项目编号：31SZDYKC-090601 全国大学生电子设计竞赛
项目名称：电脑鼠走迷宫
学生班级：1104班
学生姓名：王忆文
所在系（部）：通信工程系
指导教师：
摘要
“电脑鼠”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微型机器人，可以在“迷宫”中自动记忆和选择路径，快速地达到所设定的目的地。电脑鼠走迷宫竞赛是一项具有一定难度、富有挑战性和趣味性的比赛。
能力。通过系统分析、硬件设计、软件设计、整合电路设计、汇编语言、C语言
专业知识解决问题的综合应用能力,激发我们对电脑鼠的研究兴趣。
创新点是提出了对电脑鼠电源电路、传感器电路的改进方案。给出了电机控制算法、用于纠正姿态的算法、传感器驱动算法、连续转弯算法、迷宫信息采集算法以及迷宫搜索与迷宫最短路径算法等算法模块。
关键词：嵌入式系统，电脑鼠，智能算法
ABSTRACT
"Computer mouse" is the use of embedded microcontrollers, sensors and electromechanical moving parts consisting of a micro-robot maze memory and automatically select the path to reach the set destination. Computer Mouse Maze Competition is a certain degree of difficulty, challenging and fun game.
completion of the research program circuit board testing, knowledge and technical skills in the school curriculum learning algorithm, data query and retrieval, project management, integration cultivate awareness of scientific and technological innovation and hands-on design capabilities. System analysis, hardware design, software design, integrated circuit design, assembly language, C language application of knowledge in the development of SCM culture integrated application skills, stimulate our interest in the study of computer mouse use our expertise to solve the problem.
The innovation of the computer mouse power circuit, sensor circuit improvement program. Motor control algorithm, the algorithm used to correct posture, the sensor-driven algorithm, continuous turning algorithm, the maze information collection algorithms, and maze search maze shortest path algorithm, algorithm module.
Keywords：Embedded System，Micromouse，Intellegent Algorithm
目录
摘要 (2)
第一章前言 (2)
1.1项目背景 (2)
1.2项目介绍第三章电脑鼠硬件与软件 (2)
第二章电脑鼠硬件及软件 (4)
2.1电脑鼠的硬件 (4)
2.1.1 电脑鼠硬件组成 (4)
2.1.2电脑鼠基本动作 (6)
2.2电脑鼠软件 (7)
2.2.1等高图制作模块 (9)
2.2.2冲刺模块 (10)
2.2.3转弯模块 (10)
2.2.4搜索模块 (11)
2.2.5迷宫地图相对方向与绝对方向的建立 (11)
2.2.6墙壁资料存储 (13)
2.2.7电脑鼠搜索策略第四章问题总结及改进 (14)
第三章问题总结及改进 (15)
总结 (19)
参考文献 (20)
第一章前言
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。
1.1项目背景
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宫中前进、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。
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,自举办以来各高校参赛踊跃。
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。电脑鼠可看作是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；
1.2项目介绍
本课程将重点研究电脑鼠硬件与改进、迷宫算法分析与改进。通过对由微处理器控制的、集传感与控制于一体的电脑鼠自动穿越迷宫过程的的研究，综合嵌入式专业的电路设计、传感器控制、单片机程序开发和算法研究等多学科知识，学
生可熟悉掌握嵌入式应用开发的全过程，从而具备一定的嵌入式应用开发基础与能力。另外，该课程可以提高学生专业学习兴趣，锻炼学生独立学习、综合运用专业知识的能力。
通过该研究性课程，我们将要完成电路板测试、算法研究、资料查询与检索、项目管理等学校课程外的知识与技术技能的学习、整合，培养科技创新意识和动手设计能力。通过系统分析、硬件设计、软件设计、整合电路设计、汇编语言、C语言在单片机开发中的应用知识，培养运用专业知识解决问题的综合应用能力,具体包括:
(1) 制定学习计划、项目计划，学会合理安排时间与事先准备的能力；
(2) 检索信息，查阅资料，自主学习的能力；
(3) 团体合作，与项目组成员以及老师的沟通协调能力；
(4) 分析、设计、编程、调试、测试等软件设计的综合能力；
