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maze_car's Introduction

C51_Maze_car

迷宫鼠,是使用嵌入式微控制器、传感器和机电运动部件构成的种智能行走装置(微型机器人),电脑鼠可以在不同“迷宫”中自动记忆和选择路径,采用相应的算法,快速地达到所设定的目的地。 电脑鼠是一个小型的由微处理器控制的机器人车辆,在复杂迷宫中具有导航的功能。要在指定的迷宫中比赛,如同一个人置身于竞赛,必须要靠本身的判断力、敏捷动作及正确探测周边环境,来赢得胜利。因此它必须具备自行决定搜寻策略,在迷宫中前进、转弯、记忆迷宫墙壁资料、计算最短路径和搜寻终点等功能。一般来说,一只电脑鼠需具备下列三个基本能力: (1) 拥有稳定且快速的行走能力; (2) 能正确判断环境能力; (3) 记忆路径的能力。

设计目标

  1. 从指定起点开在迷宫中行走,找到指定终点。
  2. 从终点开始遍历迷宫返回起点,寻找最短路径。
  3. 根据最短路径冲刺到终点。 实物图

总体架构设计

  1. 微控制器 微控制器是电脑鼠的核心,可以选择单片机,若RAM需求量大或者算法复杂或者性能要求高时,需要使用ARM等高性能的微处理器。本书选定的微控制器为STC89C52单片机。
  2. 电源系统电源用来为整个系统供电,由于是为系统中的每个模块供电,所以图中没有画出连线。选择哪种方式、使用哪种电池来供电,会将影响电路的设计。这里使用了升压供电方案。
  3. 传感器及其驱动传感器的作用是用来感知环境,探测电脑鼠的左、前、右是否有路可走。本设计中采用的是红外传感器,发射和接收分别受微控制器控制。共有6组传感器,分别设置在电脑鼠头部的前左、前右、左、右、左前、右前方,其中左、右、前左、前右四组传感器是用于探测电脑鼠在当前迷宫格左、右、前三个方向上是否有支路的,左前、右前两组传感器呈45度安装,用于电脑鼠行进过程中的姿态矫正,防止电脑鼠走偏而撞到迷宫墙。由于6组传感器需要分时检测,某一时刻只能一组传感器工作,同时为了减少单片机控制传感器的引脚数,因此使用了3-8译码器来进行分时控制。
  4. 电机及其驱动电路 驱动电路的作用是根据微控制器发过来的指令来驱动电机正/反转,带动轮子行走,从而完成电脑鼠走迷宫。驱动电路与所用电机密切相关,本设计采用的是步进电机。
  5. 蜂鸣器当电脑鼠到达终点、或是返回到起点时,可以用蜂鸣器来提示,是电脑鼠的可选部分。
  6. 显示器是用来显示当前位置等相关信息的,用于调试,是电脑鼠的可选部分。
  7. 操作键电脑鼠上设计有操作按键,用于启动电脑鼠、对电脑鼠复位、控制充电等操作,是电脑鼠的可选部分。 架构图

效果图

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