智能迷宫小车方案
智能迷宫小车方案
首届ST-EMBED电子设计大赛参赛作品：走迷宫的小车A Robot System Based On WirelessCommunication参赛学校：华中科技大学参赛学生：肖骁、刘焱、孙静超、姚聪、吴正华指导老师：钟国辉参赛队号：2006年1月27日华中科技大学电子与工程系Dian团队走迷宫的小车摘要：本系统采用ST公司ARM7芯片STR710FZT6为核心进行设计，合理利用了该芯片上丰富的资源，实现小车智能蔽障、寻迹，信息无线传输等功能，从而在远端PC上对获取的信息进行实时显示。
本系统针对现实中出现的对于未知区域实时探测的需求，适当进行了简化，利用迷宫进行模拟。
其中，有一台智能小车，和一个PC端。
小车在迷宫行进的过程中，会自动蔽障、选择路线，并通过无线模块将行进的信息实时传送给远端PC机，从而在PC端显示出小车在迷宫中行进的路线。
为了达到在迷宫中行走的目的，我们要设计蔽障和迷宫算法，为了使小车的信息能够实时传输到远端PC机，就需要设计一套较为实用和可靠的无线通信协议。
关键词：蔽障，迷宫算法，无线通信协议A Robot System Based On WirelessCommunicationAbstract：This system uses STR710FZT6 ARM7 chip as a core and its rich resources to achieve a smart car with functions of intelligent languishing impaired, motion, wireless transmission of information and others, PC on the remote will obtain the information for real-time display. In view of the reality of the system for real-time detection of unknown regional demand, we make a proper conduct of a simplified, using simulation maze. Among them, they have a smart car, and a PC terminal. In the process, the smart car will automatically languishing barriers, choose route and the road line will be through wireless module and real-time transmission of information to distant PC which shows it. In order to achieve the purpose, we have to design languishing impaired and maze algorithm, and also with the purpose of making Dolly have the ability of real-time transmission of information to distant PC, we should design a more practical and reliable wireless communication protocol.Keywords: languishing impaired, maze algorithm, wireless communication protocol.目录1 引言 (4)2 功能概述及方案设计 (6)2.1功能概述 (6)2.2 具体方案设计 (7)2.2.1 系统总体方案设计 (7)2.2.2小车控制模块设计 (7)2.2.2.1 小车车体的设计 (7)2.2.2.2 小车控制器模块 (8)2.2.2.3 电源模块 (8)2.2.2.4 稳压模块 (8)2.2.2.5 电机驱动模块 (8)2.2.2.6 小车控制模块设计 (8)2.2.2.7 车速检测模块设计 (8)2.2.3 超声波模块设计 (9)2.2.4 无线通信模块设计 (10)2.2.4.1 硬件选型 (11)2.2.4.2 通信协议介绍 (15)2.2.4.3 利用ARM芯片上的资源 (18)3 系统硬件设计 (19)3.1硬件设计概述 (19)3.2 电机驱动模块设计 (19)3.3 测速模块设计 (19)3.4 超声波模块设计 (20)3.5 无线通信模块 (21)3.6 电源模块硬件设计 (22)4 系统软件设计 (24)4.1 下位机控制模块 (24)4.1.1 模块描述 (24)4.1.2 系统资源使用情况 (25)4.1.3 主控模块设计 (25)4.1.4小车控制模块 (26)4.1.5 超声波模块 (26)4.1.6 无线通信模块 (26)4.2 PC机处理模块 (26)5 现在所完成的工作 (27)6 结束语 (27)1 引言当今社会，科学技术日新月异，时代前进的步伐越迈越宽，应用自动化设备,计算机处理,现代化通讯,数字化信息,现代化显示设备等高新技术而建立的现代化智能,监控等系统已经得到充分的发展与应用,智能机器人也就应运而生。
智能小车中的迷宫算法
智能小车中的迷宫算法2008-10-27 15:20智能小车中的迷宫算法看了周立功上面的电脑鼠走迷宫的视频感觉非常有趣，一直都做个小车玩，可没材料，只能看着视频上的小车路行轨迹整出来了这个算法，我不知道真正的算法是怎么实现的，这只是我自己想的一个算法，而且没有完整的小车程序，有空买了小车的再整理总程序。
/pro_ydkz/MicroMouse615.asp这是视频地址。
先看看那大体的迷宫图，随便画的，不是很准确，红色的是小车的运行轨迹，蓝色小圈表示要保存的节点，右下角是起始点：首先是数据结构，对于整个程序来说，首先要做的是把整个图存下来，有过数据结构基础的这个应该不难，图一般是以结点的方式存储，也就是图中的蓝色小圈，结点的存储格式也是很重要的，我前后尝试了好几种才确定下来。
节点有两中逻辑相连方式，一个是图形连接，对应* lt_north,*lt_west,*lt_south,*lt_east，一个是线性连接，对应*frontpoint和*nextpoint，线性连接是为了容易判断当前小车所到结点是否已经记录，也为了后面迷宫算法的树形实现。