(5) 规范编程，整理文档，综合演示，锻炼文字表达、语言表达能力。（6）通过竞赛，培养责任感、荣誉感、集体观念，锻炼学生在遇到难题与压力的情况下不放弃、迎难而上，树立坚强的自信心。
第二章电脑鼠硬件与软件
2.1电脑鼠硬件
2.1.1 电脑鼠硬件组成
电脑鼠的硬件大致分为以下几部分：传感器、执行部件、微处理器、机械结构，如图3-1所示
图3-1电脑鼠硬件结构图
1.传感器
传感器是电脑鼠准确获取外部环境信息以做出正确判断的依据，是电脑鼠灵敏快捷的保证。红外测距方式在电脑鼠上应用最广。
Micromouse615使用5组红外传感器，每组红外传感器由红外发线射器和红外线接收器组成用于检测迷宫墙壁信息，分别用于检测左、左前、前、右前和右五个方向的墙壁信息。我们用U1-U5表示红外线接收头传感器，RF1-RF5为发送红外线装置，使用5组可调电阻W1-W5控制红外信号发射强度，调整可见距离。信号采用载波调制，增强抗干扰性。
2.执行部件
电机是电脑鼠的动力源，是电脑鼠的四肢。只有具备健壮且灵活的四肢的电脑鼠才有可能在比赛中高效的解开迷宫。电机不但要能输出足够的马力还要便于控制，在此基础上再配以合适的控制算法就能使电脑鼠快速而精确的行走。电脑鼠中常用的是步进电机和直流电机，步进电机控制容易，但直流电机使电脑鼠控制更加灵敏。
Micromouse615上有两个两相四线制的步进电机，左电机和右电机用来控制电脑鼠前进，左转和右转，停止。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。四相步进电机如图3-3所示
3.微处理器
微处理器是电脑鼠的核心部分，是电脑鼠的大脑。几乎所有的信息，包括墙壁信息，位置信息，角度信息和电机状态信息等都需要经过微处理器处理并做出相应的判断。所有的数据分析，算法实现和执行指令的发出等都需要由微处理器来完成。
Micromouse615的微控制器是由Luminary 公司生产的Cotex-M3内核的ARM 处理器——LM3S615，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(每一个都可配置为一个32位定时器或两个16位定时器，以及高达18个GPIO口。
4.机械结构
电脑鼠要能够在迷宫里面灵活穿梭，必须有一副好身板，有适合在迷宫中快速运行的身体结构。首先他必须结实，拥有两只东倒西歪的轮子的电脑鼠是很难不在迷宫中碰壁的，其次身材娇小的电脑鼠在迷宫里是会更灵活的，它有更大的空间用于完成转弯，有更大的空间用于纠正姿，最后体重太大和没有平衡感的老鼠也是不适宜迷宫竞赛的。基于如此多的考虑，一只学富五车而又娇小玲珑的电脑鼠要求我们从机械上面有更多创新。电脑鼠的机械结构如图3-4所示，左边是
车身电路板，右边是电脑鼠行走的两个车轮及控制车轮的电机。
2.1.2电脑鼠基本动作
电脑鼠基本动作包括路口检测，行走控制和转弯。
路口检测：由安装在前、右、左的三个红外线发射对管和接收部件实现，利用时钟中断来控制，实现远红外测距功能，探测前、右、左有无障碍。
行走控制：由左、右45°角的两个红外线发射对管和接收部件实现，利用时钟中断来控制，实现近红外测距功能，保持电脑鼠在中轴线上行走，避免撞墙。
转弯：由于电机采用的是步进电机，只要对一个电机的步数进行设定，电机采用PWM进行驱动，另外一个电机停止或者反转同样的步数，当然这个步数要自己实际测量。
2.2电脑鼠软件
电脑鼠的软件主要可以分为等高图制作模块、冲刺模块、转弯模块、搜索模块、相对方向与绝对方向转变模块、墙壁资料存储模块和电脑鼠搜索策略模块这七个模块。如图3-5所示。
软件主要模块图
下面介绍一下电脑鼠运行中必须要知道的一些参数，及其在程序运行过程中的用途。电脑鼠在运行中可以划分为四个状态：等待，启动，搜索迷宫和冲刺状态。
1.等待状态
在该状态中，电脑鼠静止在起点，等待开始命令。同时实时显示传感器检测结果和电池电压，这样方便调试传感器的灵敏度和更换电池。
当控制启动的按键按下后，电脑鼠进入启动状态。
2.启动状态
在该状态中，电脑鼠根据第一次转弯的方向判断起点是在坐标的（0，0）点
还是在（15，0）点。其程序流程图见图3-6所示：
图3-6判断起点坐标程序流程图
3. 搜索迷宫状态
在该状态中，电脑鼠的任务就是搜索并记忆迷宫地图，以采用右手搜索法则为例搜索全迷宫，其流程图如图3-7所示。
4.冲刺状态
迷宫搜索完毕后，根据算法找出一条最优路径冲刺到终点，冲刺结束后返回到起点。
2.2.1等高图制作模块
等高图就是等高线地图的简称，有如一般地图可以标出同一高度的地区范围，或有如气象报告时的等气压的范围和大小。那么等高图运用在迷宫地图上，可以标出每个迷宫格到起点相等步数的关系，许多封闭路径的逃脱与冲刺的关卡都可以在制作出等高图后迎刃而解，使电脑鼠更容易逃脱，少走一些弯路。
首先开辟一块16*16的二维数组空间(MapStep[16][16])，其中每一个元素图3-7 迷宫搜索流程图
代表迷宫的一个方格，用以计算后储存各方格至起点的最短路径步数（所谓步数即为路径中经过的方格数）。当起点坐标处标识为1时，可以直接达到的相邻方格均为2，再远的方格的等高值依次递增，这样距离越远的地方等高值越大。
2.2.2冲刺模块
冲刺函数的实现是建立在等高图已经建立好的基础上的。当电脑鼠要进行冲刺的时候，调用冲刺函数时，首先会调用等高图制作函数将等高图制作好。然后该函数通过等高图和墙壁信息来进行电脑鼠的行进控制。当然，我们认为电脑鼠在走直道的时候应该会比走弯道的时候，来的更快一点，所以我们没有进行特殊的加权，直接是走直道的。
电脑鼠从起点开始，一直利用等高图信息和墙壁信息进行一格一格的对比，只有当这一格在电脑鼠绝对方向上时，这一格才算记录到进行直道冲刺，同时直道格数加一。当遇到电脑鼠要转弯的时候，已经将要走的步数记录下来了，接下来直接调用行进函数，控制电脑鼠走完记录好的步数后，即走到电脑鼠要转弯的地方后，再进行转弯，然后接着继续进行上一步的动作。
2.2.3转弯模块
转弯也是电脑鼠运行时必不可少一部分，同时转弯也分为静止转弯和行进中转弯。静止转弯要求电脑鼠首先要停止，主要用在电脑鼠进行搜索中，这时要求电脑鼠要绝对的稳定，所以采用静止转弯比较好。行进中转弯的特点是消除了静止转弯的要求电脑鼠停止的弊端，可以节省一些时间，主要用在电脑鼠进行冲刺时，这时要求电脑鼠要以竟可能短的时间从起点到达终点，所以行进中转弯可以节省不少的时间。
