电脑鼠

9.2怎样来判断电脑鼠的位置？

宫隔墙构成的通道宽度为16.8厘米，通常所制作的电脑鼠的宽度为10厘米左右。在这种情况下，如果电脑鼠行进在通道中央，其边缘与迷宫隔墙间的距离在3~4厘米左右；如果偏离了，那么一边的距离会增加，另一边的距离会减少。通过安装在电脑鼠上的传感器能够快速﹑准确地测量这些距离信息，以便不断地调整电脑鼠的行进方向。

使用红外LED管测距时，发射管和接收管平行安装在电脑鼠的前方或左﹑右方。当发送管发射的红外光线遇到迷宫隔墙后，红外光线发生反射并被接收管所接收。接收管收到的信号转换为电压，它和电脑鼠与迷宫隔墙之间的距离有确切的对应关系。检测该输出电压的大小就可以测定电脑鼠与迷宫隔墙之间的距离。

2轨

道

电脑鼠

1轨道

9.2.1怎么样读取数据会比较准确呢？

首先我们来看看红外接收管的波形：

发射管：

距离为3CM

接收管：

距离为5CM 当发射管导通时，接收管延时导通，障碍物离电脑鼠距离越远接收管导通时的电压值越大，障碍物离电脑鼠越近接收管导通时的电压值越小，根据这个规律我们可以用几种方法读取数据来计算距离。

下面我将为大家介绍几种方法：

第一种方法就是只读一次A/D值：当接收管完全导通时读一次数据。那么这样读出来的数据就是电脑鼠到障碍物之间的距离。

第二种方法就是读两次A/D值：在发射管导通之前读一次数据（D1），在接收管完全导通时读一次数据（D2），然后把两次数据相减（D1-D2）。这样得到的是两数的差值，电脑鼠离障碍物越近差值就越

小。

为了数据更加精确我们可以在第二种方法上进一步优化：

第三种方法：在发射管导通之前读两次数据（D1、D2），得出其平均值A1；

在接收管完全导通时读一次数据（D3、D4），得出其平均值A2；然后把两次得出的平均值相减（A1-A2）。

大家也可以想想其他更好的方法。

根据上面几种读书的方法我们可以有几种程式的写法，就以前面的一对检测管来作为例子。

读取前面红外检测管的数据程序，第一种方法。

读取前面红外检测管的数据程序，第二种方法。

学会了怎样来读取检测的数据以后，那么现在我们来学习怎样来计算电脑鼠的位置。

9.2.2、怎样来判断电脑鼠偏离了直线前进位置：

首先设定电脑鼠离左右墙的安全距离，由于各电脑鼠在硬件方面有一定的差异，所得到的检测数据也有一定的差异，那么安全距离的设定大家可以根据自己的电脑鼠进行相应的调整。

获取距离数据的方法有三种，那么设定的安全距离也有所不同，大家可以自行选择。

LEFT_SAFE_DISTANCE == 0XA1 //适用于第一种方法

RIGHT_SAFE_DISTANCE == 0XA1 //适用于第一种方法

LEFT_SAFE_DISTANCE == 0X5E //适用于第二、三种方法

RIGHT_SAFE_DISTANCE == 0X5E //适用于第二、三种方法当然左右的安全距离也可以设定为不一样的值，只要能保证电脑鼠前进的时候能走直线，而不撞到墙就可以了。如图所示：

左边安全距离右边安全距离

读出左前方LED的数据Left_Distance_DataH之后用来跟左边安全距离比较，当偏向左边的时（即：Left_Distance_DataH< LEFT_SAFE_DISTANCE）

就要修正电脑鼠的位置了，我们可以通过减慢右边轮子的速度来调整电脑鼠的位置。

接着就读出右前方LED的数据Right_Distance_DataH之后用来跟左边安全距离比较，当偏向右边的时（即：Righ_Distance_DataH< RIGHT_SAFE_DISTANCE）就要修正电脑鼠的位置了，我们可以通过减慢左边轮子的速度来调整电脑鼠的位置。

程序流程图：

子程序开始

读取左前方红外

LED的AD值

电脑鼠到左边

墙的距离是否大于安全距离？

否是

调整电脑鼠位置读右前方红外LED的AD值

电脑鼠到右边

墙的距离是否大于安全距离？

调整电脑鼠的位置

怎样来调整左右轮子的速度我会在后面章节介绍给大家。

9.2.3怎样来判断电脑鼠前面有无障碍物和怎样判断左右转：

当电脑鼠前面障碍物已经在安全距离之内时，电脑鼠必须要减速，并寻找左右是否有出口，判断的方法：当电脑鼠离墙的距离小于安全距离（设为5CM，AD转换值为：0X5E40）时，即L1<5CM（L1的距离AD转换值小于0X5E40），那么说明电脑鼠前面有墙，此时电脑鼠要转弯或掉头返回。

判断左右是否有出口：如图所示假设电脑鼠右边有墙（用绿色线表示），距离为L4，电脑鼠右边没墙时距离为L3（用红色线表示）；很明显L3>L4.判断的依据我想大家也很明白了吧。我们只要设定一个转弯距离值，超过这个距离值，我们就可以判断有出口。

L1 L4 L3

L2

前面的安全距离可以根据你自己设定的电脑鼠的速度来决定，速度越快那么所设定的安全距离越远，反之越近。

判断左右转弯的距离当然要比你所设定的左右安全距离要大。这个大家可以通过实验来慢慢体会。

程序流程图：

子程序开始

读前面红外LED

接收管的AD值

是判断障碍物否

离电脑鼠的距离是否大于安

全距离？

读取左前方和右前方的

两个红外LED接收管的AD值

左右是否有出口？

有无

转弯掉头回转

9.3怎样来控制速度

前面章节笔者已经为大家介绍了直流电机的控制方法，不知道大家学会了没有，如果现在还不会的话，再去好好看看。接下来笔者就为大家介绍如何来控制速度。那么怎样来控制速度呢？你能想出几种

方法来呢？怎样控制比较好，比较方便呢？

下面我将为大家一一介绍。

笔者原来也想过一种方法那就是不调速，直接用全速，实验的结果是，我失败了。速度太快了，很容易撞到墙。为了不让电脑鼠撞到墙，在行进过程中前面没有墙的话我们可以让电脑鼠全速前进，一旦有墙时就必须减速转弯，转弯速度太快的话容易打滑。

