基于MCS-51的智能迷宫小车的设计与实现
专业：自动化学生：陈震南指导教师：郑恩辉
摘要：随着电子、信息技术的应用与迅速普及，人们对电子技术的要求越来越高。迷宫小车的出现为今后能够更好地使用机器人来代替人工活动垫定了扎实的基础。经过完善的迷宫小车将可以广泛用于军事排雷、火灾现场的救灾抢险、有害气体中毒的抢救等活动中。然而，目前存在的一些迷宫车主要还是停留在人工远程控制阶段，真正稳定完备，并能实现自主学习的智能小车还有待继续研发。
本课题设计了一个基于单片机控制的迷宫小车系统，该系统采用STC89S52单片机为主控制核心，实现信号采集，路线判断，以控制小车的运动；利用光电传感器检测迷宫黑线的走向，结合L298N 芯片驱动减速电机运转，从而实现小车走迷宫。该系统有单片机控制模块和光电传感器模块两个主要功能模块。单片机控制模块主要利用单片机接受到传感器输出的高低电平后再输出信号去控制小车的运动；传感器模块则利用光电传感器对黑线的感应，然后输出相应高低电平并传送给单片机。
这样就可以实时监测小车在迷宫中所处的位置，并进行相应的运动，最终经判断让小车停止在迷宫出口指定的位置上，并通过迷宫小车的自主学习功能对迷宫路线进行最优化处理并学习记忆，使其在二次走迷宫时，能以最优路径走到迷宫出口。
关键词：迷宫小车；单片机；传感器
1.引言：
智能迷宫小车也可以称为智能迷宫机器人，既然是智能机器人，那么就应当具备以下几个特征功能：识别，处理，执行，学习。目前全世界各国所举办的大大小小关于机器人的比赛C数不胜数，其中的宗旨是一致的都是为了培养创新精神，激发思维想象力，并估计理论与实践相结合。在我国高校的机器人比赛中，最为广泛的是“飞思卡尔”杯大学生智能车竞赛，该比赛充分的利用学生的各方面知识，并要求将其运用至切实的实践中，极好的诠释了上述的机器人比赛宗旨。正因目前的机器人发展越来越迅速，越来越多智能机器人产品或已经或正在投入到农业、工业的生产当中，代替人工劳
图1 迷宫形状示意图
作。同样，在抢险救、军事活动中，智能迷宫机器人也可以达到同样的功效，该迷宫小车可以在复杂的迷宫中，在迷宫的入口处进入迷宫，并对迷宫路口进行智能识别，选择正确路径，最后找到迷宫出口。该迷宫机器人为采用MCS-51单片机为控制核心，ST188为识别路线的传感器，通过控制直流电机的正确运作，进行一系列的信号采集、数据处理、电机控制实现走迷宫的功能。迷宫是以白板为底，宽度为18mm的黑线组成的线形迷宫，迷宫的大小不限，但是对于迷宫过的路线均为直线，拐角均为直角弯，如图1所示。
2.智能迷宫小车总体设计方案
该智能迷宫车是由光电传感器模块、单片机控制模块、电机模块、液晶显示模块组成的。
迷宫小车采用的是由一个万向轮作为前轮，以及两个直流电机驱动轮作为后轮的结构形式组成的三轮车。该车的特点就是灵活，通过后侧两个驱动轮的差速转动实现小车的转向。两电机以相同速度同方向运转时，小车为前进；以相反方向运转时，小车实现绕车体中心自转，十分灵活。
2.1智能迷宫小车控制电路的设计
小车传感器对白底黑线的迷宫路线进行检测，并将其信息进行具体的处理。
该智能迷宫小车的整体控制流程是：由光电传感器检测路面信息，返回模拟信号；该信号通过比较器使其转换成数字信号；单片机对数字信号进行处理，判断道路目前情况；了解路面情况后，通过单片机对驱动电机进行调整；然后再次通过传感器检测车体是否行走正确。其中各个核心元器件选用的是STC89C52的核心控制器， ST188的光电传感器，L298N的电机驱动，以及采用LCD1602作为路
图2.1总体设计硬件图
图2.2系统控制流程图
3.传感器的安装与检测方案
对于不同的路面情况选用不同的传感器，针对该智能迷宫小车的迷宫为白底黑线的情况，选用ST188光电传感器则是较为合理。该传感器是将路面的黑白情况反映成为一个0~5V 的模拟信号，再通过以LM358的基础的比较器，将其模拟信号转换为可以让单片机可以识别的数字信号0、1。
传感器的不同安装方式，对于迷宫的检测效果也是不同的。总的来讲，按传感器安装的排数还是分为两大类：一类是单排，一字型排开；另一类则是多排，而多排又是一两排为主。
3.1单排传感器：
单排一般以5个为适中，具体方式如图3.1所示。这种排布方式的主要优点资源的节省，传感器要求数量较少；而且理论上实现起来简单，只需通过此时刻与之前想接近的某一时刻进行对比（这两个时刻可以设为时是间间隔一定），就可以得出目前小车所处迷宫的位置状态，并可以判别出迷宫的路口情况。但是这个也只是存在于理论当中，现实的实践中往往是存在诸多干扰与不理想的情况，比如电机的转速不完全一致，以及传感器接受信号不完全同时等等。这个势必会影响小车的判断与运行，只要一个路口的判断失误，那车子的行走方向就有可能与正确路径背道而驰。
图3.1单排传感器示意图
3.2双排传感器