静止转弯时，对两个电机设置走相同的步数，如当要转左转90°时，设置左电机向后走40步，右电机向前走40步。通过两个电机走的方位不同，来实现静止转弯，但静止转弯的缺点就是，在转弯前首先要让电机停止，然后再对电机的要走的步数进行赋值，这样会浪费一点时间。
行进中转弯时，让一个轮子停止，一个轮子进行运转来实现。如当要左转90°时，设置左电机停止转动，右电机转动80步。与静止转弯区别开来的是，
电机的步数在其他的函数中赋值好了，在转弯函数中只要一开始将一个电机停止转动就可以了，而不用一开始就将两个电机都停止，然后对电机的步数进行赋值，这样的话，就可以节省一些不必要的时间。
2.2.4搜索模块
电脑鼠一开始进行迷宫搜索时必须要用到这个模块。通过这个模块电脑鼠进行迷宫的墙壁信息的采集，电脑鼠所走过的每个坐标都会有一个相应的墙壁信息，这些墙壁信息是电脑鼠后来进行等高图制作和冲刺的基础。
在进行搜索时，电脑鼠的红外是在时钟中断下，不停地被驱动的，这一连串的动作有发射短波红外，发射长波红外，和接受红外。处理器通过读取红外接收器对应引脚的信息来判断四周的情况，同时将迷宫的信息进行编码后存储在对应坐标的一个迷宫情况数组中。
当遇到岔路时，程序跳出搜索函数，回到主函数中将岔路坐标进行处理，将这个坐标进行入栈，再回到搜索函数中，根据所选用的搜索法则选择好一条路后，继续搜索，并这样一直下去直到电脑鼠运行到终点。
2.2.5迷宫地图相对方向与绝对方向的建立
迷宫是用18cm×18cm大小的方格组成的，其行列各有16个方格。为了让电脑鼠记住所走过的各个迷宫格的信息，我们就坐标的方法来对256个迷宫格进行编号。根据坐标的的定义和比赛规则，也为了把上下左右这四个方向参数转换为微控制器能够识别的符号，在本文中，将向上的方向定义为0、向右为1、向下为2、向左为3，如图3-8所示。
3
只要有了迷宫的坐标和方向后，电脑鼠在迷宫行走就可以随时知道自己所处的位置和方位了。然而，对于电脑鼠而言，红外线传感器的位置和方向是固定不变的，但是对于迷宫，红外线传感器的位置和方向是随着老鼠前进方向的变化而一起变化的。这是由于选择参照物的不同而引起的，由此引出了两个方向的问题：相对方向和绝对方向。
相对方向：以电脑鼠当前行走方向为参照的方向。
绝对方向：以迷宫绝对坐标平面为参照的方向。
那么传感器所检测到的信息如何才能更便于处理呢？周立功提到了如果以相对方向存储的资料将是混乱的，不仅要存储麻烦，而且要记录起检测时电脑鼠所处的方向，存储量比较大，处理起来也非常麻烦。而以绝对方向存储就不需要考虑当前电脑鼠的方向。
这样就会经常遇到相对方向和绝对方向的互换。在本文中采取了以变量Dir 记录电脑鼠前进方向上的绝对方向值，即前方的绝对方向值始终为Dir。这样电脑鼠的相对方向转换成绝对方向如表3-1所示。
表3-1 相对方向转换成绝对方向
有时候系统还需要根据绝对方向（Dir_dst）和当前的绝对方向（Dir）求出方向偏差值（△Dir），如式3-1所示。
△Dir = Dir_dst – Dir 式3-1 为了使△Dir的值落在0～3的范围内，计算式进行式3-2的转换如下：△Dir =（Dir_dst + 4 – Dir）%4 式3-2 这时就可以根据方向偏差值求出电脑鼠的相对方向，如表3.2所示。
表3-2 绝对方向转换成相对方向
的相邻坐标值，如表3.3所示。该表是可逆的，即可以根据坐标值的变化求出绝
对方向。
当电脑鼠达到一方格坐标时，应根据传感器检测结果记录下当前方格的墙壁资料，为了方便管理和节省存储空间，每一个字节变量的低四位分别用来存储一个方格四周的墙壁资料，如表3.4所示。因为迷宫共有8×8个方格，所以可以定义一个16×16的二维数组变量来保存整个迷宫墙壁资料。
表3-4 墙壁资料存储方式
迷宫墙壁资料全部初始化为0，表示走过迷宫格至少有一方没墙壁，即墙壁资料不为0。这样就可以通过单元格存储的墙壁资料是否为0来确定该单元格是否曾搜索过。
2.2.6墙壁资料存储
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）。
2.2.7电脑鼠搜索策略
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：
(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)乱数法则：遇有交叉时，取随机值作为前进方向。
(5)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。
第三章问题总结及改进
1.底层驱动中步进电机的加减速控制
控制步进电机的加减速实际上就是控制每次换相的时间间隔。如果利用定时器中断方式来控制电机变速，可以不断地改变定时器装载值的大小。步进电机的输入信号包括步进脉冲信号和方向电平信号。每接收一个脉冲信号系统将驱动步进电机旋转一个步距角，细分时为一个细分步距角。步进电机的转速和脉冲信号的频率成正比。下表所列为步进电机三种驱动方式的比较。
试验表明，如果脉冲信号变化太快，步进电机由于惯性跟不上电信号的变化就会产生失步现象，故在选择驱动方式时可选择半步驱动，即步进电机在启动时必须有升速过程，而在停止时则必须有减速过程。如图所示为步进电机在运行过程中的速度变化曲线。
加减速实时算法的核心是使用定时器中断。当定时器发生超时中断时中断服务函数会推动电机走下一步，然后计算出下一步将要维持的时间，并以其设置定时器下一次的中断时间，当下一次中断来临时再推动一步，并设置再下一步的时间。电机转过的步数通常可由n 表示(ω为电机的加速度)：
n=()??==t
tdt dt 0t 0t v ω22
t ω 这样,电机转过n 步所花的时间t n 为t n =ωn 2 假设每步的平均速度等于中心时间的速度，设第n 步的定时器为，
n n n n C f V f C T ==,
为：
步的定时器第n C n
)1(0n n C C n -+= 14211+-
=--n C C C n n n
将n 换成i ，减速过程是加速过程的逆过程，如果减速过程中要跑m 步，同理可得
⑥i m C C C i i i 4)14(21
1--+=-- 2.电脑鼠的拐弯
电脑鼠的转弯分为90度转弯和180度转弯两种，90度转弯又分为前进中转弯和原地转弯两种。