那么怎样来控制速度呢？

第一个方法就是用自由定时器来控制电机控制I/O口的输出脉宽，以达到控制电脑鼠速度的目的。

电脑鼠走迷宫死区排除算法

电脑鼠走迷宫大赛探索过程算法优化研究 ——死路排除算法 ——死区域算法1摘要 电脑鼠走迷宫大赛是由国际电工和电子工程学会（IEEE）举办的人工智能领域的一项国际性赛事，集机械、电子、控制、光学、程序设计和人工智能等多方面科技知识于一体[1]，具有很高的知名度。迷宫算法的优劣直接影响比赛的最终成绩。本文从经典迷宫算法入手，先后提出了能排除单行当列死路的“死路排除算法”和能够排除任意形状死区域的“渗透法”，然后通过测试验证两种改进算法的优越性。改进算法的核心思想是通过已经获得的迷宫信息排除不包含最短路径信息的死区域。同时，文中创造性的将“渗透思想”用于迷宫算法当中，很好的实现了死区域的判定与排除。与经典算法相比，改进算法在时间、空间方面都有良好的优化效果。 2背景简介 电脑鼠走迷宫大赛是国际电工和电子工程学会（IEEE）每年都会举办的一项国际性赛事，于1972年由美国机械杂志发起。比赛中的电脑鼠是一个小型的由微处理器控制的机器人车辆，在复杂迷宫中具有译码和导航功能。该比赛自推出以来，受到了世界各国师生的青睐。2007年和2008年，上海市计算机学会率先在中国主办了两次IEEE标准电脑鼠走迷宫邀请赛（长三角地区），有三十多所院校参加，反响强烈。2009年比赛范围扩展到全国，共有9个赛区的52所高校参赛[2]。 2.1电脑鼠走迷宫大赛规则[3] 电脑鼠的基本功能是从起点开始走到终点，这个过程称为一次“运行”，所花费的时间称为“运行时间”；电脑鼠从第一次激活到每次运行开始所花费的时间称为“迷宫时间”；电脑鼠在比赛时手动辅助的动作称为“碰触”。竞赛使用这3个参数，从速度、求解迷宫的效率和电脑鼠的可靠性三个方面来进行评判。 电脑鼠的得分是通过计算每次运行的“排障时间”来衡量的，即将迷宫时间的1/30加一次运行时间；如果未被碰触过，则再减去10s（奖励时间），这样得到的就是排障时间。电脑鼠在迷宫中停留或运行的总时间不可超过15min，在限时内允许运行多次。如果进入迷宫是为了进行探测和记忆，则这次运行就称为“试跑”；如果进入迷宫是根据先前的记忆和经验，按照智能算法确定最佳路径，并以最快的速度到达目的地，则这次运行就称为“冲刺”。 2.2迷宫、电脑鼠规格 迷宫由256个方块组成，每个方块18 平方厘米，排成16行×16列。迷宫的隔板沿方块的四周布设，形成迷宫通道。如图1为迷宫照片。图2为电脑鼠样例照片，该电脑鼠采用ARM7处理器——LM3S615作为主控芯片。五组可测距的红外线传感器按照某固定频率对迷宫格周围障碍进行采样，获取迷宫隔板信息。 图1 迷宫照片图2 电脑鼠样例照片 2.3已有算法

电脑鼠机器人迷宫竞赛规则

第四届青少年机器人活动暨亚洲机器人锦标赛中国区选拔赛 电脑鼠机器人迷宫竞赛规则 竞赛要求使用东莞市博思电子数码科技有限公司的电脑鼠机器人器材。如下图所示： （一）场地尺寸及环境要求 1.迷宫场地由8×8个边长为180.00×180.00mm 的正方形单元组成（见图1 ）。 电脑鼠机器人迷宫竞赛是一种利用嵌入式微控制器、传感器和机电运动部件构成的一种智能的小型机器人比赛，它要求机器人在指定的迷宫中自动探索并找出通往终点的路径，赛中机器人需随时掌握自身的位置信息，准确获取墙壁信息并做记录，最终依靠记忆找出最佳路径并以最短的时间走出迷宫，赢得比赛。 一、简述 二、规则

2.图2示例场地图 3.四周的隔墙将整个迷宫封闭，迷宫隔墙的侧面为白色，顶部为红色。迷宫的地面为木质， 用于隔开每个单元格的围板称为墙壁，迷宫场地的墙壁高50.00mm，厚12.00mm，因此两堵隔墙所构成的通道其实际宽度为168.00mm（示例场地图见图2）

使用油漆漆成黑色。迷宫地面上印有墙壁的定位线，作组装场地时定位墙壁的标记，隔墙侧面和顶部的涂料需能反射红外线，地板的涂料需能吸收红外线。 4.迷宫的起始单元必须有三面隔墙，余下一个出口。例如，若没有隔墙的出口端为“北”向时，那么迷宫的外墙就构成“东”、“南”、“西”方位的隔墙。 5.6.迷宫场地中，将每个正方形单元的四角每两边相交的位置的点我们定义为“格点”。除了停泊区域中心的格点外，其余每个格点至少要延伸出一面隔墙或与一面隔墙相接触。由格点延伸出去的墙壁的组合方式多种多样，以迷宫左下角的一个格点为例，如下图中黑色部分为格点，示例场地图见图 2 A 、从格点处延伸出一块墙壁后，与该节点有关的墙壁的几种布置位置如下： B 、从格点处延伸出两块墙壁后，与该节点有关的墙壁的几种布置位置如下： 符合本规则的迷宫场地设计方案数量众多，但迷宫的格数始终是8×8格，四边的围墙不变，变化的是围墙内部的各个墙壁，比赛时具体使用场地,由比赛现场公布。