为了很好的克服以上的问题，采用双排传感器的配合使用较为合理。传感器的排布如图3.2所示，分为上下两排，上面这一排为辅助传感器，作为与判断终点线和路口路径预判断使用；而下排传感器则作黑线中心判断与路口再判断使用。其中1号和3号为检测终点用，2号为路况的预判断使用，4号和7号为路口判别使用，5号和6号为黑线中心检测使用，其中2号也常配合5、6号使用。
这种传感器的排布方式，可以令传感器分工使用，有效的避免一些来自路面的干扰和反馈信号的
冲突。
图3.2双排传感器排布是意图
4.信号检测与处理
4.1小车走迷宫的过程分析
小车走线形迷宫时，整体的控制思路无非是以下几个步骤：
（1）、小车沿着当前迷宫道走，并同时检测前方是否存在岔路口；
（2）、当检测到岔路口时，判断岔路口的类型；
（3）、确定岔路口的类型后，控制小车朝着正确的方向运转；
（4）、依次循环作用。
其主要的流程图如下图4.1所示：
图4.1系统流程图
4.2小车寻线方法
（1）小车的寻黑线行走相对还是比较简单的，在走直线的情况下，只需根据5、6号传感器对路面黑线的偏离位置检测，并通过电机对车体进行左右微调即可达到车子回到黑线中心直线行驶。如下图4.2所示，很明显小车在走直线时有偏右的趋势，5号传感器在黑线内，6号处在黑线外。那小车就要通过控制电机运转，即左侧电机不转，右侧电机前转，这样就可以使小车回到黑线中心，当达到5、6号传感器均在黑线上时，左右电机均保持前转，即可达到调整的目的，回到图5的状态继续直线行驶。
图4.2小车偏右示意图
图4.3左右转路口示意图
（2）小车除了要走直线，走转弯路口还是比较常见的。这里所谓的转弯路口是指只有一条路径选择的拐弯处，具体如图4.3所示。这种单纯的左右转弯，对于传感器的检测与判断也是比较简单。下面以小车右转弯为例讲述传感器的检测与判断过程：我们已经知道上传感器1、3是用于终点检测的，所以在这里面不作考虑；2号传感器则是作为与判断使用的，当小车如图9情况行走时，小车为处于直线状态；当从图4.4变化到图4.5的情况时，从视觉上看小车踏在了右转弯的路口上，但是由于3号传感器在这里不起作用，所以小车目前的状态仍然是直线的；当小车继续行走时，小车就会自然的到达图4.6的状态，这时
2号传感器进入了白地板，同时7号传感器进入了黑线而4号依然是没有变化，此时单片机就可以判断小车是进入了右转弯。
图4.4小车处于直线上
图4.5小车正处于右转路口上
图4.6小车处于即将右转状态
（3）当小车所处的位置能够面对两种或两种以上的路径选择，那么这个位置处的路口情况叫做岔路口，如图4.7所示：
图4.7岔路口示意图
其路口则检测与判定情况与上述的转弯路口基本一致，原理相同，其关键仍是要处理好传感器的变化关系。但对其信号的处理则不同，小车的行走方向则要根据单片机的处理与算法有直接关系，具体的选择方式会在算法介绍中讲述。
（4）小车要行走顺利还需要注意死胡同的情况。所谓的死胡同是小车所处的直线前方已没有道路。当小车进入死胡同，那势必会经过从图4.8到图4.9的过程。这时单片机应该控制电机做掉头，使小车返回。
图4.8小车驶向死胡同
图4.9小车处于正要掉头的状态
5.小车控制算法
小车要在迷宫入口处通过随机选择路径的方式来寻找迷宫出口时比较困难的，所以通过使用一些法则来选择行走方向仍是非常必要。
迷宫小车一般会使用的控制算法有“左手法则”，“右手法则”和“靠前算法”。其中三者的区分方式是根据小车在遇到岔路口时的路径优先选择方向。以左手法则为例，所谓左手就是当小车在行经中传感器检测到前方有多个方向的岔路口时，小车优先选择向左转弯，如图4.7中的第1、3、4幅图所示；当岔路口没有左转路口时，如图4.7中的第2副图所示，此时就以顺时针方向旋转，在这个过程中遇到路径则选为小车将要前进的方向。具体流程如示意图5.1所示。以左手法则行驶的小车不会走重复的路线，这样的话只要小车不出现路线判断错误，小车就一定会找到迷宫的出口。
图5.1小车路径选择流程图
6.小车的学习功能
智能迷宫小车在走迷宫的过程中，如果每一次都是以左手法则来走完全程，那时间效率是非常低的，所以这里介绍一下小车的自主学习功能，是小车能够在二次行走迷宫格时，有效地避免与滤除无效路线，如死胡同。
我们使用“左手法则”进行穿越线迷宫，图6.1中的蓝色的线，就是其穿越路径。可以看出绕了很大的圈。机器人的自主学习功能就是机器人在经过第一次穿越后，能够发现并记住所经过的无效线路，从而在第二次穿越时，自动绕过那些无效路口，实现最短距离穿越线迷宫，如图6.2中绿线所示路径。
图6.1智能车第一次走迷宫路线
图6.2智能车第二次走迷宫路线
那上面的简化到底是如何实现的呢？当机器人穿越线迷宫时，每穿越一个“岔路口”，我们就让机器人在存储器中记录一个字符：如果是直行就保存一个“S”；如果是左转就保存一个“L”；如果是右转就保存一个“R”；如果是掉头，就保存一个“U”。只要是岔路口，就要记录一次。