原地转弯即车体先停在转弯口，然后一个轮正转，一个轮反转。其特点是控制较为简单，但因为需要停下来然后再加速，非常浪费时间，严重影响比赛成绩。前进中转弯即一个电机快转，一个电机慢转，前进中转弯节约时间，效率高，转弯半径相对原地转弯要小，但控制相对于原地转弯要困难。本设计中选择连续转弯用R1表示内侧轮胎划出的轨道半径，R2表示外侧轮胎划出的轨道半径。当需要转弯时，外侧轮保持当前速度不变，而内测轮的速度降至外侧轮的K=R1/R2 倍，电脑鼠便开始转弯，直到走过一定步数或内侧传感器检测到有墙时，此次转弯便结束。由于摩擦和惯性，实际的K 值可能不等于R1/R2,需要在实验中反复调试才能获得。也可以在硬件上改进，使电脑鼠的前后都有传感器，检测到前、左、右都有墙时直接后退，不用再转180°弯，需要转90°弯时采用上述的连续转弯，该方案相对前两种方案有时间上的优势，但需要硬件和软件上的改进。本
目录 第一章:设计问题描述与分析 (1) 1.1.课程设计内容 (1) 1.2. 问题分析 (1) 1.3．功能实现 (2) 1.4．运行环境 (3) 第二章:算法设计与流程图 (4) 2.1.主函数的流程图 (4) 2.2.概要设计 (5) 2.4详细设计 (6) 2.4.1. 节点类型和指针类型 (6) 2.4.2.迷宫的操作 (6) （1）生成迷宫 (6) （2）打印迷宫矩阵与字符图形 (7) （3）迷宫求解路由求解操作 (7) （4）打印迷宫通路坐标 (8) (5)输出迷宫通路的字符图形 (8) 2.4.3. 主函数 (9) 第三章：调试分析 (10) 第四章：使用说明 (11)
第五章：测试结果 (12) 附录1 (19) 附录2 (19)
第一章：设计问题描述与分析 1.1.课程设计内容： 该系统是由C 语言编写的生成一个N×M(N行M列)的迷宫，完成迷宫的组织和存储，并实现迷宫路由算法。基本要求1、 N和M是用户可配置的，缺省值为50和50。 2、迷宫的入口和出口分别在左上角和右下角。 提示：（1）可以使用二维数组maze[M+2][N+2]表示迷宫，其中M,N为迷宫的行、列数，当元素值为0时表示该点是通路，当元素值为1时表示该点是墙。老鼠在每一点都有4种方向可以走，可以用数组move[4]来表示每一个方向上的横纵坐标的偏移量，可用另一个二维数组mark[M+2][N+2]记录节点的访问情况。（2）可以选用深度优先算法或广度优先算法实行，迷宫可由自动或手动生成。测试用例应该包含有解迷宫和无解迷宫。 1.2. 问题分析 本程序要求实现迷宫问题的相关操作，包括迷宫的组织和存储，并实现迷宫路由算法（即查找迷宫路径）。程序所能达到的：具体包括迷宫的建立，迷宫的存储（迷宫由自动生成或手动生成），迷宫中路径的查找 迷宫是一个矩形区域，迷宫存在一个入口和一个出口，其内部包含了不能穿越的墙或者障碍。迷宫的建立即是建立这样一个迷宫矩阵，用于存储迷宫信息，包括可穿越的路和不可穿越的墙或者障碍，分别用0表示通路，1表示障碍。对于迷宫矩阵，用m×n的矩阵来描述，m和n分别代表迷宫的行数和列数。这样，则迷宫中的每个位置都可以用其行号和列号来指定。从入口到出口的路径是由一组位置构成的。每个位置上都没有障碍，且每个位置（第一个除外）都是前一个位置的上、下、左、右的邻居。 为了描述迷宫中位置（i ，j）处有无障碍，规定，当位置（i ，j）处有一个障碍时，其值为1，否则为0.这样迷宫就可以用0、1矩阵来描述，在构造矩阵时，为了操作方便会将矩阵四周置为1（不通）。
安徽建筑大学 课程设计报告 课程名称：数据结构与算法课程设计 题目：迷宫求解 院系：数理系 专业：信息与计算数学 班级： 学号： 姓名： 时间：
目录 一、需求分析 (2) 1.问题描述： (2) 2.基本要求 (2) 二、概要设计 (3) 1.数据结构 (3) 2.程序模块 (3) 3.算法设计 (5) 三、详细设计 (7) 1.数据类型定义 (7) 2.函数实现代码 (7) 3.函数之间的调用关系 (7) 四、调试分析 (7) 五、用户手册 (8) 六、测试结果 (8) 七、参考文献 (9) 八、附录 (9)
迷宫求解题目： 以一个m×n长方阵表示迷宫，0和1分别表示迷宫中的通路和障碍，设计一个程序，对任意设定的迷宫，求出一条从入口到出口的通路，或得出没有通路的结论。(1)以二维数组存储迷宫数据； (2)求得的通路以二元组( i , j )的形式输出，其中（i, j）指示迷宫中的一个坐标。 一、需求分析 1. 问题描述： 在迷宫中求出从入口到出口的路径。经分析，一个简单的求解方法是：从入口出发，沿某一方向进行探索，若能走通，则继续向前走；否则沿原路返回，换一方向再进行搜索，直到所有可能的通路都探索到为止。即所谓的回溯法。 求迷宫中从入口到出口的所有路径是一个经典的程序设计问题。由于计算机解迷宫时，通常用的是“穷举求解”的方法，即从入口出发，顺某一方向向前探索，若能走通，则继续往前走；否则沿原路退回，换一个方向再继续探索，直至所有可能的通路都探索到为止。为了保证在任何位置上都能沿原路退回，显然需要用一个后进先出的结构来保存从入口到当前位置的路径。因此，在求迷宫通路的算法中应用“栈”也就是自然而然的事了。 假设“当前位置”指的是“在搜索过程中某一时刻所在图中某个方块位置”，则求迷宫中一条路径的算法的基本思想是：若当前位置"可通"，则纳入"当前路径"，并继续朝“下一位置”探索，即切换“下一位置”为“当前位置”，如此重复直至到达出口；若当前位置“不可通”，则应顺着“来向”退回到“前一通道块”，然后朝着除“来向”之外的其他方向继续探索；若该通道块的四周四个方块均“不可通”，则应从“当前路径”上删除该通道块。所谓“下一位置”指的是“当前位置”四周四个方向（东、南、西、北）上相邻的方块。 2. 基本要求 （1）以二维数组maze.adr[m+1][n+1]表示迷宫，其中mg[0][j]和mg[m+1][j](0 j n)及mg[i][0]和mg[i][n](0 i m)为添加的一圈障碍，数组中以元素值为0表示通路，1表示障碍，限定迷宫大小m,n 10。 （2）用户以文件的形式输入迷宫的数据：文件中第一行的数据为迷宫的行数m 和列数n;从第2行至第m+1行（每行n个数）为迷宫值，同一行的两个数之间用空 白字符相隔。 （3）迷宫入口为（1，1），出口为（m,n）。 （4）每次移动只能从一个无障碍的单元到周围8个方向上任意无障碍的单元，编制程序给出一条通过迷宫的路径或报告一个“无法通过”的信息。 （5）本程序只求出一条成功的通路。 3．测试数据见下表，当入口为（1，1）时，出口为（8，8） 用一个字符类型的二微数组表示迷宫，数组中的每个元素表示一个小方格，取值“0”（表示可以进出）或“1”（表示不可以进出） 随机产生一个8*8的迷宫，其中使用迷宫障碍坐标如下： （1，3），（1，7），（2，3），（2，7），（3，5），（3，6）， （4，3），（4，4），（5，4），（6，2），（6，6），（7，2），（7，3）， （7，4），（7，6），（7，7），（8，1）。