人工智能电脑鼠搜迷宫实验

北京科技大学实验报告 学院：自动化学院专业：智能科学学技术班级： 姓名：学号：实验日期：2017年11月6日 实验名称：人工智能电脑鼠搜迷宫实验 实验目的：掌握电脑鼠的基本操作及智能搜索算法操作。 实验仪器：KEIL MDK、电脑鼠、J-Link、VS 实验原理：所谓“电脑鼠”，英文名叫做Micromouse，是一种具有人工智能的轮式机器人，是由嵌入式微控制器、传感器和机电运动部件构成的一种智能行走装置的俗称。当电脑鼠放入起点，按下启动键之后，他就必须自行决定搜索法则并且在迷宫中前进，转弯，记忆迷宫墙壁资料，计算最短路径，搜索终点等功能。电脑鼠更结合了机械、电机、电子、控制、光学、程序设计和人工智能等多方面的科技知识。本实验中，通过红外传感器检测电脑鼠所处位置状态，通过智能算法保存地图并实现地图的搜索，通过pid等控制算法控制电机，达到电脑鼠搜索迷宫并计算最短路径等功能。 实验内容与步骤： 实验内容 1）KEIL MDK的安装 2）电脑鼠硬件的检查及调整 3）智能搜索算法的编写 4）算法的调试与优化 5）实验结果

实验步骤 （一）KEIL MDK的安装 1双击运行Ke i l MDK 4.12 安装程序，出现软件安装界面，如图所示： 2点击Next，勾选安装协议； 3选择安装路径，建议安装在C 盘，运行速度快些 4 填入用户信息，个人用户随意填入即可； 点击Next 就进入实质的安装过程了，Wait for a Whle… 5点击Finish，Keil MDK 就完成安装了，可以发现桌面上生成了名为“Keil uVis ion4”的可执行文件快捷方式。

（二）检查和调整电脑鼠的硬件 1.电机检查：在电脑鼠程序文件中找到Motor.c文件，直接为两侧电机赋相同的速度值，用G-link连接电脑鼠和电脑，传入程序，打开电脑鼠放在地面上，如果电脑鼠能正常直线行进，即证明两侧电机正常工作。如果有电机有问题，拆下原来的电机换新的再次进行电机检查即可。 2.传感器检查：用G-link连接电脑鼠和电脑，打开传感器查询模式，用手逐渐靠近每一个传感器，如果相应的传感器值由小变大，那么此传感器工作正常。且每个传感器在手指位于相同距离时，回传的传感器值近似相等即证明传感器都正常工作，如果有传感器有问题，拆下原来的传感器换新的再次进行传感器检查即可。 传感器回传值查询界面 （三）智能搜索算法的编写 在含底层驱动的程序的基础上加上算法，实现智能搜索，把电脑鼠变成一只真正的智能的老鼠。

电脑鼠的原理分析及算法研究

电脑鼠的原理分析及算法研究 摘要：本文阐述了电脑鼠的定义和意义，并对电脑鼠的工作原理及硬件、软件设备进行一定的分析，研究了一些传统和经典的算法。 关键词：电脑鼠，模块，算法，蚂蚁算法 Analysis of the Principle and Study of Algorithm of MicroMouse Wang Huinan04010515 (Southeast University, Nanjing, 211189) Abstract:This paper describes the definition and significance of MicroMouse. And analyzing the work principle of MicroMouse’s hardware and softwareequipment. Studying anumber of traditional and classical algorithms. Key words:MicroMouse; Module; Algorithms; Ant algorithm 本学期，我选修了机电一体化——电脑鼠。通过学习和查找资料，我对电脑鼠的运行原理有了一定的了解，并产生了一些新的想法。 1电脑鼠的基本知识 1.1电脑鼠的定义 所谓“电脑鼠”，英文名叫做MicroMouse，是使用嵌入式微控制器、传感器和机电运动部件构成的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，寻找出口，最终达到所设定的目的地。 实际上电脑鼠就是一个电力驱动小车，而这个电动小车是由一个或多个为控制器来控制，通过传感器和其他各功能器件的配合，具备一定的智能。同时，电脑鼠拥有探测障碍物、行走、转弯、加减速好制动等基本功能。 1.2电脑鼠的意义 电脑鼠可谓是一种具有人工智能的小型机器人，结合了机械、电机、电子、控制、光学、程序设计和人工智能等多方面的科技知识。 人类在科技的发展史上，一直在尝试着想要创造出一个具有肢体、感官、脑力等综合一体的智能机器人，而电脑鼠就是一个很能够用来诠释肢体、感官及脑力综合工作的基本实例，这也是当初电脑鼠被发明的理由，希望能够借助电脑鼠的创作来进而研究与发明更加复杂的机械。 2电脑鼠的整体设计方案 如图所示。整个系统可以初步分为以下主要部分：电源模块，控制模块，执行机构模块，传感器模块，机身模块。可以形象地认为，电源模块是电脑鼠的“动力源泉”，控制模块是电脑鼠的“大脑”，传感器模块是电脑鼠的“眼睛”，机身模块是电脑鼠的“躯干”，执行机构是电脑鼠的“脚”，几个模块之间要相互配合才能使这个电脑鼠最终“逃离”迷宫。

电脑鼠设计与制作——文档

电脑鼠的设计与制作 0．序言 0.1电脑鼠 电脑鼠是机电一体化装置，是使用微控制器、传感器和机电运动部件构成的一种智能行走装置，是一种具有人工智能的小型机器人。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。集成了计算机、电子和机械、电机、自动化和传感器等技术，是真正具有独创性的东西，其制作为学生提供了创意、制作、实现和展示的机会。 必要的知识（可以百度）： （1）电子部分 ?电路设计 ?微处理器 ?传感器 （2）机械结构 （3）算法设计 0.2电脑鼠的设计目标 本项目要实现的是用电脑鼠找出迷宫中通往终点的最短路径并以最快速度到达迷宫的终点。 电脑鼠从迷宫起点位置前进，由程序判断通过前视距离探测器探测到的迷宫状况，控制驱动机构前进或转向并记录路径和距离（控制车轮编码器可完成），由于起点位置和终点位置是已知的，虽然不知道具体路径，但通过编写算法程序即可找到最短路径，在重新开始时便可以最快速度从最短路径到达终点。 设计的电脑鼠应该具有三种最基本的能力： ?拥有稳定、准确、快速的行走能力 ?能争取判断环境的能力（如有墙、有路）