如下：Struct mappoint{Float point_x,point_y; //我是以坐标形式存储，这事相对坐标Bool ltb_north,ltb_west,ltb_south,ltb_east; //这是记录每个结前后左右是否有相通结Mappoint * lt_north,*lt_west,*lt_south,*lt_east; //这是前后左右相通节点的地址Mappoint *frontpoint,*nextpoint; //这是前一结点和后一结点的地址}看着很简单，但他确实很简单，但你也得尝试几次才会知道怎样组织最合适。
下面是算法了，首先是程序的流程，可怜的我到现在还没用过超声波传感器和伺服电机，所以只能假设了，伺服电机貌似得用时钟中断控制，超声波假设也是轮询寄存器。
走迷宫的智能小车
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关于走迷宫的智能小车
浅析设计：在此我们假设使用左手法则在假设路径下
为了记忆迷宫的详细信息，需要对迷宫进行标记，或许你可以采用结构体数 组来记录这些信息。
struct Dat { int x,y; //所处位置 char dir;//路况 }dat[?];
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关于走迷宫的智能小车
其它： 怎样走直线？ 如何精确转弯？ 速度如何控制？ 传感器如何选择？ 。。。
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传感器如何选择？
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精确转弯
◆ 采用三轮小车，四轮小车······ ◆原因：······
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速度如何控制？
@车模控制@传感器
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祝每一位参பைடு நூலகம்者，取得好成绩！
走迷宫的智能小车
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关于智能小车
◆ 基本构成： 车体、传感器、控制中心、电机驱动、电源等 ◆ 何谓智能：。。。 ◆ 赋予智能：
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关于走迷宫的智能小车
原理：采用部分迷宫探索的策略，试探性的寻找出口。 小车在巷道内行走 , 如果最后无路可走 ,则该巷为 “ 死巷” ; 小车在巷道内行走的方向最多只有 3个( 前 、 左 、 右) , 如果 存在 2 个或 2 个以上的方向可以行走 ,称为 “ 交叉” 。 遇有 交叉时 , 在行走方向的选择上可有如下几种选择法则 ：
智能小车方案
智能小车寻迹与避障方案总体方案：整个电路系统分为寻迹检测、避障检测、控制、驱动四个模块。
首先利用检测模块对路面信号进行检测，经过比较器处理之后，送给软件控制模块进行实时控制，输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动，从而控制整个小车的运动。
检测模块：在该模块中包括有速度信息检测和位置信息检测两个子模块，分别检测小车当前的位置信息和速度信息，并将检测到的信息传给MCU，其核心是传感器。
控制模块：控制模块包括信息处理和控制，其核心是MCU，MCU接收到检测来的信号，对信号进行处理后作出判断，并发出控制命令。
驱动模块：该模块包括了驱动电机，当接收到MCU的命令后便执行相应的操作，同时检测模块又检测到电机的状态信息，反馈给MCU 。
从而整个系统构成一个闭环系统，在运行过程中，系统自动调节而达到正确行驶的目的。
智能小车寻迹与避障系统框图一．方案论证与选择1.1小车方案方案一：三轮智能小车。
三轮智能小车的结构简单，易于操作，前轮的方向由舵机控制。
但该方案的缺点也十分明显，在小车在行驶过程中的稳定性不足，并且行驶速度过慢。
方案二：四轮智能小车。
四轮智能小车相对于三轮智能小车在结构上更为复杂，但其稳定性得到明显加强。
两个电机分别控制小车的两个后轮，驱动小车前进。
同时四轮小车在转弯的控制性上更好。
综合以上信息，在本次试验中，四轮驱动小车的性能更为优越，也更符合设计的目的和要求。
所以此次智能小车方案选择四轮小车作为小车模型。
1.2电源管理模块方案一：三端固定输出电压式稳压电源L7805：运用其器件内部电路来实现过压保护、过流保护、过热保护，这使它的性能很稳定。
能够实现1A以上的输出电流器件具有良好的温度系数。
L7805有多种电压输出值5V~24V，因此它的应用范围很广泛，可以运用本地调节来消除噪声影响，解决了与单点调节相关的分散问题，输出电压误差精度分为±3%和±5%。
而且它的价格低廉。
方案二：LM1117是一个低压差电压调节器系列。
智能循迹小车设计方案
智能循迹小车设计方案一、设计目标：1.实现智能循迹功能，能够沿着预定轨迹自动行驶。
2.具备避障功能，能够识别前方的障碍物并及时避开。
3.具备远程遥控功能，方便用户进行操作和控制。
4.具备数据上报功能，能够实时反馈运行状态和数据。
二、硬件设计：1.主控模块：使用单片机或者开发板作为主控模块，负责控制整个小车的运行和数据处理。
2.传感器模块：-光电循迹传感器：用于检测小车当前位置，根据光线的反射情况确定移动方向。
-超声波传感器：用于检测前方是否有障碍物，通过测量障碍物距离来判断是否需要避开。
3.驱动模块：-电机和轮子：用于实现小车的运动，可选用直流电机或者步进电机，轮子要具备良好的抓地力和摩擦力。
-舵机：用于实现小车的转向，根据循迹传感器的信号来控制舵机的角度。
4.通信模块：-Wi-Fi模块：用于实现远程遥控功能，将小车与遥控设备连接在同一个无线网络中，通过网络通信进行控制。
-数据传输模块：用于实现数据上报功能，将小车的运行状态和数据通过无线通信传输到指定的接收端。
三、软件设计：1.循迹算法：根据光电循迹传感器的反馈信号，确定小车的行进方向。
为了提高循迹的精度和稳定性，可以采用PID控制算法进行修正。
2.避障算法：通过超声波传感器检测前方障碍物的距离，当距离过近时，触发避障算法，通过调整小车的行进方向来避开障碍物。
3.遥控功能：通过Wi-Fi模块与遥控设备建立连接，接收遥控指令并解析，根据指令调整小车的运动状态。
4.数据上报功能：定时采集小车的各项运行数据，并通过数据传输模块将数据发送到指定的接收端，供用户进行实时监测和分析。
四、系统实现：1.硬件组装：根据设计要求进行硬件的组装和连接，确保各个模块之间的正常通信。