（1）当小车从起点出发经过第一个岔路口时如图6.3(a)所示，根据左手法则，小车将选择向左转弯进入图6.3(b)的状态，并记录下一个“L”；
（2）接下来小车遇到一个十字路口，继续根据左手法则选择左转，如图6.3(c)，并记录为“L L”；
（3）然后又遇到三叉路口，小车左转如图6.3(d)，并记录为“LLL”；
（4）然后是死胡同，小车必须转头如图6.3(e)，记录为“LLLU”；
（5）然后又是岔路口，根据左手法则的第二条，没有左转的路则要直走如图6.3(f)，并路线记录变为“LLLUS”；
（6）小车又遇到死胡同，掉头如图6.3(g)，并记录“LLLUSU”；
（7）接下来是岔路口，所以左转如图6.3(h)，并记录为“LLLUSUL”；
图6.3算法推断流程
（8）直走面对十字路口，根据左手法则，小车继续左转，如图6.3(i)，记录为“LLLUSULL”；
（9）遇到死胡同，掉头如图6.3(j)，记录“LLLUSULLU”；
两轮自平衡小车毕业设计毕业论文 目录 1.绪论 (1) 1.1研究背景与意义 (1) 1.2两轮自平衡车的关键技术 (2) 1.2.1系统设计 (2) 1.2.2数学建模 (2) 1.2.3姿态检测系统 (2) 1.2.4控制算法 (3) 1.3本文主要研究目标与内容 (3) 1.4论文章节安排 (3) 2.系统原理分析 (5) 2.1控制系统要求分析 (5) 2.2平衡控制原理分析 (5) 2.3自平衡小车数学模型 (6) 2.3.1两轮自平衡小车受力分析 (6) 2.3.2自平衡小车运动微分方程 (9) 2.4 PID控制器设计 (10) 2.4.1 PID控制器原理 (10) 2.4.2 PID控制器设计 (11) 2.5姿态检测系统 (12) 2.5.1陀螺仪 (12) 2.5.2加速度计 (13) 2.5.3基于卡尔曼滤波的数据融合 (14) 2.6本章小结 (16) 3.系统硬件电路设计 (17) 3.1 MC9SXS128单片机介绍 (17) 3.2单片机最小系统设计 (19) 3.3 电源管理模块设计 (21) I
3.4倾角传感器信号调理电路 (22) 3.4.1加速度计电路设计 (22) 3.4.2陀螺仪放大电路设计 (22) 3.5电机驱动电路设计 (23) 3.5.1驱动芯片介绍 (24) 3.5.2 驱动电路设计 (24) 3.6速度检测模块设计 (25) 3.6.1编码器介绍 (25) 3.6.2 编码器电路设计 (26) 3.7辅助调试电路 (27) 3.8本章小结 (27) 4.系统软件设计 (28) 4.1软件系统总体结构 (28) 4.2单片机初始化软件设计 (28) 4.2.1锁相环初始化 (28) 4.2.2模数转换模块（ATD）初始化 (29) 4.2.3串行通信模块（SCI）初始化设置 (30) 4.2.4测速模块初始化 (31) 4.2.5 PWM模块初始化 (32) 4.3姿态检测系统软件设计 (32) 4.3.1陀螺仪与加速度计输出值转换 (32) 4.3.2卡尔曼滤波器的软件实现 (34) 4.4平衡PID控制软件实现 (36) 4.5两轮自平衡车的运动控制 (37) 4.6本章小结 (39) 5. 系统调试 (40) 5.1系统调试工具 (40) 5.2系统硬件电路调试 (40) 5.3姿态检测系统调试 (41) 5.4控制系统PID参数整定 (43) II
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线控两轮平衡车的建模 与控制研究 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
线性系统理论 上机实验报告 题目：两轮平衡小车的建模与控制研究 完成时间：2016-11-29 1.研究背景及意义 现代社会人们活动范围已经大大延伸，交通对于每个人都十分重要。交通工具的选择则是重中之重，是全社会关注的焦点。 随着社会经济的发展，人民生活水平的提高，越来越多的小汽车走进了寻常百姓家。汽车快捷方便、省时省力，现代化程度高，种类繁多的个性化设计满足了不同人的需求。但它体积大、重量大、污染大、噪声大、耗油大、技术复杂、使用不便、价格贵、停放困难，效率不高，而且还会造成交通拥堵并带来安全隐患。相比之下，自行车是一种既经济又实用的交通工具。中国是自行车大国，短距离出行人们常选择骑自行车。自行车确实方便，但在使用之前需要先学会骑车，虽然看似简单，平衡能力差的人学起来却很困难，容易摔倒，造成人身伤害。另外，自行车毕竟不适宜长距离的行驶，遥远的路程会使人感到疲劳。 那么，究竟有没有这样一种交通工具，集两者的优点于一身呢？既能像汽车一样方便快捷又如自行车般经济简洁，而且操作易于掌握，易学又易用。两轮自平衡车概念就是在这样的背景下提出来的。 借鉴目前国内外两轮自平衡车的成功经验，本文提出的研究目标是设计一款新型的、结构简单、成本低的两轮自平衡车，使其能够很好地实现自平衡功能，同时设计结果通过MATLAB进行仿真验证。