记忆路径的能力 图1 8*8迷宫布局图 总之，电脑鼠的设计目标是：在最短的时间内找到一条通往总店的最短路径，并以最快速度从起点到达终点。如何衡量： 迷宫时间（搜索时间）：电脑鼠激活到每次运行开始的时间； 注：搜索结束，从终点返回到起点的时间不算在迷宫时间内； 运行时间：电脑鼠从起点走到终点的时间； 如果电脑鼠在比赛时需要手动辅助，这个动作就成为“碰触”。若“碰触”了，则需要失去10秒的奖励时间。 比赛使用者三个参数，从速度、求解迷宫的效率和电脑鼠的可靠性三个方面来进行评分。 成绩=迷宫时间/30+运行时间-奖励时间（非碰触） 例子：一个电脑鼠在迷宫中的搜索时间为4分钟，没有碰触过，运行时间使用了20秒，这次运行的排障时间就是： 20+（240×1／30）-10=18秒 1.电脑鼠的构成 电脑鼠是指由车身、轮子、和相关软件构成。车体是电脑鼠最基本的架构，它的设计在电脑鼠的整体规划中战友想到重要的地位，应当遵守整体结构坚固耐用、材质轻、重心低的原则。在设计中，既要考虑到符合各零件的规格，又要考虑到配合迷宫的规格。

电脑鼠程序代码

/****************************************Copyright (c)**************************************************** ** Guangzhou ZHIYUAN electronics Co.,LTD. ** ** Info--------------------------------------------------------------------------------- ** File Name: ** Last modified Date: 2008/02/14 ** Last Version: ** Description: MicroMouse615 上的无记忆功能的走迷宫实验 ** **-------------------------------------------------------------------------------------------------------- ** Created By: 廖茂刚 ** Created date: ** Version: ** Descriptions: ** **-------------------------------------------------------------------------------------------------------- ** Modified by: ** Modified date: ** Version: ** Description: ** ******************************************************************************************** ********* ****/ /******************************************************************************************* ********* ***** 包含头文件 ******************************************************************************************** ********* ****/ #include "" #include "" #include "" #include "" #include "" #include "" #include "" #include "" #include "" #include ""

电脑鼠走迷宫比赛规则

電腦鼠走迷宮比賽規則 一、電腦鼠的規定 1.電腦鼠必須以紅外線光感測器偵測迷宮路徑行走；不得以機械式的感測裝置 (包含導輪)碰觸迷宮路徑的牆板行走。 2.電腦鼠必須為自立型，不得以無線電波遙控。 3.電腦鼠不得躍過、攀登、損傷或破壞迷宮壁面。 二、迷宮的規定 1.電腦鼠迷宮，如[圖一]所示，單位方塊壁面的側面為白色，頂部為紅色，平 面為黑色。 2.電腦鼠迷宮以一定大小的正方形單位方塊構成，整個迷宮的外圍也是正方 形。所有的迷宮方塊至少有一個方向被壁面擋住。某些迷宮的路徑寬度為兩個迷宮方塊的寬度，如黃色部分所示。 3.電腦鼠迷宮的單位方塊為18cmX18cm，整個迷宮由16X16個迷宮方塊組 成，面積為288cmX288cm。電腦鼠迷宮的外圍全部相連接起來，壁面的高度為5cm，厚度為1.2cm。 4.迷宮是以一般的精度製作，有可能產生某種程度上的尺寸誤差(約1mm)。 三、比賽規則 1.參加隊伍於比賽前由各隊選手(或選手代表)抽籤決定出賽次序。每隊限一個 操控手下場比賽。 2.比賽開始前，所有參賽的電腦鼠均須以大會提供的塑膠袋封起來，貼上裁判 簽名的封條。輪到下場比賽的隊伍，操控手須在裁判示意下打開塑膠袋，操控電腦鼠下場比賽。當裁判發出哨聲後，操控手即可啟動電腦鼠。 3.電腦鼠由迷宮的一角出發，以達到終點(在迷宮的中心)時間短者為第一名， 餘依次類推。 4.電腦鼠最多可擁有6分鐘，比賽期間最多可行進6次，以這段時間內最快到 達迷宮終點的時間為比賽成績。如在比賽時間內無法達到終點者，以比賽時間到時，電腦鼠距離終點的距離為比賽成績，此項距離越短者成績越高。 5.電腦鼠在比賽中碰觸迷宮牆壁達到3次或一次碰觸超過3秒卡住者即須退 場，其成績依未到達終點者之方法計算，以退場時之位置為行走距離的量測點。 6.操控手不得在迷宮路徑公開之後，把迷宮的路徑資料輸入電腦鼠，即比賽中 不得從事程式的置入(loading)及ROM的更換。

电脑鼠实验报告.

《视觉机器人》 实验报告 学院: 姓名: 专业: 二零一六年一月

目录 第1章背景和意义 (3) 第2章系统方案设计 (4) 第3章硬件设计 (5) 3.1电脑鼠基本硬件组成 (5) 3.2电脑鼠基本动作 (9) 第4章软件设计 (9) 4.1电脑鼠软件设计概要说明 (9) 4.2等高图制作模块 (11) 4.3冲刺模块 (12) 4.4转弯模块 (12) 4.5搜索模块 (13) 4.6迷宫地图相对方向与绝对方向的建立 (13) 4.7墙壁资料存储 (15) 4.8电脑鼠搜索策略 (16) 参考文献 (17) 附件： (17)

第1章背景和意义 电脑鼠可看作是一种具有人工智能的小型机器人，依照比赛规则，当电脑鼠放入“迷宫”起点，按下启动键之后，它就必须自行决定搜寻法则并且在迷中前进、转弯、记忆迷宫墙壁资料、计算最短路径、搜寻终点等功能。电脑鼠结合了机械、电机、电子、控制、光学、程序设计和人工智能等多方面的科技识。国际电工和电子工程学会（IEEE）每年都要举办一次国际性的电脑鼠走迷宫竞赛。首场电脑鼠迷宫竞赛1979年于纽约举行，1991年以来，每年都有世界级的比赛。2007年，国内开始举行IEEE标准电脑鼠走迷宫邀请赛,自举办以来高校参赛踊跃，许多大学还开设了“电脑鼠原理和制作”选修课程。电脑鼠走迷宫竞赛具有一定难度，是一项富有挑战性和趣味性的比赛。电脑鼠可看作一个集多项工程学科知识于一体的小型系统，成功的设计者通常都是合作团体。他们必须考虑电子、电气、机械以及计算机各方面的问题，重量、速度、功耗、传感技术重心以及程序各方面都是设计中需要决定和综合考虑的因素。电脑鼠结合了多学科知识，对于提升我们的动手能力、团队协作能力和创新能力，促进课堂知识的消化和扩展自身的知识面都非常有帮助；另外成立小组合作参赛，不仅使我们学到了知识，而且加强了同学之间的交流，交际能力语言表达能力等也得到了锻炼和提升；最后电脑鼠走迷宫竞赛极具趣味性，容易得到学生的认同及参与，并能很好的激发和引导学生这方面的兴趣和爱好，为继续参加比赛和深入学习提供了良好的条件。