2.软件编程：根据功能要求，进行主控模块的编程，实现循迹、避障、遥控和数据上报等功能。
3.调试测试：对整个系统进行调试和测试，确保各项功能正常运行，并进行性能和稳定性的优化。
4.用户界面设计：设计一个用户友好的界面，实现对小车的远程控制和数据监测，提供良好的用户体验。
F智能迷宫小车
F题智能迷宫小车【本科组】一、任务设计并制作一个智能迷宫小车，小车能在迷宫中自动从起点寻找路线走到终点。
二、要求1.基本要求（1）电动小车必须是自动的，不能使用遥控器，启动后不能再改变策略；（2）电动小车从起点出发，能在迷宫中自动直行、转弯、后退；（3）电动小车从起点出发，能在迷宫中按上图布局对各路径遍历，并自动走到终点；（4）电动小车到达终点后能有明显的声或光提示；（5）电动小车从起点到终点的时间不超过8分钟；2.发挥部分（1）电动小车从起点到终点的时间不超过3分钟。
（2）提高小车速度和让小车不碰壁，缩短从起点到终点的时间。
（3）改变迷宫布局，电动小车可以从起点开始对迷宫搜索一遍以后回到起点，然后从起点开始，电动小车能选择最佳路径以最快速度到达终点，整个过程时间不超过5分钟。
（4）其他。
三、说明（1）迷宫由8×8个﹑22cm×22cm大小的正方形单元所组成，迷宫布局可变。
（2）迷宫的隔墙高10cm，厚1.2~1.6cm，隔墙建议采用三合板制作，隔墙单元尺寸为22*10*1.2cm，两个隔墙所构成的通道的实际宽度为22－1.6＝20.4cm。
隔墙将整个迷宫封闭。
（三合板的厚度在1.2-1.6cm之间选择，但两个隔墙之间的宽度不小于20.4cm。
图中方格细线在测试时没有的，只是为了说明方便）（3）迷宫隔墙的侧面为白色，迷宫的地面为黑色，在迷宫终点处离地5cm高度有一点亮的红色发光二极管，做为辅助识别终点的标志。
（4）一旦竞赛迷宫的布局揭晓，操作员不能将任何有关迷宫布局的信息再传输给电动小车。
（5）当比赛官方认为某电动小车的运行将破坏或损毁迷宫时，有权停止其运行或取消其参赛资格。
（6）小车哪外届不得有任可连线，不得采用人工遥控，起动后不得再操作小车。
四、评分标准。
自学习式走迷宫智能小车
自学习式走迷宫智能小车一、作品介绍设计目标：自学习式走迷宫小车，可以工作于两种模式。
一种是小车自己先试探找出一条走出迷宫的路线，在小车试探时通过一定的算法记下可以通过的路径参数（转过的角度和前进的距离等），下次走迷宫时直接按照记忆的路径参数走，避免再一次的试探或走进死胡同，提高通过的效率。
另一种模式是由人引导小车走一条效率最高的路径，在小车走迷宫时同时记忆路径参数（转过的角度和前进的距离等），然后让小车按照记忆的路径参数走迷宫，同样提高走迷宫的效率。
经过我们小组一个暑假的共同努力，现在小车已经能走出迷宫，下一步我们准备完成记忆路径参数的算法。
（1）小车:由学校提供的宝贝小车，小车两个轮子是360度可连续旋转舵机，直接由控制器MSP430149普通I/O口驱动。
（2）控制器：用TI公司的MSP430149做主控制器。
用P1，P2口的中断功能接受传感器的检测信号，控制器根据接受的检测信号控制舵机，实现小车的前进、后退、转弯、微调。
（3）传感器：选用六个红外数字传感器，左右负责检测左右岔口，前后检测前后障碍物，还有两个用于小车偏离迷宫中心时调整小车，使小车基本上一直处于迷宫中心位置。
（4）供电：用六节可充电电池组，先用LM117-5稳至5V给小车舵机和传感器供电，再用LM117-3.3稳至3.3V给单片机供电。
（5）电平转换：传感器输出的是5V的电压，不能直接传输给MSP430单片机，先用一个分压电阻分得少许电压，然后用1N5819肖特基二极管把电压限制在3.3V左右，直接用电阻分压也可以。
二、心得体会我们最大的感触就是理论和实际相差蛮大的，很多理论上成立的东西，实际实现时往往会遇到这样那样的问题。
我们开始用1N5819上拉3.3V，考虑到1N5819最大压降为0.3V，所以传输给单片机的电压不会高于3.6V，实际测时有可能达到3.8V甚至更高。
最后我们在1N5819之前加了一个分压电阻，传感器传输给单片机的电压不会超过3.6V。
小车走迷宫技术
小车走迷宫技术在当今科技迅猛发展的时代，小车走迷宫技术已经成为了研究者们关注的焦点。
小车走迷宫技术的发展不仅仅对人类生活产生了巨大的影响，同时也在智能机器人、自动驾驶等领域有着广泛的应用前景。
本文将探讨小车走迷宫技术的原理、算法和应用。
一、小车走迷宫技术的原理在理解小车走迷宫技术之前，我们需要了解迷宫的定义。
迷宫是一种具有复杂通道和岔道的、用来考验解决者智力的游戏或者谜题。
小车走迷宫技术旨在设计一种算法和控制系统，使得小车能够在迷宫中找到通往终点的路径。
小车走迷宫技术主要依靠传感器、控制器和导航算法来实现。
传感器用于感知迷宫中的环境信息，例如距离、方向、障碍物等。
控制器根据传感器的反馈信息，控制小车的移动、转向等动作。
导航算法则是小车寻找路径的关键，常见的有盲目搜索算法、启发式搜索算法等。
二、小车走迷宫技术的算法1. 盲目搜索算法盲目搜索算法是最简单的迷宫求解算法之一。
它通过遍历迷宫的所有可能路径，逐一检查是否通往终点。
常见的盲目搜索算法有深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）。
DFS按照深度优先的原则进行搜索，先沿着一条路径一直搜索到底；BFS则按照广度优先的原则进行搜索，先搜索所有可能的下一步选择。
2. 启发式搜索算法启发式搜索算法是一种更加智能化的算法，它不仅考虑当前的状态，还会考虑目标状态。
常见的启发式搜索算法有A*算法和Dijkstra算法。
A*算法通过预测到达目标状态的代价来进行搜索，只选择代价最低的路径进行扩展；Dijkstra算法则根据节点之间的距离来进行搜索，每次选择距离最短的节点进行扩展。
三、小车走迷宫技术的应用1. 智能机器人领域小车走迷宫技术在智能机器人领域有着广泛的应用。
通过搭载小车走迷宫技术，智能机器人可以在复杂的环境中自主探索、寻找目标物体或者执行任务。
例如，可将智能机器人应用于家庭服务机器人，让其能够快速找到指定物品，提高生活效率。
2. 自动驾驶领域小车走迷宫技术对自动驾驶也有着重要意义。
走迷宫机器人——控制系统的设计
走迷宫机器人——控制系统的设计上海交通大学：钱真彦（F9903406班）苏稚英（F9903501班）摘要走迷宫机器人主要是基于自动导引小车（AGV——auto-guided vehicle）的原理，实现小车识别路线，判断并自动规避障碍，选择正确的行进路线。
导引方式采用与地面颜色有较大差别的导引线，使用反射式光电传感器感知导引线，障碍判断采用机械式传感器。