2.研究内容 自平衡式两轮电动车是一个非线性、强耦合、欠驱动的自不稳定系统，对其控制策略的研究具有重大的理论意义。我们通过分析两轮平衡车的物理结构以及在平衡瞬间的力学关系，得到两轮车的力学平衡方程，并建立其数学模型。运用MATLAB 和SIMULINK 仿真系统的角度θ、角加速度? θ、位移x 和速度的? x 变化过程，对其利用外部控制器来控制其平衡。 3.系统建模 两轮平衡车的瞬时力平衡分析如图1所示。下面将分析归纳此时的力平衡方程[1-3]，并逐步建立其数学模型。 对两轮平衡车的右轮进行力学分析，如图2所示。 依据图2对右轮进行受力分析，并建立其平衡方程： =R R R R M X f H ? - (1) R R R R J C f R ??? =- (2) 同理，对左轮进行受力分析，并建立其平衡方程： =R L L L M X f H ? - (3) L L L L J C f R ??? =- (4) 两轮平衡车摆杆的受力分析如图3所示，由图3可以得到水平和垂直方向的平衡方程以及转矩方程。 水平方向的平衡方程： H H x R L p m +=? ? (5) 其中θsin L x x m p +=，则有：
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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）
智能小车中的迷宫算法 2008-10-27 15:20 智能小车中的迷宫算法 看了周立功上面的电脑鼠走迷宫的视频感觉非常有趣，一直都做个小车玩，可没材料，只能看着视频上的小车路行轨迹整出来了这个算法，我不知道真正的算法是怎么实现的，这只是我自己想的一个算法，而且没有完整的小车程序，有空买了小车的再整理总程序。 https://www.doczj.com/doc/fe9864477.html,/pro_ydkz/MicroMouse615.asp这是视频地址。 先看看那大体的迷宫图，随便画的，不是很准确，红色的是小车的运行轨迹，蓝色小圈表示要保存的节点，右下角是起始点： 首先是数据结构，对于整个程序来说，首先要做的是把整个图存下来，有过数据结构基础的这个应该不难，图一般是以结点的方式存储，也就是图中的蓝色小圈，结点的存储格式也是很重要的，我前后尝试了好几种才确定下来。节点有两中逻辑相连方式，一个是图形连接，对应* lt_north,*lt_west,*lt_south,*lt_east，一个是线性连接，对应*frontpoint和*nextpoint，线性连接是为了容易判断当前小车所到结点是否已经记录，也为了后面迷宫算法的树形实现。如下：Struct mappoint { Float point_x,point_y; //我是以坐标形式存储，这事相对坐标 Bool ltb_north,ltb_west,ltb_south,ltb_east; //这是记录每个结前后左右 是否有相通结 Mappoint * lt_north,*lt_west,*lt_south,*lt_east; //这是前后左右相通节点的地址
//这是迷宫小车传感器测试小程序 #include
{ //检测装在PB.5口上的传感器 if(PINB.5){ R=0; PORTA=0xff; } if(PINB.1){ L=0; PORTA=0xff; } } /******************************************* // 蜂鸣器BB程序 */////////////////////////////////////////// void buzzer(void) { unsigned int i=512; for(;i--;) { PORTB.3=!PORTB.3; delay_us(250); } } /******************************************* // 小车“杀车”程序 */////////////////////////////////////////// void black(void) { PORTD.6=!PORTD.6; PORTD.4=!PORTD.4; delay_ms(30); OCR1AL=0; OCR1BL=0; delay_ms(100);