电脑鼠控制策略与算法研究

第五章蚁群算法在迷宫电脑鼠中的应用 引言 许多智能问题，如下棋游戏、战略决策、机器人路径规划等都可以转化为寻找迷宫最优路径问题。传统解决迷宫最优路径问题的算法通常会随着迷宫规模的增大、复杂性的增加，算法的空间和时间复杂性呈指数增加，从而很难用于求解大规模的问题实例。从蚁群觅食过程中能够发现蚁巢与食物源之间的最短路径受到启发，并利用该过程与着名的旅行商问题( Traveling Salesman Problem, TSP)之间的相似性，意大利学者M. Dorigo等人提出了一种新型的模拟进化算法---蚁群算法[1,2]。对TSP问题的求解结果显示，蚁群算法具有极强的鲁棒性和发现较好解的能力，但同时也存在一些缺陷，如收敛速度慢、易出现停滞现象等[2]。目前，蚁群算法已在组合优化、计算机网络路由、连续函数优化、机器人路径规划、数据挖掘、电网优化等领域取得了突出的成就[2-5]，实践证明该算法是一种解决优化问题特别是组合优化问题的有力工具。 迷宫的基本信息及常用迷宫搜寻策略 5.2.1 迷宫的基本信息 从比赛规则中得知，迷宫是由一个个18cm×18cm大小的方格组成的，迷宫大小为16×16，即行列各有16个方格。若将三维迷宫转化成二维图形,迷宫可用图表示. 图迷宫行列与坐标对应关系 5.2.2 常用搜寻法则和策略 5.2.2.1迷宫搜寻法则 设定搜寻法则和策略是为了电脑鼠可以以最快的方式找到终点，到达目标后随即从所走过的路径中找出一条可行路径返回起点，然后再做冲刺，直达目的；法则的设定很重要，它可以使电脑鼠不多走冤枉路，可节省很多时间而制胜。 每一只电脑鼠到达一方格时它最多有三个方向可前进，最少则因为三面都有墙，没有可以前进的方向；当遇到二个以上的可选择方向时，由于不同场合需要而有不同优先搜寻的方向顺序，常见的法则有以下几种： ①右手法则：遇叉路时，以右边为优先前进方向，然后直线方向，左边

第五章电脑鼠控制策略与算法研究

第五章蚁群算法在迷宫电脑鼠中的应用 5.1 引言 许多智能问题，如下棋游戏、战略决策、机器人路径规划等都可以转化为寻找迷宫最优路径问题。传统解决迷宫最优路径问题的算法通常会随着迷宫规模的增大、复杂性的增加，算法的空间和时间复杂性呈指数增加，从而很难用于求解大规模的问题实例。从蚁群觅食过程中能够发现蚁巢与食物源之间的最短路径受到启发，并利用该过程与著名的旅行商问题( Traveling Salesman Problem, TSP)之间的相似性，意大利学者M. Dorigo等人提出了一种新型的模拟进化算法---蚁群算法[1,2]。对TSP问题的求解结果显示，蚁群算法具有极强的鲁棒性和发现较好解的能力，但同时也存在一些缺陷，如收敛速度慢、易出现停滞现象等[2]。目前，蚁群算法已在组合优化、计算机网络路由、连续函数优化、机器人路径规划、数据挖掘、电网优化等领域取得了突出的成就[2-5]，实践证明该算法是一种解决优化问题特别是组合优化问题的有力工具。 5.2 迷宫的基本信息及常用迷宫搜寻策略 5.2.1 迷宫的基本信息 从比赛规则中得知，迷宫是由一个个18cm×18cm大小的方格组成的，迷宫大小为16×16，即行列各有16个方格。若将三维迷宫转化成二维图形,迷宫可用图5.1表示. 图 5.1 迷宫行列与坐标对应关系

5.2.2 常用搜寻法则和策略 5.2.2.1迷宫搜寻法则 设定搜寻法则和策略是为了电脑鼠可以以最快的方式找到终点，到达目标后随即从所走过的路径中找出一条可行路径返回起点，然后再做冲刺，直达目的；法则的设定很重要，它可以使电脑鼠不多走冤枉路，可节省很多时间而制胜。 每一只电脑鼠到达一方格时它最多有三个方向可前进，最少则因为三面都有墙，没有可以前进的方向；当遇到二个以上的可选择方向时，由于不同场合需要而有不同优先搜寻的方向顺序，常见的法则有以下几种： ①右手法则：遇叉路时，以右边为优先前进方向，然后直线方向，左边方向； ②左手法则：遇叉路时，以左边为优先前进方向，然后直线方向，右边方向； ③中左法则：与右手法则相似，不过方向选择顺序改为直线优先，然后左边，右边； ④中右法则：遇叉路时，以直线为优先前进方向，然后右边方向，左边方向； ⑤求心法则：遇叉路时，以距中心最短的那个方向优先，然后依次选择。 ⑥乱数法则：以电脑鼠的随机值作为下一前进方向。 5.2.2.2迷宫搜寻策略 迷宫搜寻模式有全迷宫搜寻策略和部分迷宫搜寻策略两种： ①全迷宫搜寻策略：电脑鼠以任一搜寻法则前进到达终点后，电脑鼠会反身继续前进，然后以原设定的搜寻法则，时时检查未走过的路，直到每一方格都搜寻过后，才回起点。 ②部分迷宫搜寻策略：电脑鼠以任一搜寻法则前进到达终点后，电脑鼠将沿原路线返回起点，不再进行其它搜寻。 如果比赛规则不计算搜寻时间，可采用全迷宫搜寻策略，待地毯式的搜寻过所有方格后，再计算最佳路径，作最后的冲刺，冲刺成绩一定相当不错。由于新制国际比赛规则加入搜寻时间的成绩计量，因此我们必须考虑部分迷宫搜寻策略，甚至还可能须考虑加入求心法

