min.js&#xff0c;地址&#xff1a;https://unpkg.com/xlsx/dist/xlsx.full.min.js实例&#xff1a; <script src"https://unpkg.com/xlsx/dist/xlsx.full.min.js"></script><i…
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【机器学习基础】数据预处理

【机器学习基础】数据预处理

【作者主页】Francek Chen 【专栏介绍】 ⌈ ⌈ ⌈Python机器学习 ⌋ ⌋ ⌋ 机器学习是一门人工智能的分支学科&#xff0c;通过算法和模型让计算机从数据中学习&#xff0c;进行模型训练和优化&#xff0c;做出预测、分类和决策支持。Python成为机器学习的首选语言&#xff0c;…
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【综合案例】使用DevEco Studio编写B站视频卡片

【综合案例】使用DevEco Studio编写B站视频卡片

效果展示 知识点 层叠布局 介绍&#xff1a;层叠布局具有较强的 组件层叠 能力。 使用场景&#xff1a;卡片层叠效果 特点&#xff1a;层叠操作 更简洁&#xff0c;编码效率更高。【绝对定位的优势是更灵活】 Stack容器内的子元素顺序是先写的在最下面&#xff0c;即从下到上依…
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数据结构与算法-二分搜索树节点删除

数据结构与算法-二分搜索树节点删除

&#x1f49d;&#x1f49d;&#x1f49d;首先&#xff0c;欢迎各位来到我的博客&#xff0c;很高兴能够在这里和您见面&#xff01;希望您在这里不仅可以有所收获&#xff0c;同时也能感受到一份轻松欢乐的氛围&#xff0c;祝你生活愉快&#xff01; 文章目录 引言一、二分搜…
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关于Unity四种合批技术详解

关于Unity四种合批技术详解

文章目录 一.静态合批(StaticBatching)1.启用静态合批2.举例说明3.静态合批的限制4.静态合批的优点缺点5.动态指定物品合批 二.动态合批(Dynamic Batching)1.启用动态合批2.合批规则3.举例说明4.使用限制 三.GPU Instancing1.启用GPU Instancing2.启用限制3.举例说明 四.SRP Ba…
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构建积极心理学资源站：从零到一的旅程

构建积极心理学资源站：从零到一的旅程

自己搭建的心理学资源站 积极心理学网站&#xff1a;致力于推动积极未来 欢迎来到kuakua.app&#xff0c;这是一个致力于积极心理学的资源站。 作为一个独立开发者&#xff0c;我与一些热爱心理学的学生合作&#xff0c;创建了这个网站。 我们的目标是通过分享心理学知识和资源…
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创新就业政策：智慧校园就业管理的策略之道

创新就业政策：智慧校园就业管理的策略之道

在智慧校园的广阔版图中&#xff0c;就业管理板块的“就业政策”功能模块犹如一颗璀璨的明星&#xff0c;照亮着学子们的未来职业道路。它不仅是一座信息的灯塔&#xff0c;指引着学生们穿越就业政策的迷雾&#xff0c;更是一把开启梦想大门的钥匙&#xff0c;帮助他们把握机遇…
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