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。
八年级生物上册人教版探究活动报告册答案集团档案编码：[YTTR-YTPT28-YTNTL98-UYTYNN08]
观察蚯蚓 ●实验准备 1.阴暗的；潮湿；夜间； ●过程和方法 1.(1)圆筒形；体节；暗红色； (2)厚；环带；环带；环带；朝上；朝下；左边；右边；14~16； (3)有黏液；粗糙；刚毛；腹部； 2.伸张和收缩；灵活,自如,转向方便；协助运动； ●结果和结论 1.两侧；利于再生修复 2.上皮细胞分泌粘液； 3.纵、横肌的交互舒缩及体表的刚毛 ●讨论 1.表格 动物的名称蚯蚓 所属的动物类群环节动物 体表特征身体呈两侧对称，具有分节现象 呼吸方式体壁呼吸 运动方式依靠体节和刚毛运动 2. 蚯蚓的身体是一圈一圈地分节，是环节动物；而线形动物全体是光滑的，没有分节特征。 3.略(自己随便说个现象，然后找答案) 4.略(说一个兴趣的问题，然后探究回答) 鸟适于飞行的形态结构特点 活动准备 1.(1) 家鸽流线直无。 1.(2) 胸部 2. 家鸽家鸽 过程和方法 1.鸟的身体适于飞行吗？ 2. 鸟的身体有适于飞行的特点 身体呈流线型、胸肌发达、骨骼轻，薄，中空… 3.(1)流线型，减少飞行时所遇到的阻力。 3.(2)爬升时起作用。羽小枝是勾连的。能够在空气中产生足够的升力和动力。
3.(3) 可以牵动两翼，产生动力，完成飞行 3.(4)鸟发达的胸肌，需要很大的骨面积来附着这些肌肉。因此龙骨突很发达。 结果和结论 鸟的形态结构 特点 与飞行之间的关系 体形 流线型 减少空气阻力 前趾 变成翼 飞行器官 羽毛 体表被覆羽毛 利于飞行 是否有牙齿 没有牙齿 便于快速取食 胸骨 胸骨发达，有龙骨突 增大胸肌的固着面 胸肌 胸肌发达 牵动翼飞行 讨论 1. 肺 辅助 肺部 2.没有直接的关系。恒温是增强了对环境的适应能力。 3.主要是鸟的消化系统，呼吸系统有关。鸟的食量大，消化强，排便快，呼吸效率高。 小鼠走迷宫获取食物的学习行为 活动准备 1.遗传因素 生活经验和学习 少 突出 过程和方法 1. 小鼠需要经过多少次“尝试与错误”才能获取食物？ 2. 小鼠经过的 “尝试与错误”越多，获取食物的可能性越大。 学习行为需要经过“尝试与错误” 3. （1（2） （3） 4.（2）计时，并在出口 等待 （3）出口的 （4）拿食物对小鼠进行适当的引导 （6）1 结果和结论 1. 2. 3.减少 小鼠走迷宫获取食物逐渐熟练 讨论 次数 第一天 第二天 第三天 第四天 第五天 第六天 第七天 时间s 次数 第一天 第二天 第三天 第四天 第五天 第六天 第七天 时间s 101 92 76 60 50 41 30 0 50100 150第一天第二天第三天第四天第五天第六天第七天 单位/秒
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
武汉东湖学院计算机科学学院 课程设计报告 课程名称数据结构课程设 题目深度与广度优先搜索 迷宫问题 专业班级（请自己填写） 学号（请自己填写） 学生姓名（请自己填写） 指导教师吴佳芬 （请自己填写）年（请自己填写）月（请自己填写）日
武汉东湖学院计算机科学学院 课程设计任务书 课程名称：数据结构课程设计 设计题目：深度与广度优先搜索：迷宫问题 专业：（请自己填写）班级：（请自己填写） 完成时间：自己填写指导教师：吴佳芬专业负责人：许先斌
武汉大学东湖分校计算机科学学院 课程设计成绩评价表 指导教师：吴佳芬年月日
（由学生完成，以下为摸版） 【软件课程设计报告目录】 1、需求分析 说明程序设计的任务，强调的是程序要做什么，明确规定： （1）输入的形式和输入值的范围； （2）输出的形式； （3）程序所能达到的功能； （4）测试数据：包括正确的输入及其输出结果和含有错误的输入及其输出结果。 2、概要设计 说明本程序中用到的所有抽象数据类型的定义、主程序的流程以及各程序模块之间的层次（调用）关系。 3、详细设计 实现概要设计中定义的所有数据类型，对每个操作只需要写出伪码算法；对主程序和其他模块也都需要写出伪码算法；画出函数的调用关系。 4、使用说明、测试分析及结果 （1）说明如何使用你编写的程序； （2）测试结果与分析； （3）调试过程中遇到的问题是如何解决提以及对设计与实现的回顾讨论和分析； （4）运行界面。 5、课程设计总结（设计心得） （1）你在编程过程中用时多少？多少时间在纸上设计？多少时间上机输入和调试？多少时间在思考问题？ （2）遇到了哪些难题？你是怎么克服的？ （3）你对算法有什么改正想法吗？ （4）你的收获有哪些？ 参考文献 （由学生完成，以下为摸版，编页码：共x页，第x页）
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。
观察蚯蚓 ●实验准备 1.阴暗的；潮湿；夜间； ●过程和方法 1.(1)圆筒形；体节；暗红色； (2)厚；环带；环带；环带；朝上；朝下；左边；右边；14~16； (3)有黏液；粗糙；刚毛；腹部； 2.伸张和收缩；灵活,自如,转向方便；协助运动； ●结果和结论 1.两侧；利于再生修复 2.上皮细胞分泌粘液； 3.纵、横肌的交互舒缩及体表的刚毛 ●讨论 2. 蚯蚓的身体是一圈一圈地分节，是环节动物；而线形动物全体是光滑的，没有分节特征。 3.略(自己随便说个现象，然后找答案) 4.略(说一个兴趣的问题，然后探究回答)
鸟适于飞行的形态结构特点 1.(1)家鸽流线直无。 1.(2)胸部 1.鸟的身体适于飞行吗？ 2.鸟的身体有适于飞行的特点 身体呈流线型、胸肌发达、骨骼轻，薄，中空… 3.(1)流线型，减少飞行时所遇到的阻力。 3.(2)爬升时起作用。羽小枝是勾连的。能够在空气中产生足够的升力和动力。 3.(3)可以牵动两翼，产生动力，完成飞行 1.肺辅助肺部 2.没有直接的关系。恒温是增强了对环境的适应能力。 3.主要是鸟的消化系统，呼吸系统有关。鸟的食量大，消化强，排便快，呼吸效率高。