老鼠走迷宫的算法分析

一种电脑鼠走迷宫的算法 电脑鼠走迷宫的算法 1探测策略 电脑鼠走迷宫可以采用全迷宫探索策略，即将迷宫的所有单元均搜索一次，从中找出最佳的行走路径。这种策略需要有足够的时间或探测次数，但在IEEE竞赛规则中每场竞赛只有15分钟的时间，因此是不可能的。另一种方法是部分迷宫探索策略，即在有限的时间或探测次数下，只探测迷宫的一部分，从中找出次最佳的路径，显然只能采用这种策略。 电脑鼠在一巷道内行走，如果最后无路可走，则该巷为死巷。电脑鼠在任一单元内，可能的行走方向最多只有三个（前、左、右），如果有二个或二个以上的可能行走方向，称为交叉，遇有交叉时，由于有多个可以行走的方向，在行走方向的选择上，可有下面的几种选择法则： ?右手法则：遇有交叉时，以右边为优先的前进方向，然后是直线方向、左边方向。 ?左手法则：遇有交叉时，以左边为优先的前进方向，然后是直线方向、右边方向。 ?中左法则：遇有交叉时，以直线为优先的前进方向，然后是左边方向、右边方向。 与此类似的还有中右法则。 ?乱数法则：遇有交叉时，取随机值作为前进方向。 ?向心法则：由于终点在迷宫的中心，遇有交叉时，以向迷宫中心的方向为优先的前进方向。 2标记 为了记忆迷宫的详细信息，需要对迷宫单元的位置进行线路标记。全迷宫共有16×16个单元组成，可采用二维坐标方式标记，即用每个单元的XY坐标表示，如起点可标记为（0，0），终点为（7，7）。此外，还需要对迷宫单元的可行进方向进行标记，可采用绝对方位或相对方位二种方式。 绝对方位：这是一种与电脑鼠行进方向无关的标记方式，以一个四位的二进制数，分别表示“东”﹑“西”﹑“南”和“北”四个方向。以1表示允许行进（无墙壁），0表示不允许行进（有墙壁）。 相对方位：这是一种与电脑鼠行进方向有关的标记方式，以一个三位的二进制数即可实现标记，分别表示“前”“左”“右”，以1表示允许（无墙壁），0表示不允许（有墙壁）。3阻断 在电脑鼠试跑过程中或在最后冲刺时，需要对部分路径进行“阻断”，即在发现某条路径是死路（只有入口而无出口）时，在该路径的入口处（一般是交叉点）设置标记，即将入口的线路标记由1改为0。 4试跑 试跑是获得迷宫地图（各单元路线标记）的唯一方法，因而应在规则允许的情况下，尽可能多的获得迷宫信息，为最后的冲刺准备尽可能多的信息。在试跑过程中，要对经过的单元进行线路标记，同时还要选择一个合适的探测策略。 下面以1/4迷宫为例进行说明。假设迷宫图布局如图三所示，共有8×8=64个单元，起点在左下角（Start），终点在右上角（End）。选用一个8×8的矩阵map保存迷宫地图信息，矩阵的每个元素为1个字节，高4位表示探测到的可行进路径，以绝对方位标记，次序为“北”﹑“东”﹑“西”﹑“南”。低4位记录自起点的交叉点的个数。探测策略采用右手法则，在初始状态，矩阵map各元素的值均为FFH，00H表示死巷。

第五章电脑鼠控制策略与算法研究

第五章蚁群算法在迷宫电脑鼠中的应用 5．１引言 许多智能问题，如下棋游戏、战略决策、机器人路径规划等都可以转化为寻找迷宫最优路径问题。传统解决迷宫最优路径问题的算法通常会随着迷宫规模的增大、复杂性的增加，算法的空间和时间复杂性呈指数增加，从而很难用于求解大规模的问题实例。从蚁群觅食过程中能够发现蚁巢与食物源之间的最短路径受到启发，并利用该过程与著名的旅行商问题( Traveling Sａｌesｍａn Probｌem, TSP）之间的相似性，意大利学者Ｍ.Ｄorigo等人提出了一种新型的模拟进化算法---蚁群算法[1,2]。对TSP问题的求解结果显示,蚁群算法具有极强的鲁棒性和发现较好解的能力，但同时也存在一些缺陷，如收敛速度慢、易出现停滞现象等[2］。目前，蚁群算法已在组合优化、计算机网络路由、连续函数优化、机器人路径规划、数据挖掘、电网优化等领域取得了突出的成就［2-５］，实践证明该算法是一种解决优化问题特别是组合优化问题的有力工具。 ５.2 迷宫的基本信息及常用迷宫搜寻策略 ５.２.1 迷宫的基本信息 从比赛规则中得知，迷宫是由一个个18ｃm×18cm大小的方格组成的，迷宫大小为16×１6，即行列各有16个方格。若将三维迷宫转化成二维图形,迷宫可用图5.1表示． 图５.1 迷宫行列与坐标对应关系

5.2.2常用搜寻法则和策略 5．２.2.1迷宫搜寻法则 设定搜寻法则和策略是为了电脑鼠可以以最快的方式找到终点,到达目标后随即从所走过的路径中找出一条可行路径返回起点,然后再做冲刺,直达目的;法则的设定很重要，它可以使电脑鼠不多走冤枉路，可节省很多时间而制胜。 每一只电脑鼠到达一方格时它最多有三个方向可前进,最少则因为三面都有墙，没有可以前进的方向;当遇到二个以上的可选择方向时,由于不同场合需要而有不同优先搜寻的方向顺序,常见的法则有以下几种： ①右手法则：遇叉路时，以右边为优先前进方向，然后直线方向，左边方向； ②左手法则：遇叉路时，以左边为优先前进方向，然后直线方向，右边方向; ③中左法则:与右手法则相似，不过方向选择顺序改为直线优先,然后左边，右边； ④中右法则:遇叉路时，以直线为优先前进方向，然后右边方向,左边方向; ⑤求心法则:遇叉路时，以距中心最短的那个方向优先，然后依次选择。 ⑥乱数法则：以电脑鼠的随机值作为下一前进方向。 5.2.2.2迷宫搜寻策略 迷宫搜寻模式有全迷宫搜寻策略和部分迷宫搜寻策略两种: ①全迷宫搜寻策略:电脑鼠以任一搜寻法则前进到达终点后，电脑鼠会反身继续前进，然后以原设定的搜寻法则，时时检查未走过的路,直到每一方格都搜寻过后，才回起点。 ②部分迷宫搜寻策略:电脑鼠以任一搜寻法则前进到达终点后，电脑鼠将沿原路线返回起点,不再进行其它搜寻。 如果比赛规则不计算搜寻时间,可采用全迷宫搜寻策略,待地毯式的搜寻过所有方格后,再计算最佳路径,作最后的冲刺,冲刺成绩一定相当不错。由于新制国际比赛规则加入搜寻时间的成绩计量，因此我们必须考虑部分迷宫搜寻策略，甚至还可能须考虑加入求心法则，