驱动电机采用直流电机，电机控制方式为单向PWM开环控制。
控制核心采用51单片机，控制系统与电路用光耦完全隔离以避免干扰。
控制上采用分时复用技术，仅用一块单片机就实现了信号采集，路线判断，电机控制。
该技术可以应用于无人工厂，仓库，服务机器人等领域。
总体规划对于走迷宫小车控制系统设计主要有三个方面：一、控制电路设计；二、传感器选择以及安放位置设计；三、程序设计。
从总的方面来考虑，传感器的使用数量应该尽量少以减少单片机的信号处理量，但是又必须能使小车行驶自如。
控制电路要根据选用的电机和传感器来设计，主要考虑稳定性，抗干扰性。
一、电路设计控制电路主要有电机驱动电路，单片机接口电路，电源电路三个部分。
考虑到电机的起动电流和制动时比较大，会造成电源电压不稳定容易对单片机和传感器的工作产生干扰，所以，电机驱动电路和单片机以及传感器电路用光耦隔离。
传感器的电源直接使用24V蓄电池，单片机的电源则通过7805将24V电源转换到5V。
这里主要对驱动电路进行一下介绍：小车使用24V直流电机，对于这种小功率直流电机的调速方法一般有两种。
（1）线性型使用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。
线性型驱动的电路结构和原理简单，成本低，加速能力强，但功率损耗大，特别是低速大转距运行时，通过电阻R的电流大，发热厉害，损耗大。
（2）脉宽调制另外一种是较常用的脉宽调速（PULSE WIDE MODULATION——PWM），这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，能承受频繁的负载冲击，还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转的等优点。
智能迷宫小车设计方案
sbit P2_1=P2^1; //中右传感器
sbit P2_2=P2^2; //中间传感器
sbit P2_3=P2^3 //中间传感器
sbit P2_4=P2^4; //左侧传感器
turn1=P2|0xE0; //P2 用于检测路线 0xE0 屏蔽高位
switch(turn1)
{//寻线模块//
case 0xE4: advance(1)
黑 龙 江 科 技 大 学 center311 Lab 2 制 作 实 验 室 学生组 设 计
我们采用了五个传感器
前端三个为寻线，左右两个为路口检测
用三个传感器中间的在线上两侧分别骑线这样便于快速校正小车位置，而且中间传感器还用
于 90 度转弯时小车头部位置的确定。
寻线程序：
sbit P2_0=P2^0; //右侧传感器
***************电机选择及问题分析：*************** 电机为网上购买 220r/min 存在问题： 1 速度过快 2 采用蓄电池 惯性较大 3 两轮速度不均 右侧轮速度较慢 解决： 综上原因我们采用 pwm 调速，降低速度减小惯性影响，双 pwm 调速平衡两轮速度 pwm 采用 T0 定时器 工作模式 2 自动重载模式 （详细程序见 .c） 晶振 11.0592 TH0=0x9B
黑 龙 江 科 技 大 学 center311 Lab 2 制 作 实 验 室 学生组 设 计
总体设计
作品简介： 作品硬件主要分为 5 个模块：传感器模块、电机驱动模块、电源及稳压模块、主控模 块、车体框架。 软件部分：采用 C 语言编写
软件主要部分包括： （1）寻线函数 （2）pwm 调速函数 （3）1602 显示函数 （4）路口判断与记录函数 （5）最优路劲计算函数 （6）直角平角转弯函数 （7）时间记录函数 ****************传感器选择**************
迷宫避障小车课程设计
迷宫避障小车课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解迷宫避障小车的基本原理，掌握相关的物理知识，如力与运动的关系、电路的基本原理等。
2. 学会使用并掌握编程软件，实现对小车运动路径的控制。
3. 掌握迷宫的构建方法，了解不同类型迷宫的特点。
技能目标：1. 能够运用所学的物理知识和编程技能，独立设计和制作一个迷宫避障小车。
2. 提高学生的动手能力，培养实际操作和解决问题的能力。
3. 培养学生团队协作能力，通过分组完成任务，提高沟通与协作水平。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对科学技术的热爱，激发学习兴趣，提高探索精神。
2. 培养学生面对挑战时的坚持与毅力，学会克服困难，勇于尝试。
3. 增强学生的自信心，通过完成课程任务，感受到成功的喜悦。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程属于综合实践活动课程，结合了物理、信息技术等多学科知识。
学生处于初中阶段，好奇心强，具有一定的动手能力和探究精神。
教学要求注重实践操作，培养学生的创新能力和实际应用能力。
二、教学内容1. 理论知识：- 迷宫避障小车的基本原理，涉及力学、电学等基础知识。
- 编程控制原理，包括编程语言基础、逻辑判断与循环结构。
- 迷宫设计原理，介绍不同类型的迷宫特点及设计方法。
2. 实践操作：- 小车组装，包括电机、传感器、电池等组件的安装与调试。
- 编程实践，利用编程软件编写控制小车运动的程序代码。
- 迷宫搭建，根据设计原理，分组搭建不同难度的迷宫。
3. 教学大纲安排：- 第一阶段：理论知识学习，包括小车原理、编程基础、迷宫设计原理，共计4课时。
- 第二阶段：实践操作，分为小车组装、编程实践、迷宫搭建，共计8课时。
- 第三阶段：成果展示与评价，每组展示作品，分享设计过程，共计2课时。
教学内容与教材关联性：本课程内容与初中物理、信息技术等学科教材相关章节紧密结合，如物理学科的力与运动、电学基础，信息技术学科的编程基础等。
通过本课程的教学，使学生能够将所学知识应用于实际操作中，提高综合运用知识的能力。
自动走迷宫小车系统的硬件设计毕业论文.doc
本科毕业设计（论文）题目：自动走迷宫小车系统的硬件设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评阅书评阅教师评阅书教研室（或答辩小组）及教学系意见自动走迷宫小车系统的硬件设计摘要本论文研究的内容是小车走迷宫装置的硬件。
简要地介绍了小车走迷宫的基本组成，系统地分析了小车各部分结构及其工作原理。
智能迷宫小车报告