小鼠走迷宫获取食物的学习行为 ? 活动准备 1.遗传因素生活经验和学习少突出 ? 过程和方法 1.小鼠需要经过多少次“尝试与错误”才能获取食物？ 2.小鼠经过的“尝试与错误”越多，获取食物的可能性越大。 学习行为需要经过“尝试与错误” 3.（1）饿着肚子这样才能寻找食物，完成学习。 （2） （3） 4.（2）计时，并在出口等待（3）出口的 （4）拿食物对小鼠进行适当的引导（6）1 ? 结果和结论 1. 2. 3.减少小鼠走迷宫获取食物逐渐熟练 ? 讨论 1.动物在生存的过程中会学习一些行为。最先是尝试，在尝试的过程中会出现错误，不断改正后最后会形成一个学习行为。 2.不相同。因为其他同学选择的小鼠和我的小鼠不一样。 3.这样实验的结果为更准确。 4.可能会增加。因为动物越高等，学习能力越强，反而，越弱。 次数 第一天 第二天 第三天 第四天 第五天 第六天 第七天 时间s 次数 第一天 第二天 第三天 第四天 第五天 第六天 第七天 时间s 101 92 76 60 50 41 30
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 北京理工大学珠海学院课程设计说明书 _2014_—_2015_学年第_一_学期 题目: 迷宫与栈 学院：计算机学院 专业班级：软件工程x班 学号 x 学生姓名： XXX 指导教师：何春香 成绩： 时间： 2014年 11 月 7日
附件4： 北京理工大学珠海学院 课程设计任务书 2014 ～2015 学年第学期 学生姓名：专业班级： 指导教师：何春香工作部门：软件工程教研室一、课程设计题目 迷宫与栈问题 二、课程设计内容（含技术指标） 【问题描述】 以一个mXn的长方阵表示迷宫，0和1分别表示迷宫中的通路和障碍。设计一个程序，对任意设定的迷宫，求出一条从入口到出口的通路，或得出没有通路的结论。 【任务要求】 首先实现一个以链表作存储结构的栈类型，然后编写一个求解迷宫的非递归程序。求得的通路以三元组（i，j，d）的形式输出。其中：（i，j）指示迷宫中的一个坐标，d表示走到下一坐标的方向。如，对于下列数据的迷宫，输出一条通路为：（1，1，1），（1，2，2），（2，2，2），（3，2，3），（3，1，2），…。 编写递归形式的算法，求得迷宫中所有可能的通路。 以方阵形式输出迷宫及其通路。 【测试数据】 迷宫的测试数据如下：左上角（0，1）为入口，右下角（8，9）
为出口。 出口 出口 三、进度安排 1．初步设计：写出初步设计思路，进行修改完善，并进行初步设计。 2．详细设计：根据确定的设计思想，进一步完善初步设计内容，按要求编写出数据结构类型定义、各算法程序、主函数。编译分析调试错误。 3．测试分析：设计几组数据进行测试分析，查找存在的设计缺陷，完善程序。 4．报告撰写：根据上面设计过程和结果，按照要求写出设计报告。 5．答辩考核验收：教师按组（人）检查验收，并提出相关问题，以便检验设计完成情况。 四、基本要求 1．在设计时，要严格按照题意要求独立进行设计，不能随意更改。若确因条件所限，必须要改变课题要求时，应在征得指导教师同意的前提下进行。 2．在设计完成后，应当场运行和答辩，由指导教师验收，只有在验收合格后才能算设计部分的结束。 3．设计结束后要写出课程设计报告，以作为整个课程设计评分的书面依据和存档材料。设计报告以规定格式的电子文档书写、打印
《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。
Morris水迷宫及分析系统参数一 1.工作条件 1.1本本仪器可在下列条件下工作： 电源：220伏（±10％），单相，50赫兹（±1赫） 环境温度：摄氏0度——摄氏40度 技术参数 2.1 技术功能指标 2.1.1 A、B、C、D四个区的运动时间 2.1.2 A、B、C、D四个区的运动距离 2.1.3大（小）鼠在迷宫中运动的总时间 2.1.4大（小）鼠在迷宫中运动的总距离 2.1.5 大（小）鼠穿越目标区域的次数 2.1.6 内环、中环、外环的运动时间 2.1.7内环、中环、外环的运动距离 2.1.8大（小）鼠在迷宫中运动的平均速度 *2.1.9大（小）鼠在各个区域中运动的时效 *2.1.10大（小）鼠在迷宫中运动轨迹的回放 *2.1.11实时生成的数据可以导入Excel 2.2 技术参数指标 *2.2.1 传输方式：USB2.0 2.2.2 采样位数：10bit 2.2.3 动态范围：80dB－100dB 2.2.4 镜头接口：C/CS 2.2.5 供电方式：单独＋12V供电 2.2.6 幅面：1280×1024 2.2.7 快门速度：8μs－26μs 2.2.8 快门方式：电子快门 2.2.9 象元尺寸：6.7μm×6.7μm 2.2.10 软件支持：jpg，bmp 2.附件、备件、专用工具或其他消耗品 3.1水迷宫测试软件一套 *3.5微视USB摄像头一个（USB接口可以代替采集卡，传输速度是采集卡的10倍） 3.6万向支架一个 3.7 12V电源一个 3.8 排水机一个 3.9 水温调控装置一个 3.10 配套电缆一套 3.11 说明书一本
参数二 系统功能特点要求： 1.适用于（大小鼠）神经药理学，神经生理学，神经心理学，老年病学等的研究。 2.采用视频摄像跟踪技术，实现实验过程的自动化，实现Morris水迷宫实验的定量化、精确化和客观性； 3.Morris水迷宫的尺寸规格按照Morris本人的设计，采用玻璃钢制作，可长期使用，视频摄像系统固定在特制的支架上，可拆卸，方便实验； 4.能够储存原始的视频图像，视频文件格式支持AVI和MPEG-1压缩格式；空间分辨率最高可达640x480像素（常用320x240像素），时间分辨率最高可达25帧/秒（常用15帧/秒）；测量所得的指标结果精度高并供完整的实验数据库功能，作为研究的真实记录和今后进行教学演示的素材； 5.可在星光条件（0.01Lux）下进行视频分析（包括实时分析）； 6.采用开放式、模块化设计，系统可扩展性强，可外接其他的分析模块，轨迹点坐标序列数据和指标结果可导入到Excel，便于用户在Excel、SPSS、SAS等分析统计软件中作进一步分析处理； 8.分析灵活，支持时段分析，支持定时终止和人工终止，并具有丰富的显示方式，能对动物的运动情况采用轨迹图、参数指标、曲线、直方图等多种显示方式，并可生成完整的报告，供打印输出； 水迷宫软件功能： 1.可记录大小鼠游泳路径距离，时间，速度。 2.可进行象限分析，包括各象限的距离，时间等。 3.可测定入水角度. 4.可测定穿越目标区次数。 5.可进行环行分析。 6.可自动记录大小鼠第一次到达目标区的时间、距离。 7.可实时观测和记录大小鼠运动的轨迹。并具备轨迹回放功能 8.全部数据可自动生成EXCEL结果。 9.实时图像在1024*768，16位或32位真彩色状态下观测。画面为 768*576像素，25帧/秒。 10.可以实时录像，以进行图像回放。 11.数据和轨迹可打印，并以数据库方式（名称，组别，动物编号）储存 结果，删除方便。 12.可人工设定采样时间。