西南交大电脑鼠课程设计报告

西南交大电脑鼠课程设计报告

西南交通大学 本科课程设计（论文） 寻线电脑鼠课程设计 年级： 2014 级 学号： 姓名： 专业： 指导教师：蒋朝根二零一六年六月

目录 第1章课程设计任务 (1) 第2章总体设计 (1) 第3章硬件详细设计 (2) 3.1硬件设计步骤 (2) 3.2 主控模块（单片机） (2) 3.3 传感器模块 (4) 3.4 电机驱动模块 (5) 3.5 测速模块 (6) 3.5 电压检测模块及按键指示模块 (7) 第4章软件详细设计 (8) 4.1 程序设计流程图 (8) 4.2 C51单片机的初始化及底层驱动 (8) 4.3 车体转弯控制（左手法则） (11) 4.4 调整函数 (12) 4.5 速度PWM设置 (14) 第5章结论与心得体会 (17) 第6章附录 (17) 6.1 电路原理图 (17) 6.2 电路PCB图 (19)

西南交通大学本科课程设计（论文） 第1章课程设计任务 该设计是属于单片机原理与应用课程的课程设计。设计以两人组队的形式，制作寻线型电脑鼠。要求能够在8×8的迷宫中搜索路径并计算出最短路径，并能由起点到终点并返回。其中迷宫由25mm宽的黑线组成。电脑鼠第一次进入迷宫和返回迷宫时，可以循着黑线走到终点并记录迷宫信息，第二次进入迷宫时，根据第一次所记录的迷宫信息选择最短路径冲刺到终点。 第2章总体设计 硬件部分主要由传感器，单片机，电机所组成。传感器采用红外传感器，由发射管和接收管组成，可以探测迷宫中黑线。单片机则采用STC15W413AS芯片，用于编写单片机程序。电机则由单片机产生的PWM以及L9110芯片进行驱动。 软件部分主要由产生占空比函数，电脑鼠在迷宫中搜寻路径法则，记录迷宫信息，测速盘计数组成。电脑鼠搜寻迷宫时按照左手法则进行搜寻，根据测速盘的计数得到迷宫坐标，用8×8的数组对迷宫信息进行储存。第一次搜寻时，对死路和走得通的路进行标定，第二次走时，仍然按照左手法则进行，但不走第一次标定的死路。由此达到在迷宫中走最短路径的目的。

寻线式电脑鼠的设计

一、任务和总体设计 1、任务要求 要求设计一个寻线型电脑鼠，能够在8×8的迷宫中搜索路径并且根据所搜寻的路线走出最短路径。其中迷宫由25cm的黑线组成。电脑鼠第 一次进入迷宫和返回迷宫时，可以循着黑线走到终点并记录迷宫信息， 第二次进入迷宫时，根据第一次所记录的迷宫信息选择最短路径冲刺到 终点。 2、总体设计 硬件部分主要由传感器，单片机，电机所组成。传感器采用红外传感器，由发射管和接收管组成，可以探测迷宫中黑线。单片机采用 STC15W413AS芯片，用于编写程序。电机由单片机产生的PWM以及L9110 芯片进行驱动。 软件部分主要由产生占空比函数，电脑鼠在迷宫中搜寻路径法则，记录迷宫信息，测速盘计数组成。电脑鼠搜寻迷宫时按照左手法则进行 搜寻，根据测速盘的计数得到迷宫坐标，用8×8的数组对迷宫信息进行 储存。第一次搜寻时，对死路和走得通的路进行标定，第二次走时，仍 然按照左手法则进行，但不走第一次标定的死路。由此达到在迷宫中走 最短路径的目的。 二、硬件设计 1、设计步骤 设计原理图后生成PCB板后进行布线。根据PCB板将元件焊上。 将轮子，轴，轴承以及电机，齿轮进行组装，调整传感器角度。测试 电路。 2、主控模块 包括STC15W413AS芯片以及连接电脑的下载部分。 原理图： STC15W413AS芯片中包括中央处理器（CPU）、程序存储（Flash）、数

据存储器（SRAM）、定时器/计数器、掉电唤醒专用计时器、I/O口、高速A/D转换（30万次/秒）、比较器、看门狗、高速异步串行通信端UART、CCP/PWM/PCA、高速同步串行端口SPI、片内高精度R/C时钟以及高可靠复位等模块。 单片机内部结构： 管脚图：

西南交大电脑鼠课程设计

电子技术课程设计报告 学院： 专业： 年级： 姓名： 学号： 指导老师：

第一章课程设计任务和总体设计 1.1课程设计任务 该课程设计以两人组队的形式，制作寻线型电脑鼠。要求能够在8×8的迷宫中搜索路径并计算出最短路径。其中迷宫由25mm宽的黑线组成。电脑鼠第一次进入迷宫和返回迷宫时，可以循着黑线走到终点并记录迷宫信息，第二次进入迷宫时，根据第一次所记录的迷宫信息选择最短路径冲刺到终点。 1.2总体设计思路和步骤 寻线型电脑鼠不同于以前的走迷宫，是利用红外传感器进行路线探测并选择前进方向的小型智能机器人。其设计步骤包括:系统设计、利用Altium Designer软件绘制原理图和PCB图，电脑鼠硬件焊接组装、软件代码书写调试和总体调试。 硬件部分主要由传感器，单片机，电机驱动组成。传感器采用红外传感器，由发射管和接收管组成，可探测黑线迷宫。单片机采用IAP15W413AS芯片，用于编写和实现程序。电机驱动由单片机产生的PWM以及L9110芯片进行驱动。 软件部分主要由产生PWM函数，搜寻路径法则，记录信息，测速盘组成。此课程设计中电脑鼠按照左手法则进行路线搜索，根据测速盘的计数得到迷宫坐标并储存。第一次排除迷宫中的死路，第二次便可沿迷宫中最短路径走出迷宫。 第二章硬件设计 2.1 硬件设计步骤 硬件设计步骤如图1所示。设计原理图、生成PCB板之后进行手动布线，再根据PCB板将原件、轮子、轴承、电机、齿轮等器件进行组装，调整传感器角度使之能够达到良好的接受效果。最后进行电路测试，测试方式在软件设计部分说明。 2.2 主控模块（单片机） 包括单片机（图2）和电脑下载部分（图3）。单片机采用了STC15W4K32S4芯片，其原理图为： 图2

