小車自動走迷宮設(shè)計報告

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1、科技創(chuàng)新（3）設(shè)計報告小車自動走迷宮小車自動走迷宮摘要：我們本次實驗本來采用周立功公司提供的MicroMouse102電腦老鼠，為美國LuminaryMicro公司生產(chǎn)的32位ARMCortexM3處理器LM3S102，后來由于芯片被鎖只能求其次，采用芯片LM3S101，來控制和檢測紅外傳感器；主CPU根據(jù)檢測到的傳感信號，控制電機驅(qū)動電路調(diào)整行走路徑；小車在迷宮行進的過程中，會自動蔽障、選擇路線，直到到達終點。關(guān)鍵詞：電腦鼠，走迷宮，迷宮算法21目錄1項目介紹42功能概述43具體方案設(shè)計43.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計43.2小車系統(tǒng)硬件53

2、.2.1小車車體53.2.2小車控制器模塊53.2.3電源模塊53.2.4穩(wěn)壓模塊63.2.5電機驅(qū)動模塊63.2.6車速檢測模塊73.3反射式紅外線傳感器83.3.1反射式紅外線傳感器設(shè)計方案93.3.2一體化紅外接收頭工作原理103.3.3檢測障礙物的軟件設(shè)計103.4迷宮擋板檢測113.4.1原理分析113.4.2調(diào)制信號產(chǎn)生123.4.3抗干擾處理13213.5軟件設(shè)計及調(diào)試過程133.5.1萬事開頭難133.5.2起步143.5.3速度控制143.5.4中斷163.5.5路況檢測173.5.6路線選擇184我們的完成情況205

3、心得體會與致謝201項目介紹所謂電腦鼠是指由微控制器、前視距離探測器、車輪編碼器和驅(qū)動機構(gòu)等組成的一個綜合的系統(tǒng)；其中微控制器加上程序就相當(dāng)于腦袋，前視距離探測器相當(dāng)于眼睛，驅(qū)動機構(gòu)（車輪編碼器）相當(dāng)于腿。本項目要實現(xiàn)的是用電腦鼠找出迷宮中通往終點的最短路徑并以最快速度到達迷宮的終點。由于芯片本身問題，容量有限，我們設(shè)計的“電腦鼠自動走迷宮”這一套系統(tǒng)主要是讓小車自主的從迷宮的入口走到出口，根據(jù)紅外線來判斷可行進的路線，并根據(jù)多次地判斷來確定走出迷宮的路線。在這一過程中，小車通過前、左、右三個紅外線模塊實現(xiàn)對周圍障礙物的實時測距來實現(xiàn)避

4、障功能。2功能概述小車的主要功能可以分為電機調(diào)速及轉(zhuǎn)向功能，走直線功能，紅外傳感器測障礙，并且根據(jù)所檢測的所處情況來控制小車行進。電腦鼠每走10個脈沖（測速傳感器檢測黑白碼盤的脈沖輸出）就做一次同步。即先走完10個脈沖車輪的等待另一個輪也走完1021個脈沖后再一起啟動。如果電老鼠運動軌跡不是一條直線，則有可能是測速傳感器漏掉了脈沖，請調(diào)節(jié)傳感器和車輪的安裝位置。Micromouse102共有三對調(diào)制反射式紅外線傳感器，如果在發(fā)射和接收正對的方向的一定距離范圍內(nèi)存在障礙物，則有相應(yīng)的LED點亮，一共有五個LED。在程序里各個指示燈的含義如

5、下：D7：點亮表示左邊存在擋板，熄滅表示左邊沒有檢測到擋板；D5：點亮表示電老鼠太靠近左邊擋板，熄滅表示左邊不會碰到擋板；D4：點亮表示前方存在擋板，熄滅表示前方不存在擋板；D2：點亮表示電老鼠太靠近右邊擋板，熄滅表示右邊不會碰到擋板；D1：點亮表示右邊存在擋板，熄滅表示右邊沒有檢測到擋板。如果要改變傳感器的探測距離范圍，可以調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R11，R17，R21。他們分別調(diào)節(jié)左，前，右的測試距離范圍。3具體方案設(shè)計3.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計我們將系統(tǒng)分為電機模塊、小車控制模塊、紅外線模塊這三大模塊。其中小車控制模塊包括小車以及輪胎上的紅外對管

6、模塊。MicroMouse102電腦老鼠系統(tǒng)方塊圖：驅(qū)動機構(gòu)+車輪編碼器微控制器Lm3s101前視距離紅外探測器按鍵與顯示(5個LED)213.2小車系統(tǒng)硬件3.2.1小車車體我們采用的電腦鼠是主要由一塊上面嵌有芯片和控制電路以及電池盒的圓形電路板，左右兩側(cè)各有一只輪子，前方和輪子內(nèi)側(cè)共有5對紅外發(fā)射接受器，分別用于障礙判斷和行進距離計數(shù)。3.2.2小車控制器模塊控制器模塊采用的是采用美國LuminaryMicro公司生產(chǎn)的32位ARMCortexM3處理器LM3S101。該芯片可以滿足我們的基本需要，但片上資源很少，不易擴展性。3.2

7、.3電源模塊電腦鼠的電源采用4節(jié)1.5V的5號電池供電，電源插座為2.54-2T型插座，如圖所示。3.2.4穩(wěn)壓模塊升壓芯片采用Sipex公司的低靜態(tài)電流、高效率的升壓芯片SP6641A，升壓電路如圖所示。輸入電壓3.3V，輸出電壓5V。213.2.5電機驅(qū)動模塊電機采用直流減速電機，最高輸出轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘，工作電壓為DC3V。電機驅(qū)動電路采用專用的單相直流電動機橋式驅(qū)動芯片，如圖所示。TA7291S是TOSHIBA公司生產(chǎn)的單相直流電動機橋式驅(qū)動芯片，工作電壓4~20伏，最大輸出電流400mA。電動機驅(qū)動由輸入端IN1和IN2控

8、制，控制方法如表所示。注：電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)與OUT1和OUT2與直流電機的接線有關(guān)，這里主要是相對的。213.2.6車速檢測模塊對于小車的車速檢測及距離確定的一般原理是這樣的：小車的行駛過程是一個連續(xù)的時間