智能救援车 摘要：本设计中智能车采用AT89C52单片机作为检测和控制的核心，实现救援车的智能控制，包括智能避障、路面寻线、自动报警、自动寻找并吸取铁片等功能。智能避障运用三对独立的含滤波功能的红外接收和发射管实现；路面寻线采用的是四个一体的红外对管来检测；电机采用的是直流减速电机，采用PWM 控制两个电机的转速；运用电磁体来实现对铁片的吸取和释放。实现的功能是：从出发点出发，进入迷宫区，在迷宫中自动检测出口，直到走出迷宫。走出迷宫时鸣警示意。然后，寻着路面上的黑线行进，检测到黑线上任意位置的铁片时，再次鸣警示意，并吸取铁片，到达指定位置后，自动放下铁片。 关键词：智能救援；路面寻线；智能避障；自动检测 Abstract: This design by AT89C52 single chip microcomputer as intelligent vehicle detection and control of the core, JiuYuanChe intelligent control, including intelligence obstacle avoidance, road line, automatic alarm, automatic search and absorb iron etc. Function. Intelligence obstacle avoidance of independence by three of the filtering, receiving and transmitting tube infrared, Road line is used for pipe of four infrared detection, Dc motor, gear motor is adopted PWM control two motor speed, Using electromagnets to achieve iron absorption and release. Functions: starting from the start, into the maze, automatic detection in the maze of labyrinth, until exports. When the alarm bell of labyrinth. Then, the road to the black, black line of arbitrary position when the alarm bell, iron, and learn from the iron, reaches the specified location, automatic putdowm the piece. Keywords: intelligent rescue, Road line, Intelligence obstacle avoidance, Automatic detection 一、方案的比较与选择 1.1设计要求 1.1.1 设计任务 设计制作一个智能小车，该小车能按照要求自动运行，通过一个建筑物中曲折的道路，并完成规定的动作。设矩形建筑物有两个门A、B，门宽24厘米，建筑物的墙壁是10厘米高（或与小车高度相同）、2厘米厚的矮墙，建筑物内无引导轨迹（见图示1）。
2012年省电子竞赛设计报告 项目名称：自平衡小车 姓名：连文金、林冰财、陈立镔 指导老师：吴进营、苏伟达、李汪彪、何志杰日期：2012年9月7日
摘要： 本组的智能小车底座采用的是网上淘宝的三轮两个电机驱动的底座,主控芯片为STC89C52,由黑白循迹采集模块对车道信息进行采集,将采集的信息传送到主控芯片,再由主控芯片发送相应的指令到电机驱动模块L298N，从而控制电机的运转模式。 关键词： STC89C52 L298N 色标传感器 E18-F10NK 自动循迹 引言： 近现代，随着电子科技的迅猛发展，人们对技术也提出了更高的要求。汽车的智能化在提高汽车的行驶安全性，操作性等方面都有巨大的优势，在一些特殊的场合下也能满足一些特殊的需要。智能小车系统涉及到自动控制，车辆工程，计算机等多个领域，是未来汽车智能化是一个不可避免的大趋势。本文设计的小车以STC89C52为控制核心，用色标传感器 E18-F10NK作为检测元件实现小车的自动循迹前行。 一、系统设计 本组智能小车的硬件主要有以STC89C52 作为核心的主控器部分、自动循迹部分、电机驱动部分。 1.1方案论证及选择： 根据设计要求，可以有多种方法来实现小车的功能。我们采用模块化思想，从各个单元电路选择入手进行整体方案的论证、比较与选择。 本方案以STC89C52作为主控芯片，通过按键进行模式的选择切换，按键一选择三轮循迹，按键二进行两轮循迹。 1.1.1模式一（三轮循迹）： 模式一（按键一控制）：三轮循迹的时候，通过色标传感器和激光传感器进行实时的数据采集，反馈给主控芯片，主控芯片通过驱动L298来控制两路直流减速电机，从而保证路线的准确性。