长通杯电子竞赛报告目录目录............................................................................................................................................. - 0 - 摘要.............................................................................................................................................. - 1 - 一、系统方案 .................................................................................................................................. - 2 -1．方案论证与实现方法 ............................................................................................... - 2 -1.1.1控制器选择 ............................................................................................................ - 2 -1.1.2电动车车体的选择 ................................................................................................ - 2 -1.1.3电动车的动力方案选择 ........................................................................................ - 2 -1.1.4电机驱动电路方案选择 ........................................................................................ - 2 -1.1.5终点黑线及边界的检测方案选择 ........................................................................ - 2 -1.1.6显示器的选择方案 ................................................................................................ - 2 -2．系统设计与结构框图 ............................................................................................... - 3 -二、理论分析与计算 ...................................................................................................................... - 3 -三、功能概述及方案设计 .............................................................................................................. - 4 -1．功能概述 ................................................................................................................... - 4 - 2．具体方案设计 ........................................................................................................... - 4 -2.2.1．STC12C5404AD增强型单片机系统................................................................. - 4 -2.2.2．电机驱动及电源电路 ......................................................................................... - 4 -2.2.3．边界路口及黑线检测电路 ................................................................................. - 5 -2.2.4．液晶显示电路 ..................................................................................................... - 6 -四、程序流程与程序设计 .............................................................................................................. - 7 -1. 程序流程图 ................................................................................................................ - 7 -五、测试结果分析 .......................................................................................................................... - 8 -六、综合总结 .................................................................................................................................. - 8 -1. 系统资源使用情况 .................................................................................................... - 8 -2. 