电脑鼠走迷宫实验报告附程序

东南大学第二届IEEE标准电脑鼠走迷宫竞赛电脑鼠原理及其应用机电动力试验平台 第二届IEEE标准电脑鼠走迷宫竞赛 论文

东南大学第二届IEEE标准电脑鼠走迷宫竞赛电脑鼠原理及其应用机电动力试验平台 目录 一．软件程序框图 (3) 二．参赛软件研发过程 (4) 三．软硬件调试过程 (4) 四．各组员分工 (4) 五．体会心得 (5) 附录 (6) 参考书目 (9) 软件程序框图

东南大学第二届IEEE标准电脑鼠走迷宫竞赛电脑鼠原理及其应用机电动力试验平台 参赛软件研发过程 在void main()函数中，采用压栈的方式进行电脑鼠搜索，数组uint8 GmcCrossway[MAZETYPE*MAZETYPE]用于暂存未走过支路坐标。 数组uint8 GucMapBlock[MAZETYPE][MAZETYPE]记录每个点的地图信息，初始化为0x00。 函数void mouseGoahead(int8 cNBlock)、void mazeSearch(void)、void mouseTurnleft(void)、

东南大学第二届IEEE标准电脑鼠走迷宫竞赛电脑鼠原理及其应用机电动力试验平台void mouseTurnright(void)、void mouseTurnback(void)和void objectGoTo(int8 cXdst, int8 cYdst)控制电脑鼠的运动状态。 void mapStepEdit(int8 cX, int8 cY)为制作等高图函数，它把记录等高值的数组uint8 GucMapStep[MAZETYPE][MAZETYPE]（初始化为0xff）赋值。当电脑鼠搜索时无方向可走时就按照这个等高图的信息退回上个点，冲刺时也是一样的道理。 另外，为了缩短转弯时间，并且保证电脑鼠的稳定性，采取转弯时整步，直走时半步。我们在Mouse_Drive.c文件中，加入全局变量int8 maincheck，初始化为0（其中0为不转弯，1为转弯）。在__leftMotorContr()和__rightMotorContr()中根据maincheck的值来实现整步和半步的转换，maincheck的值在void mouseTurnleft(void)，void mouseTurnback(void)和void mouseTurnright(void)中被更改。 ?软硬件调试过程 首先我们对电脑鼠的传感器进行调节。根据程序中对传感器返回值的要求，首先我们降低了左前右三个方向远距红外检测频率，改为35500Hz。再在跑道上对传感器硬件的调节，当电脑鼠靠近墙时，近墙一侧斜角红外值为1，远墙一侧斜角红外值为0，近墙一侧正对红外值为3，远墙一侧正对红外值为1；当电脑鼠在跑道中央时，斜角红外值均为0，且两侧正对红外值为1；前方红外探测距离不得超过一格，由于提速的原因，尽量要远些。 将速度提高，68的速度实在太慢。最开始尝试100和120，但是电脑鼠探索时前进不稳定，会晃，撞墙。所以放弃了高速，只将速度提高到80。 速度提高了，就得更改转弯时得转动步数，速度的调节和步数的调节是同步的。根据转弯时的幅度来判断目前转弯步数是否合适。 预赛完后，要想缩短搜索时间，就采用转弯时整步，直走时半步的驱动方法。首先步数减半，再像之前那样微调步数。 ?组员分工 程序的改编和程序的调试

电脑鼠开发设计指南

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目 录
第 1 章 绪论..................................................................................................................1
1.1 1.2 1.3 电脑鼠的发展历史...................................................................................................1 电脑鼠比赛规则.......................................................................................................2 电脑鼠走迷宫标准套件...........................................................................................3 1.3.1 电脑鼠比赛标准迷宫.......................................................................................3 1.3.2 MicroMouse615 ................................................................................................3 1.3.3 配套的开发工具...............................................................................................4 1.4 文档阅读说明...........................................................................................................4
第 2 章 MicroMouse615 硬件原理..............................................................................7
2.1 2.2 2.3 原件布局图...............................................................................................................7 电路原理图...............................................................................................................7 原理说明...................................................................................................................7 2.3.1 电源电路...........................................................................................................7 2.3.2 JTAG 接口电路 ................................................................................................8 2.3.3 按键电路...........................................................................................................9 2.3.4 红外检测电路...................................................................................................9 2.3.5 电机驱动电路.................................................................................................10 IAR EWARM 简介 ................................................................................................11 LM LINK 调试器介绍 ...........................................................................................11 IAR EWARM 的安装 .............................................................................................11 3.3.1 IAR EWARM 的安装步骤 ............................................................................11 3.3.2 安装 LM LINK 驱动 ......................................................................................13 安装流明诺瑞驱动库.............................................................................................15 3.4.1 下载最新库文件.............................................................................................15 3.4.2 拷贝连接器命令文件.....................................................................................16 3.4.3 拷贝驱动库头文件.........................................................................................16 3.4.4 拷贝底层驱动函数库.....................................................................................18 在 EWARM 中新建一个新项目 ............................................................................19 3.5.1 建立一个项目文件目录.................................................................................19 3.5.2 新建工作区.....................................................................................................19 3.5.3 生成新项目.....................................................................................................20 3.5.4 添加/新建文件................................................................................................22 项目选件设置.........................................................................................................24 编译和运行应用程序.............................................................................................30 3.7.1 编译连接处理.................................................................................................30 3.7.2 查看 MAP 文件 ..............................................................................................30 3.7.3 加载应用程序.................................................................................................30 生成 hex 文件和 bin 文件......................................................................................31 3.8.1 生成 hex 文件 .................................................................................................31 3.8.2 生成 bin 文件..................................................................................................32
i
第 3 章 IAR EWARM 集成开发环境及 LM LINK 使用 .........................................11
3.1 3.2 3.3
3.4
3.5
3.6 3.7
3.8