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。
《数据结构》课程设计报告-运动会分数统计一元多项式迷宫求解文章编辑纸牌游戏等
南京林业大学 数据结构课程设计报告 专业：计算机科学与技术 课程名称：数据结构 姓名： 学号：090801126 指导老师： 时间: 2011年1月
目录要点： 一.具体内容（题目） (1) 二.需求分析（功能要求） (2) 三.概要设计（程序设计思想） (3) 四.详细设计（源代码） (6) 五.调试分析（运行结果显示及说明） (31) 六．课设总结 (34) 题目1: 运动会分数统计** 任务：参加运动会有n个学校，学校编号为1……n。比赛分成m个男子项目，和w个女子项目。项目编号为男子1……m，女子m+1……m+w。不同的项目取前五名或前三名积分；取前五名的积分分别为：7，5，3，2，1，取前三名的积分分别为：5，3，2，；哪些取前五名或前三名由学生自己设定。（m〈=20，n〈=20）； 题目2：一元多项式** 任务：能够按照指数降序排列建立并输出多项式； 能够完成两个多项式的相加，相减，并将结果输入； 题目4：迷宫求解 任务：可以输入一个任意大小的迷宫数据，用非递归的方法求出一条走出迷宫的路径，并将路径输出； 题目5：文章编辑** 功能：输入一页文字，程序可以统计出文字、数字、空格的个数。 静态存储一页文章，每行最多不超过80个字符，共N行； 题目6：Joseph环 任务：编号是1，2，……，n的n个人按照顺时针方向围坐一圈，每个人只有一个密码（正整数）。一开始任选一个正整数作为报数上限值m，从第一个仍开始顺时针方向自1开始顺序报数，报到m时停止报数。报m的人出列，将他的密码作为新的m值，从他在顺时针方向的下一个人开始重新从1报数，如此下去，直到所有的人出列为止。设计一个程序来求出出列的顺序。 2
迷宫电脑鼠的硬件设计简介应用科技 Ｎ●ｌ 吴曼展 （同济大学中德学院上海市２０００９２） ｆ摘要】人工智能技术是一门融合了众多学科的新星科学，它被广泛地应用于勘探、侦察、医疗救援、抢险以及日常生活的各个方面。智能机器人竞赛则是～项旨在开发人工智能技术而举行的比赛，它集科学、娱乐和比赛于＿ｔ体，在各国引起了广泛关注和极大兴趣。目前豳际上有很多针对机器人技术的比赛，两ＩＥＥＥ迷宫鼠竞赛鬻楚其中的一个典羹代表。本文首先辩近年来在国际上迅速开矮的迷宫槐器入竞赛作了简簧介绍，簿要说碉了迷宫鬣竞赛的竞赛规则以及发展历史，同时也分析了国内外关于此课题的研究现状。其次，本文对迷寓鼠的硬件设计作了一个擞体规划，将迷宫鼠的设计分为微控制器模块、马达驱动模块、传感器模块、人工智能模块移数据存镳及佼埝模块。最嚣还瓣参据ＩＥＥＥ迷寥甄竞赛弱餐毵毫｝ｌＩ嚣久雩筝了～些溅试。 【关键词】人工智能迷宫电脑鼠智能传感器嵌入式系统 中期分类号：ＴＰ文献标识码：Ａ１００９－９１毒ｘ（２００９）２７—００２５－０２ １．引言 人工智能楚一门由诗算机科学、控制谂、信息论、聿搴经生理学、心理学、落害学等多种学科互相渗透而发震起来的综合性学科。它所研究的是如何制造出入造的智能机器或智能系统，来模拟人类智能活动的能力，以延伸人们的智能。智能枫器入竞赛是一项罄在秀发人王餐戆技零焉举办麓毙赛，宅融合７众多最薅沿领域的研究技术，是一颈集科学、娱乐和比赛于一体的活幼，近年来在世界各国引起了广泛关注和极大兴趣。 ２‘遮塞电麓纛蠢奏餐务 ＭｉｃｒｏｍｏｕｓｅＣｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ，鼢迷宫鼠竞赛，起源于上世纪７０年代。该竞赛要求一智能机器人在一个指定１６．１６格迷宫中自动寻找到规定的目标地点，然质疑指定熊落基发剃达强熬逵，曩辩短老获魅。困其终形醚｛羰老鼠，爱黻褥名迷塞电脑鼠竟赛。 第一次迷宫电脑鼠竞赛是在１９７２年由《ＭａｃｈｉｎｅＤｅｓｉｇｎ｝发起的，参赛的迷塞撬器入是撬壤雏，矮弹簧辍裁力。在疆悉瓣卡豆年孛，该院赛穗继在英国、荧国、日本、新加坡、澳大利弧等国家举办，吸引了众多国家和地区的参赛者参加。而随着迷宫设计和竞赛规则的不断完善、电脑鼠的不断智能化发展，目前ＩＥＥＥ迷富毫瓣鬣竞赛瑟经戒鸯掘嚣久镶域懿有趣懿、其蠢攘战性豹、技术先进翡耋瑟研究方向。在国内的迷宫机器人研究方面，尽管起步较晚（迷宫机器人进入中闼麓不多是上世纪九十年代），但随着各方面按术的不断完善，特别是微控制器技术、铸惑器技本、入工智能技术的发鼹，国内黪班嚣入巍赛也褒翅必鲤蒙建开最。而迷宫鼠竞赛在台湾、香港等发达地区也已缀举办过多次。 ３．迷寓■的硬件设计思想 迷宫鬣夔硬黪设谤是一瑗系统瓣工程。‘玄涉及到诲多方裁，毽括微控镧嚣攒块、马达驱动模块、传感器模块以及备模块间的相互连接。在设计之前，设计者岿须要对照个电脑鼠的各部分构造有一个大致的了解，由于迷宫是由２５６块１８ｃｍＸｌ８ｃｍ夔单元接缀戒，除去墙体辱度１。２ｃｍ，嚣壤淹熬实赫距离兔１６．８ｃｍ，因此可以考虑将整个电脑鼠就设计在一块ｌＯｃｍ见方的底板上，以使其能能方便、灵活地转向。 迷宫鬣戆电路援缕梅分必上下辩层。上瓣隽挖嗣援，其孛镪捂镞控穰器ＭＣＵ、传感器检测电路和一些数据存储与连接模块。下层为驱动板，主要包括左右两侧的车轮、驱动马达、两翼的ＣＮＹ７０光电传感器、万向轮、Ｈ桥驱动芯片等。两层之间经震蠡壤镧柱用予支撑。这样的设诗安簿，栽够燕诧迷富鬣各部分的稳造、继分备模块的功能，同时也有利于拆装和臼后保养维护。 ３．１微控制器模块 徽控稍嚣单元，帮ＭｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＵｎｉｔ，或称单片税（Ｍｃｕ），悬指将中央处理单元ＣＰＵ、程序存储嚣ＲＯＭ、数据存储嚣ＲＡＭ以及输入输出端口（ｉ／０口）等 单独翘囊两者缀合成不阏性能的交换黼络结构来实现。根据交换网络入端信道数与出端倍道数的不同，可以把交换网络分成集线器、扩线器和分配嚣。 集线器的功能是将用户电路的串行码进行串并转换，经过话存进入交换网络，通常采用“顺序写入、控制读出”的控制方式。