小车优缺点分析 ........................................................................................................ - 9 -4.2.1．优点 ..................................................................................................................... - 9 -4.2.2．缺点 ..................................................................................................................... - 9 -3．结束语 ....................................................................................................................... - 9 -电子信息工程摘要本系统采用STC公司12C5404AD芯片为核心进行设计，并配合L293D驱动芯片，合理利用了该芯片上丰富的资源，采用红外对管及光电反射开关作为传感器，在LCM128645ZK上对获取的信息进行实时显示。
智能迷宫小车
{CCAP0L = CCAP0H = 0X1b;
Delay(170);
CCAP0L = CCAP0H = PWM0LEFT;
}
}
else//当墙壁很少的地方时，利用远距红外，是小车贴墙走
{if(L_LED&(!R_LED))
Keyword:STC12C5A60S2 PWMReducing_MotorAutomatic_in _Avoiding _Obstracles Infrared_Distance_Measurement Labyrinth_Algorithm
一．系统方案
1.1蔽障检测和测距模块
方案一：超声波检测避障和测距
综合考虑我们选择方案二。
1.2单片机控制模块
方案一：采用CPLD可编程逻辑器件
利用CPLD可编程逻辑器件作为主控制器。CPLD可实现各种复杂的逻辑功能，规模大、密度高、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展，并可应用EDA软件仿真、调试，适合作为大规模控制系统的控制核心，但迷宫小车系统并没有复杂的逻辑运算，且数据处理速度的要求也不高，不能完全发挥CPLD的优势，同时，由于其集成度较高，硬件成本偏高，同时由于芯片引脚较多，实物硬件电路布线复杂，加重了电路设计和焊接的工作。
方案二：采用STC12C5A60S2
采用STC12C5A60S2单片机作为控制器。该单片机扩展功能强，具有2路PWM，软件编程灵活，自由度大，可通过软件编程实现各种算法和逻辑控制，并具有功耗低、体积小、技术成熟等优点，使其广泛应用于各个电子控制系统，完全能满足本系统的功能需求。
小车自动走迷宫实验报告
科技创新三小车自动走迷宫组实验报告一、小车自动走迷宫项目简介本项目是以“IEEE标准电脑鼠走迷宫”邀请赛（长三角地区）为背景设立的，采用美国LuminaryMicro公司生产的32位ARM CortexM3处理器LM3S102（datasheet 下载），控制和检测红外传感器，主CPU 根据检测到的传感信号，控制电机驱动电路调整行走路径，直到到达终点，走出迷宫。
二、项目完成情况我们将整个项目分成三个阶段，如下至最后验收，我们完成了前两个阶段的工作，最后由于小车调试的并非太理想，没有将完整的算法（小车模拟的算法）移植到单片机中，只是写了个简单的右手法则走出迷宫。
三、硬件部分介绍硬件原理图原件图主要部分介绍1.电机驱动电路电机采用直流减速电机，最高输出转速为800 转/分钟，工作电压为DC3V。
电机驱动电路采用专用的单相直流电动机桥式驱动芯片TA7291S（datasheet下载)，电机驱动电路TA7291S 是TOSHIBA 公司生产的单相直流电动机桥式驱动芯片，工作电压4~20 伏，最大输出电流400mA。
电动机驱动由输入端IN1 和IN2 控制，控制方法如下表所示。
2.车速检测电路车速检测用于检测并记录车体运行的路径，通过车速检测记录车体做迷宫的坐标，同时也起到控制车速和保持左右双轮的速度一致。
检测原理：在左轮和右轮的内则都贴有的光电码盘，码盘由两种颜色组成白色和黑色。
红外发射管安装在车轮光电检测码盘的检测区域，当红外发射与接收管正对着黑色边时，红外线没有被反射，接收管的电阻很大；当红外发射与接收管正对着白色边时，红外线被反射，接收管的电阻很小。
检测电路如下图所示。
车速检测电路在图 1.9 的检测电路中，红外发射与接收管正对着黑色边时，PULSE 输出高电平；正对着白色边时，PULSE 输出低电平；从黑色边到白色边，PULSE 输出一个下降沿信号；从白色边到黑色边，PULSE 则输出一个上升沿信号。
迷宫小车
目录1．设计的任与要求 (3)2.方案论证与选择 (4)2.1迷宫小车的系统法案 (4)2.2传感器的选择与比较 (4)2.3车体的选择与比较 (4)2.4前进路径与返回路径的最优选择 (4)2.5传感器个数的比较与选择 (4)3硬件系统设计 (4)3.1 总体设计 (4)3.2单元电路设计 (4)3.2.1传感器单元电路的设计 (4)3.2.2电机驱动单元电路的设计 (4)3.2.3电源模块单元电路的设计 (4)4软件系统设计 (4)4.1 总体设计 (4)4.2 各子模块的设计 (4)4.2.1 转弯模块的设计 (4)4.2.2终点识别模块的设计 (4)4.2.3防误判模块的设计 (4)5设计体会 (4)附录A (4)附录B (4)走迷宫小车1.设计的任务与要求基于AT89C51单片机的智能小车的设计与实现，小车完成的主要功能是能够识别障碍物并根据传感器的辨别实现快速稳定的行驶。
小车系统以AT89S51 单片机为系统控制理器；采用红外传感获取赛道的信息，来对小车的方向和速度进行控制。
此外，对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试，并最终完成软件和硬件的融合，实现小车的预期功能。
1.1设计指标1迷宫为正方形2.4m×2.4m，场地、挡板(含车库挡板)均为白色，挡板高15cm。
迷宫内过道挡板间距25cm，车库尺寸30cm×30cm，迷宫入口处设置入口标志线，出口处设入库标志线(与车库入口齐平)。
