走迷宫电脑鼠软件设计
南京理工大学
毕业设计说明书(论文)
作者: 学号：
学院(系)：自动化学院
专业: 电气工程及其自动化
题目: 走迷宫电脑鼠软件设计
风把回忆摇落一地红是什么歌目次
1  引言 (1)
1.1 电脑鼠的简介 (1)淘宝网上开店
1.2论文主要完成的工作 (1)
1.3 器件选择 (2)
1.4  相关开发工具 (5)
2 走迷宫挡板检测 (5)
2.1 红外接收头的工作原理 (5)
低风险地区定义
2.2 原理分析 (6)
2.3 用红外进行挡板检测 (7)
3 步进电机的驱动控制 (8)
3.1步进电机的驱动 (11)
3.2车速检测模块 (11)
4  电脑鼠姿势修正 (12)
4.1姿势修正 (12)
4.2挡板检测 (14)
4.3 电脑鼠转弯 (15)
5 电脑鼠走迷宫的算法 (17)
5.1电脑鼠软件主要模块 (17)
5.2迷宫地图相对方向与绝对方向的建立 (17)
5.3墙壁资料存储 (21)
5.4电脑鼠搜索策略 (23)
5.5 迷宫搜索程序 (26)
社会经济权利结论 (31)
致谢 (32)
参考文献 (33)
1  引言
1.1 电脑鼠的简介
人类在科技的发展上，一直在尝试着想要创造出一个具有肢体，感觉，脑力，综合一体的机械，而智能老鼠既是一个能够用来诠释肢体，感官及脑力综合工作的智能机械。所谓的智能老鼠我们用电脑鼠（MicroMouse）来代替，它是使用微控器，光电传感器和机动运动部件构成一种智能行走装置的俗称，它可以在“迷宫”中自动记忆和选择路径，寻出口，最终达到所设的目的地。
电脑鼠搜索路径应该是没有人工干预的情况下自主完成的，也就是说，需要运用搜索算法使电脑鼠自主行走。搜索算法的主要目的是，根据电脑鼠当前的位置确定下一步，以迅速达到迷宫的中心并返回，同时利用搜索迷宫时得到的隔墙信息出从起点到终点并返回的最优路径。电脑鼠的制作技术的基本要求一定要稳定，在符合规则的不同迷宫中都能运行自如。快速，高效的探索迷宫则一直是个重点更是个难点。快速和高效两个要素又彼此联系，相互影响。实现快速探索可以通过选用合适的电机解决，但是快速不一定实现高效。要实现高效必须能准确控制电脑鼠的运动，并且依靠探索迷宫的合适算法。
1.2 论文主要完成的工作
本论文研究的电脑鼠也是一个多学科的综合产物，主要包括电源，传感器，步进电机，控制核心电路，机身5个部分。光电传感器就是电脑鼠的眼睛，用来获取各方面的信息，送到微控制器LM3S615
（电脑鼠的大脑）中处理，然后驱动步进电机，由步进电机（电脑鼠的脚）执行相应的动作，包括加减速，转弯，停止。
本论文的研究对象是走迷宫电脑鼠的软件部分，设计中采用速度不快但是控制简单的反应式步进电机来代替电脑鼠的驱动，采用红外线发射光和一体化接收头组成的传感器单元，使用基于Cortex-M3内核的32位ARM微控制器LM3S615作为运算控制中心。
本论文主要研究的内容如下：
1）分析ARM系列32位单片机及LM3S615微控制器的结构和引脚特性。
2）在理解传感器的基础上选用反射式光电传感器在电脑鼠上的应用，光电传感器的工作原理，对障碍物的识别及障碍的反应。
3）在电机控制的基础上介绍步进电机的驱动和控制以及BA6845FS步进电机驱动芯片工作原理。
4）完成电脑鼠的姿势修正以及电脑鼠的转弯控制。
5）依照编程开发的基础上重点研究走迷宫智能算法和程序，这部分工作是本论文研究的重点。
1.3 器件选择
刀郎歌曲试听(1)运算控制单元：32位ARM微控制器LM3S615。
(2)传感器单元：IRM-8601S红外线一体化接收头；普通红外线发射管。
(3)驱动单元：反应式步进电机;BA6845FS步进电机专用驱动芯片。
(4)人机界面：矩阵键盘；七段数码管；ZLG7289按键数码管控制芯片。
1.3.1  运算控制单元
今年冬奥会金牌榜电脑鼠的微控制器是由Cotex-M3内核的ARM处理器——LM3S615，如图1.3.1所示。该芯片具有32位RISC性能，带有8KB单周期Flash，2KB单周期SARM，2个定时器。
图1.3.1 LM3S615引脚图
32位AEM微控制器LM3S615中主要使用到的部分是JTAG口下载和调试测序，PWM模块以驱动红外线传感器，GPIO口以驱动步进电机，AD模块检测电池电压。当然了，如果要独立开发新的电脑鼠，可能要使用更多的部分。
1.3.2 光电传感器单元
电脑鼠上所使用的传感器都是光电传感器，它通过光对障碍物的反射而接收信号，所以要提出反射式光电传感器概念，所说的反射式光电传感器探测障碍物的原理参见图1.3.2所示，发射管与接收管平行同向安装，接收管只能接收到发射回来的红外线信号。发射管向外发射红外线后，如果在有效距离范围内存在反射表面，则反射回来的信号将会被检测到。如果不存在反射表面或则反射表面距离太远，接收传感器将不能检测到信号。电脑鼠使用的是红外一体式传感器（IRM8601S）。该传感器内部的带通滤波器中心频率为38KHz，所以驱动红外线的载波信号为38KHz时传感器最灵敏，其调制信号应该为12us的方波，通过调节驱动红外线的载波信号频率可以改变传感器的探测距离，在确定电脑鼠在道路中的位置，就可使用该方法，依次用不同的频率来驱动红外线，便可以探测出离墙壁的大概距离。
图1.3.2传感器探测障碍物的图
1.3.3驱动单元
电脑鼠的驱动都是靠着反应式步进电机，所说的反应式步进电机是一种传统的步进电机，由磁性转子铁芯通过与由定子产生的脉冲电磁场相互作用而产生转动。反应式步进电机工作原理比较简单，转子上均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。市场上一般以二、
三、四、五相的反应式步进机居多。本论文中用两个BA6845FS步进电机专用驱动芯片(如图1.3.3所示)来控制电机，每个芯片包含两个H桥，最大电流1A，且在输入逻辑的控制下输出三种模式：正向，反向和停止。所以用起来简单且方便。

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