目录 引言 (1) 一．设计目的 (2) 二．问题描述 (2) 三．需求分析 (3) 四．设计 (3) 五．测试分析 (5) 六．完整代码 (10) 七．设计体会与小结 (17) 八、成绩： (17)
引言 数据结构的学习过程，是进行复杂程序设计的训练过程，是算法构造性思维方法的训练过程，技能培养的过程不亚于知识传授。数据结构课程教学的重要内容和主要难点在于让我们理解、习惯算法构造性思维方法。培养我们的数据抽象能力、算法设计能力以及创造性思维方法，才能够举一反三、触类旁通，从而达到应用知识解决复杂问题的目的。 数据结构作为专业基础课程，可以对去年学习的ｃ语言知识进行总结提高，为后续专业基础课程提供基础，它承上启下，贯通始终，是计算机科学与技术人才素质框架中的脊梁，对我们能力的培养至关重要。通过对数据结构的学习，我们能够以问题求解方法、程序设计方法及一些典型的数据结构算法为对象，学会分析数据对象特征，掌握数理算法，初步掌握算法的时间、空间复杂分析基础，培养良好的程序设计风格以及进行复杂程序设计的技能。
一．设计目的 这次课程设计，我们的题目是迷宫求解。迷宫求解是数据结构中的经典问题，我期望达到的目的有以下4个。1.巩固书本知识，对书上的知识能更透彻的了解.通过自己设计程序积累调试数据结构的经验，培养我们的编程能力。巩固我们所学的数据结构知识，消化课堂所讲解的内容。也是对所学知识的整理，将原来在我们脑中比较混乱的课程设计重新梳理。2.通过课程设计能更好的掌握迷宫求解中的设计思路，为以后灵活运用奠定基础。3.能够独立的完成简单程序的设计以及完成一份较为满意的程序设计报告。4.通过课程设计达到增强巩固数据结构知识的目的，使知识全面化、系统化。 二．问题描述 迷宫问题来源于古希腊的神话，而后被人们演化为一个游戏。以一个N*M的方正表示迷宫，0、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的通道，或者的出没有通路的结论。假设一个老鼠从起点〈0.0〉沿X轴的八个方向逆时针旋转，老鼠每走到一处，总让它按东，东南，南，西南，西，西北，北，东北8个方向顺序试探下一个位置，如果某方向可以通过，则前进一步，在新位置上继续进行搜索；如果8个方向都走不通或曾经到达过则退回一步，都要进行判断：若前进到了出口处，则说明不存在通路。如此重复直至走到终于，即为成功。
智能小车说明书
基于STC12C5A60S2 单片机智能轮式小车设计 摘要：以STC12C5A60S2 单片机为核心，由主控模块、传感器模块、电机驱动模块等组成，完成路面信息检测、循迹，寻找火源，直流电机控制等功能。路面信息检测、循迹采用红外光电寻迹传感器判断接收地面反射光线的方式反馈，经过高低电平来进行路面检测、路径判断；寻找火源采用火焰传感器判断火源所在方位；电机直流驱动则用来保证小车以最快的速度行驶。 关键词：智能小车、STC12C5A60S2 单片机、红外传感器、循迹传感器、碰撞传感器、直流电机
目录 引言 ............................................... 错误!未定义书签。 一．总体设计方案 ........................... 错误!未定义书签。 1.1 设计方案论证.................................. 错误!未定义书签。 1.2 方案的总体设计框图 ...................... 错误!未定义书签。 二．硬件模块设计 ........................... 错误!未定义书签。 2.1 硬件模块组成.................................. 错误!未定义书签。 2.2 中央处理器模块 .............................. 错误!未定义书签。 2.3 传感器模块...................................... 错误!未定义书签。 三．功能介绍................................... 错误!未定义书签。 四．软件设计................................... 错误!未定义书签。 五．参考文献................................... 错误!未定义书签。 引言 只能作为现代社会的新产物是以后的发展方向。它能够按照预先设定的模块在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管