Ｔ级话存的功能主要耀来完成话音的交换，邋常采霜“随机写入、控翻读出”静控稍方式。扩线器的功能是将Ｔ级话存的话音信息，经过扩线器话存后进行并串转换，送鬣苓疆戆ＰＣｍ蝼口。扩线爨话存遴褰采援“控铡写入、蹶彦读遗”戆羧刳方式。 ４时分交换网络中元器件的接口、驱动和改进措施 ４。１根据所需容量来选择掰型的存健器芯片 由上可知，在对分交换弼络中，话音存储器和控制存储器都是由存储器芯片米实现的，现代程控交换机中将用到大量的存储芯片，实现使用中逶常鬏攥爨纛鸯墨来选择存键嚣蕊冀，焚整戆芯片襄选麓ＳＹＳＴＥＭＳ公司豹ＳＲＭ２０１６、Ｓ０１ｉｄＴａｔｅＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ公词的ＳＣＭ６１１６以及ＨＩＴＡＣＨＴ公司的ＨＭ６２６４等系列。 ４．２采用先进的ＢｉＣＭＯＳ技术 传统的存储器芯片通常是通过ＣＭＯＳ工艺实现，随糟微电子技术的发震，塞瑗了毅型瓣ＢｉＣＭＯＳ器锌，臻ＢｉＣＭＯＳ器ｌ孛实现熬存德器芯片与ＣＭＯＳ实现的存储器相比，性能指标将大大优化，反映猩衡量速度性能的传输她迟时阀搬标将缩小，传输速度明鼹提高，德量其舆效率搜能的功耗指标将大大减小，只有几磷大小。 先进的ＢｉＣＭＯＳ技术集中了双极型晶体管和ＣＭＯＳ器件的优点，两者互枣｝，在数字程控交换懿交换网络瓣实瑗中占有翡驻霞势。麓ＣＭＯＳ工艺实现的存储器芯片构成的交换网络，在实现使用中，会因为其速度指标问题而如现数搬码流丢失的误鼹现象，这说明，利用ＣＭＯＳ工艺缀难进一步生产遽信发展所需的速度更高、驱动能力更强的存储器芯片，而先进的ＢｉＣＭＯＳ技术在存储器芯片的速度、容量和功耗等性能指标上提供了数据交换所要求瓣哥靠戆。铡翔瓣予典黧戆六管静态存镰器，稠麓ＢｉＣＭＯＳ菝术，胃菝壤葵在较低的电源电压（３．３Ｖ）下工作，同时可提高存取速度，缩短读碍时间，功耗也可降副较低承平。 此外，交换网络及ＳＰＣＥ中的其它元器件也可以选用ＢｉＣＭＯＳ器件来实现。ＢｉＣＭＯＳ逻辑门在逶髂数字部传（翔编鹚器、译诲嚣秘摸／数转羧器等）和门阵列的应用中极为广泛，因为它的扇出数一般为５～８，如此大的扇出数意味着具有较强的带负载能力，而且ＢｉＣＭＯＳ门比ＣｍＯＳｆ１能更快速地驱动这些负载。另矫，ＢｉＣＭＯＳｆｊ中的器件尺寸可以怒一致的，这就降低了通信数字部件在物理设计上的难度；不同的ＣＭＯＳ电路对减小单位负载的舆惩送往缝不溺，对予ＢｉＣＭＯＳ电爨，蠹予双稷墅捺捷ＢＪＴ嚣俘隔开了ＣＭＯＳ电路的主体与负载，使得不同电路中负载的状况变差都是相同的，这样就简化了通信和信感处理用数字逻辑部｛牛和电路的设计任务，提毫了工作效寨。 ５结论 交换阏络是数字程控交换橇翡关键缝成部分之一，其髋能壹羧影豌着稷控交换机的技术指标和通话质墩。随着计算机技术、超大规模集成电路投本、微激子技本鞍半导体存德按零懿进～步发震，震瑟黪麦透静ＢｉＣＭＯＳ工艺制作的器件用于程控交换机交换网络的实现将成为现实，这将使通信成璧褥到可靠的保证，同时将会有越来越多鲍裹毅暹售技术窝电子元器侈＿暾用于交换网络的实现中。目前，已有专用集成电路芯片朋于程羧交换机按续（典型的如用户电路芯片）。面利用ＢｉＣＭＯｓ工艺制作稷控交换机内部的交换弼络元器件，使之集成记并应孺子电信工稷实践中，关于这一方面的研究和腹用，将是我们今后继续进行的研究方向之一。 参考文献 ［１］叶敏．糕控数字交换与交换网［Ｍ］．北京：北京邮电学院出版技，１９９３。 （２］躲正友，杨为理．程控数字交换机硬件软件及应用［Ｍ］．北京：清华大学出舨社，１９９５。 【３］成立，陈照章，董索玲，等．一种低压耗快闪式静态随机读写存储器［Ｊ］．微电子学。２００３■ 科技博览ｌ２５
《小鼠走迷宫》实验报告 生技基地：孟祥东 0121121202 殷振琦 生物技术：李静新
小白鼠走迷宫 【摘要】本实验通过在人为设置的迷宫里，小白鼠不断感受复杂通道的结构，调整和改进自己的行为。随着训练次数的增加，条件反射逐渐建立，以至在大脑皮层形成记忆。通过记录动物搜寻食物的时间长短可以对此加以评价。 【关键词】小白鼠迷宫记忆 前言：《实验动物学》最近10年，遗传科学家对两种动物建立了一系列遗传工程的技术，可以改变(去掉或加上)其体内基因的组成，这两种动物是老鼠和果蝇。在哺乳类动物中，老鼠可谓具有得天独厚的优势。昆虫类的果蝇行为简单，脑也较小，不如哺乳类的老鼠脑较大。此外，老鼠也更接近人类，通过老鼠的实验可以间接地了解人脑的功能。学习和记忆是神经系统高级中枢的重要机能之一。学习是神经系统不断接受环境刺激而获得的行为习惯和经验；获得的行为习惯和经验维持一定时间的能力就是记忆。动物的学习和记忆能力对其生存具有重要意义。本次实验，我们通过观察，分析小白鼠学习和记忆过程，理解大脑在动物行为机制建立中的作用；通过实验，了解数据统计分析在科学研究中的重要作用。 1.材料与方法 1.1材料 小白鼠、纸板（做迷宫）、食物、秒表 1.2方法 1.2.1 饥饿处理的小白鼠1只，放置在迷宫入口，记录其找到食物所需时间。5分钟后， 重复上述步骤，同样的间隔时间对其进行相同实验，每只小白鼠共计进行6次实 验。 1.2.2 对另一只进行饥饿处理的小鼠进行相同实验，记录每只小白鼠找到食物所需时 间。 1.2.3 绘制图表，进行数据分析。 2.结果 2.2曲线图
注：纵坐标表示所用时间（单位：秒），横坐标表示实验次数，系列一表示小鼠B,系列二表示小鼠A 2.3分析 2.3.1 随着小白鼠学习和记忆过程的进行，小白鼠找到食物的时间越来越短; 2.3.2 气温对小白鼠的活动能力有较大影响，低温使小白鼠活动能力降低； 3、讨论 德国心理学家艾宾浩斯(H.Ebbinghaus)研究发现，遗忘在学习之后立即开始，而且遗忘的进程并不是均匀的。最初遗忘速度很快，以后逐渐缓慢。他认为＂保持和遗忘是时间的函数＂，并根据他的实验结果绘成描述遗忘进程的曲线，即著名的艾宾浩斯记忆遗忘曲线。 人的大脑是一个记忆的宝库，人脑经历过的事物，思考过的问题，体验过的情感和情绪，练习过的动作，都可以成为人们记忆的内容。例如英文的学习中单词、短语和句子，甚至文章的内容都是通过记忆完成的。从"记"到"忆"是有个过程的，这其中包括了识记、保持、再认和回忆。有很多人在学习英语的过程中，只注重了学习当时的记忆效果，孰不知，要想做好学习的记忆工作，是要下一番工夫的，单纯的注重当时的记忆效果，而忽视了后期的保持和再认同样是达不到良好的效果的。 在信息的处理上， 记忆是对输入信息的编 码、贮存和提取的过程， 从信息处理的角度上， 英文的第一次学习和背 诵只是一个输入编码的 过程。人的记忆的能力