标志线距迷宫外挡板均为10cm，为2cm左右宽的黑色胶带。
2迷宫外设有小车出发点，并在白色跑道粘贴有引向迷宫入口的黑色寻迹线，寻迹线为2cm左右宽的黑色胶带。
3为了避免选手提前记下迷宫结构、提前设置行走路线，该迷宫赛前会进行部分调整。
1.2 设计要求1.电路原理2.元器件及参数选择89C51单片机1个、3v直流电机2个、底盘1个、红外对管传感器6个、电机驱动L91102个、比较器LM385 3个L7805 1个电阻电容若干。
基于MCS-51单片机的智能机器人迷宫车的设计
基于MCS-51单片机的智能机器人迷宫车的设计机器人应当具有几个特征：移动功能，执行功能、感觉和智能。
目前全世界各国举办的涉及硬件，软件仿真的机器人大赛不下20余类。
各种各样的机器人比赛都有一个共同的宗旨：培养科学创新精神，激发思维的想象力，鼓励理论与实践的结合。
不仅如此，现在已经有越来越多的自动控制产品已经介入生产，在农业、工业上都有广泛的应用。
新的工作方式将大大的缩短了人工作业的时间，并且减轻了人的体力劳动的支出。
走迷宫的微型机器鼠主要是基于自动引导小车(Au to Guided Vehicle，AGV)的原理，实现机器鼠识别路线，判断并自动躲避障碍，选择正确的行进路线走出迷宫。
在此选择制作一个简易的行进装置，使其能顺利的走避障或是迷宫。
为了实现小车识别路线，判断并自动躲避障碍，选择正确的行进路线，障碍判断采用单光束反射取样红外传感器，驱动电机采用直流电机，控制核心采用MCS-51单片机。
控制上采用分时复用技术，仅用一块单片机实现了信号采集、线路判断、电机控制等功能。
迷宫由16×16个区组成。
起点设在拐角处，终点设在中央，占4个区。
每个区为180 mm×180 mm大小，间壁高为50 mm，厚度为12 mm，侧面涂白色，底面涂黑色，如图1所示。
1 迷宫车控制系统的总体设计方案迷宫车由墙壁传感器、单片机控制板、动力及转向系组成的，控制框图如图2所示。
迷宫车采用轮式移动方式。
优点是：结构和控制简单而且技术成熟。
从选定电动机转速和轮胎直径，可以简单地计算出小车的速度。
但是，有关路面的阻力或上坡的驱动转矩等成为重要的因素。
考虑这点，在轮胎上使用无线遥控车的塑胶轮胎。
如图3所示，前轮1为万向脚轮或球形轮，后轮2和后轮3为独立驱动轮，利用它们的转速差实现转向。
这种组合的特点是机枢组合容易，而且当2个驱动轮以相同速度、相反方向转动时车体能绕2个驱动轮连线的中点自转，值得注意的是自转中心与车体中心不一致。
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首届ST-EMBED电子设计大赛参赛作品：走迷宫的小车A Robot System Based On WirelessCommunication参赛学校：华中科技大学参赛学生：静超、肖骁、刘焱、孙姚聪、吴正华指导老师：钟国辉参赛队号：2006年1月27日华中科技大学电子与工程系Dian团队走迷宫的小车摘要：本系统采用ST公司ARM7芯片STR710FZT6为核心进行设计，合理利用了该芯片上丰富的资源，实现小车智能蔽障、寻迹，信息无线传输等功能，从而在远端PC上对获取的信息进行实时显示。
本系统针对现实中出现的对于未知区域实时探测的需求，适当进行了简化，利用迷宫进行模拟。
其中，有一台智能小车，和一个PC端。
小车在迷宫行进的过程中，会自动蔽障、选择路线，并通过无线模块将行进的信息实时传送给远端PC机，从而在PC端显示出小车在迷宫中行进的路线。
为了达到在迷宫中行走的目的，我们要设计蔽障和迷宫算法，为了使小车的信息能够实时传输到远端PC机，就需要设计一套较为实用和可靠的无线通信协议。
关键词：蔽障，迷宫算法，无线通信协议A Robot System Based On WirelessCommunicationAbstract：This system uses STR710FZT6 ARM7 chip as a core and its rich resources to achieve a smart car with functions of intelligent languishing impaired, motion, wireless transmission of information and others, PC on the remote will obtain the information for real-time display. In view of the reality of the system for real-time detection of unknown regional demand, we make a proper conduct of a simplified, using simulation maze. Among them, they have a smart car, and a PC terminal. In the process, the smart car will automatically languishing barriers, choose route and the road line will be through wireless module and real-time transmission of information to distant PC which shows it. In order to achieve the purpose, we have to design languishing impaired and maze algorithm, and also with the purpose of making Dolly have the ability of real-time transmission of information to distant PC, we should design a more practical and reliable wireless communication protocol.Keywords: languishing impaired, maze algorithm, wireless communication protocol.