题图：自平衡小车系统 摘要：本自平衡小车由单片机芯片STC80C52为主控制器。通过电机驱动和寻迹电路完成三轮（两轮为驱动，一轮为万向轮）寻迹来按照竞赛要求来完成基本部分；在运用MMA7455数字加速度传感器和角速度传感器（ENC03陀螺仪）以及运用电磁线性偏差来完成两驱动轮的直立寻迹。 关键词 STC80C52、小车寻迹、自平衡小车。 Abstract:The self balancing car by single-chip microcomputer chip STC80C52 primarily controller. Through the motor drive and tracing circuit complete three (two wheel for drive, round for universal wheel) tracing to according to the competition requirements to complete basic parts; Using MMA7455 digital acceleration sensor and angular velocity sensor (ENC03 gyroscope) and the use of electromagnetic linear deviation to complete two driving wheel of upright tracing. Keywords STC80C52, car tracing, self balancing car
1系统方案 (3) 1.1模块方案比较与论证 (3) 1.2车体设计 (3) 1.3控制器模块 (3) 1.4寻迹模块 (4) 1.5直流电机驱动模块 (4) 1.6小车直立 (5) 1.7小车速度控制 (5) 1.8小车方向控制 (6) 1.9最终方案 (6) 2 理论分析和计算 (6) 2.1直流电机的转速如何控制？(建立数学模型) (6) 2.2电磁线性偏差检测数学模型建立 (8) 3电路设计1（两轮为驱动轮，一轮为万向轮） (9) 3.1电路总设计框图 (9) 3.2介绍单片机最小系统原理图及其功能 (9) 3.3介绍驱动模块原理图及其功能 (10) 3.4介绍寻迹模块原理图及其功能 (11) 3.5怎样来控制车模直立？（建立数学模型） (12) 3.6车模的方向控制 (14) 3.7车模倾角测量 (14) 4 电路设计2（两驱动轮直立行走） (17) 4.1整个电路的框架接结构 (17) 4.2介绍数字三轴加速度传感器模块与陀螺仪原理图及其功能 (18) 4.3介绍电磁线偏差检测系统电路及其原理 (20) 4.4 整个过程的注意事项 (21) 5 测试方案与结果分析 (22) 5.1寻迹测试方案（7个红外对管用TCR5000） (22) 5.2电机驱动测试方案（主芯片L298N） (22) 6.结论 (23) *参考文献 (23) *附录 (24) 附录1主要元器件芯片 (24) 附录2仪器设备清单 (24) 附录3主要程序清单 (24)
人工智能与专家系统 课程设计 ---------迷宫游戏
目录 序言-------------------------------------------------------------3 算法详解-------------------------------------------------------3 程序代码内容与说明 程序各个全局变量的声明---------------------------------7 主体程序的实现----------------------------------------------8 执行结果演示------------------------------------------------15 设计心得体会------------------------------------------------17 参考书目------------------------------------------------------17 附录：程序源代码------------------------------------------18 序言 “人工智能”也就是所谓的AI（artifical intelligence），它是一门抽象的技术，人工智能程序的编写不需要遵循任何即定的思考模式或者规则，而游戏中的AI完全按照程序员自己