目录1 引言 (4)2 功能概述及方案设计 (6)2.1功能概述 (6)2.2 具体方案设计 (7)2.2.1 系统总体方案设计 (7)2.2.2小车控制模块设计 (7)2.2.2.1 小车车体的设计 (7)2.2.2.2 小车控制器模块 (8)2.2.2.3 电源模块 (8)2.2.2.4 稳压模块 (8)2.2.2.5 电机驱动模块 (8)2.2.2.6 小车控制模块设计 (8)2.2.2.7 车速检测模块设计 (8)2.2.3 超声波模块设计 (9)2.2.4 无线通信模块设计 (10)2.2.4.1 硬件选型 (11)2.2.4.2 通信协议介绍 (15)2.2.4.3 利用ARM芯片上的资源 (18)3 系统硬件设计 (19)3.1硬件设计概述 (19)3.2 电机驱动模块设计 (19)3.3 测速模块设计 (19)3.4 超声波模块设计 (20)3.5 无线通信模块 (21)3.6 电源模块硬件设计 (22)4 系统软件设计 (24)4.1 下位机控制模块 (24)4.1.1 模块描述 (24)4.1.2 系统资源使用情况 (25)4.1.3 主控模块设计 (25)4.1.4小车控制模块 (26)4.1.5 超声波模块 (26)4.1.6 无线通信模块 (26)4.2 PC机处理模块 (26)5 现在所完成的工作 (27)6 结束语 (27)1 引言当今社会，科学技术日新月异，时代前进的步伐越迈越宽，应用自动化设备,计算机处理,现代化通讯,数字化信息,现代化显示设备等高新技术而建立的现代化智能,监控等系统已经得到充分的发展与应用,智能机器人也就应运而生。
同时，在建设以人为本的和谐社会的过程中，智能服务机器人能够完成考古发掘，海底揭密，宇宙探索等危险作业，以保证人身安全。
《国家中长期科学和技术发展规划纲要》一文指出：智能服务机器人是在非结构环境下为人类提供必要服务的多种高技术集成的智能化装备。
以服务机器人和危险作业机器人应用需求为重点，研究设计方法、制造工艺、智能控制和应用系统集成等共性基础技术。
重点研究低成本的自组织网络，个性化的智能机器人和人机交互系统、高柔性免受攻击的数据网络和先进的信息安全系统。
2006━2020年，既是国家中长期技术发展计划实现阶段，也是我们最具有活力和最激情洋溢的时段。
于是，我们五个人认识到自己的位置，都对智能机器人的研发和制作有着强烈的好奇心，有着共同爱好和理想，想用自己的青春和智慧挥写这段焕发青春活力的乐谱。
凭借参加本次大赛的机会，我们能够对嵌入式系统的开发有进一步的学习和理解。
ST公司的ARM7芯片STR710FZT6具有丰富的资源，内嵌256+16KB的FLASH和64KB的SRAM。
APB桥它有2个分立的桥：APB1是针对快速外设，例如I2C、 UART、USB、CAN、SPI、HDLC；APB2是针对慢速外设，例如EIC、 XTI、GPIOs、ADC12、Timer、RTC、Watchdog。
特色：APB桥控制着外设时钟开启和控制所有外设的复位。
EIC的特色：多个中断通道的硬件操作，中断优先级、自动向量化；32个可屏蔽中断，映射在ARM的中断查询引脚IRQ；每一个IRQ中断都有16个可编程优先级别；支持硬件中断嵌套(15级)；2个可屏蔽中断，映射到ARM的快速中断查询引脚FIQ，既无优先级也不会自动向量化，等等。
我们的系统主要分为控制小车模块、超声波模块、无线通信模块。
前两模块主要是用到控制IO口和定时器，后一模块主要用到SPI总线和串口。
所以我们的系统没有外扩存储器，也没有USB等，对这块ARM的利用率不高，但我们看重的是这块芯片的性价比以及强大的可扩展性，因此选择这块ARM芯片是满足我们要求的。
2 功能概述及方案设计2.1功能概述我们设计的“走迷宫的小车”这一套系统主要是让小车自主的从迷宫的入口走到出口，并把行走的轨迹传输给电脑，绘制出走出迷宫的路线。
在这一过程中，小车通过前、左、右三个超声波模块实现对周围障碍物的实时测距来实现避障功能；在小车的行走过程中，也会实时地把小车的移动距离、速度等信息通过无线传输反馈给电脑；在转弯的时候就会把转弯的角度、移动距离等信息反馈给电脑，让电脑根据所接受到的信息绘制小车的行走路线。
另外，无线传输这一模块还具有自动组网的功能，在多台小车之间也可以通信，这样，多台小车同时探测这一迷宫能大大的提高效率。
若一下图为迷宫，则完成效果图如下：2.2 具体方案设计2.2.1 系统总体方案设计我们将系统分为小车控制模块、超声波模块、无线通信这三个大模块。
其中小车控制模块包括小车以及轮胎上的红外对管模块；无线通信又包括小车这一端和与电脑相连的一端。
图1.系统框图2.2.2小车控制模块设计2.2.2.1 小车车体的设计我们是购买玩具电动车。
购买的玩具电动车具有组装完整的车架车轮、电机及其驱动电路。
玩具电动车具有如下特点：首先，玩具电动车电机都是现成的，在上面架一块板子就可以放下电路板，各种传感器的安装也较方便。
其次，所购买的电动车是由两电机控制的，一个负责左边两轮子，另一个负责右边两轮子。
这样可以进行原地90-180度转弯。
2.2.2.2 小车控制器模块控制器模块采用的是ST 公司的一片ARM 芯STR710FZT6，该芯片大大满足我们的需要，片上资源很多，扩展性很好。
2.2.2.3 电源模块采用12V 蓄电池为直流电机供电，将12V 电压降压、稳压到5V ，为外围芯片供电，再降压稳压到3.3V 给ARM 芯片供电。
蓄电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能，所以我们采用锂电池供电。
2.2.2.4 稳压模块我们利用lm7805这块芯片将12V 的锂电池降压到5V ，再利用lm117这块芯片将5V 降压到3.3V 。
2.2.2.5 电机驱动模块采用专用芯片L298N 作为电机驱动芯片。
L298N 是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，它相应频率高，一片L298N 可以分别控制两个直流电机，而且还带有控制使能端。
用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。
2.2.2.6 小车控制模块设计小车的控制是由专用芯片L298N 来完成的，我们用六个IO 口来控制小车的运动，其中两个IO 口是产生PWM 波，控制电机的速度；另外四个IO 口又分成两组，分别控制两个电机的正反转，来实现小车的变速前进、转弯等动作。
2.2.2.7 车速检测模块设计对于小车的车速检测及距离确定的一般原理是这样的：小车的行驶过程是一个连续的时间过程，它的时间、路程、速度都是连续的。
我们用t 表示时间，S 表示路程，υ表示瞬时速度，那么它们的数学定义为：s vdt =⎰，ds v dt=，小车的平均速度为：s v t= 。
将上面的式子离散化，假设在一个很短的时间t 内小车行驶了S 的路程，则小车的即时速度Ns Lm=•。