的思考逻辑而发展。这就是说，程序员越是聪明越是能够写出更为精明的计算机人工智能程序，这和程序员自身的条件有着很大的关系。如果对于一个很陌生不熟悉的游戏领域，程序员从来没有接触过，这样即使有很高的编程水平，也没有办法实现我们想要达到的目标，根本不可能在游戏中将所有的情况包罗其中。 人工智能具有特定的三种思考模式，分别为移动模式，行为模式和策略模式。顾名思义，给定一个物体移动路径的公式，物体按照这样的公式来移动的就是移动模式。这种情况很多见，例如：某个物体追着玩家跑，目标射击等等。它又可以分为固定模式移动，追逐移动，躲避移动。策略型人工智能是AI中比较复杂的一种，最常见的运用策略型AI游戏是棋盘类的游戏，通常计算机必须判断目前情况下所有可走的棋步和可能获胜的情况，并计算目前计算机可走棋步的制胜分数或者是玩家可走棋步的制胜分数，最后决定出最佳的走法。行为型AI在游戏中是经常会运用到的，它的主要意义是物体会随着情况的改变来做出一些行为动作，而这些物体可以是游戏中的主角、怪物或者是四周环境中的物品。 而此次迷宫游戏的设计也是属于人工智能中的行为模式。 算法详解 路径搜寻的概念 路径搜寻与行为型人工智能有直接的关系。在迷宫游戏中，涉及路径搜寻时必须设定物体的一些走出迷宫的法则。如前面有路时就往前走，前面的路走过就往没走过的地方走等。这些法则必须确实可以让物体搜索迷宫中的每一块区域来找到出口，若走迷宫的法则设定得不完整，那么物体就有可能在同一个地方兜圈子，永远找不到出口了。 此外，为了让物体在走出迷宫后能知道正确走出迷宫的路径，必须给物体一张地图来记录所走过的路径，这张图就是一个链表结构，当物体成功走出迷宫后，整个链表就是正确走出迷宫的路径。如图1所示 图 1 图1中，实线部分为小球走迷宫的最短路径，依照走迷宫的规则每移动到新一格时，该区域就被增加到链表中，而当走过的区域并非正确路径时（图中虚线部分），则从链表中删除。例如：上图中虚线部分为小球所走过的区域，但小球进入该区域后发现是死路，因此必须倒退，每倒退一格时，就表示该格不是正确路径，因此从链表中删除；最后，当小球走出迷宫后，正确路径便会记录在链表中。
智能小车系统项目设 计方案 第一章引言 1.1 智能车研究背景 1.1.1发展历史 智能小车系统是迷你版的智能汽车，二者在信息提取，信息处理，控制策略及系统搭建上有很多相似之处，可以说智能小车系统将为智能汽车提供很好的试验和技术平台，从而推动智能汽车的发展。 智能汽车是未来汽车的发展方向，将在减少交通事故、发展自动化技术、提高舒适性等许多方面发挥很重要的作用；同时智能汽车是一个集通信技术，计算机技术，自动控制，信息融合技术，传感器技术等于一身的行业，它的发展势必促进其他行业的发展，在一定程度上代表一个国家在自动化智能方面的水平[1]。汽车在走过的100多年的历史中，从没停止过智能化的步伐，进入20世纪90年代以来，随着汽车市场竞争激烈程度的日益加剧和智能运输系统（ITS）的兴起，国际上对于智能汽车及其相关技术的研究成为热门，一大批有实力有远见的大公司、大学和研究机构开展了这方面的研究。很多美国、日本和欧洲等国家都十分重视并积极发展智能车系统，并进行了相关实验，取得了很多成就。我国的相关研究也已经开展，清华大学成立了国最早的研究智能汽车和智能交通的汽车研究所，在汽车导航、主动避撞、车载微机等方面进行了广泛而深入的研究，2000年智能交通系统进入实质性实施阶段，国防科大研制出第四代无人驾驶汽车，西北工业大学、交通大学、大学等也展开了相关研究。这一新兴学科正在吸引越来越多的研究机构和学者投入其中。
1.1.2 智能车的应用前景 智能车系统有着极为广泛的应用前景。结合传感器技术和自动驾驶技术可以实现汽车的自适应巡航并把车开得又快又稳、安全可靠；汽车夜间行驶时，如果装上红外摄像头，就能实现夜晚汽车的安全辅助驾驶；此外，智能车系统还可以工作在仓库、码头、工厂或危险、有毒、有害的工作环境里，并能担当起无人值守的巡逻监视、物料的运输、消防灭火等任务。在普通家庭轿车消费中，智能车的研发也是很有价值的，比如雾天能见度差，人工驾驶经常发生碰撞，如果用上这种设备，激光雷达会自动探测前方的障碍物，电脑会控制车辆自动停下来，撞车就不会发生了。 1.2智能汽车大赛介绍 公司开发嵌入式解决方案的历史可追溯到50多年前，现在，已发展成为在20多个国家设有业务机构，拥有 20,000多名员工的实力强大的独立企业。 公司专门为汽车、消费电子、工业品、网络和无线应用提供“大脑”。他们无比丰富的电源管理解决方案、微处理器、微控制器、传感器、射频半导体、模块与混合信号电路及软件技术已嵌入在全球使用的各种产品中。并拥有雄厚的知识产权，其中包括6,200 多项专利。 为加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，促进高等教育教学改革，受教育部高等教育司委托(教高司函[2005]201号文，附件1)，由教育部高等自动化专业教学指导分委员会（以下简称自动化分教指委）主办全国大学生智能汽车竞赛。该竞赛以智能汽车为研究对象的创意性科技竞赛，是面向全国大学生的一种具有探索性工程实践活动，是教育部倡导的大学生科技竞赛之一。该竞赛以“立足培养，重在参与，鼓励探索，追求卓越”为指导思想，旨在促进高等学校素质教育，培养大学生的综合知识运用能力、基本工程实践能力和创新意识，激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能，倡导理论联系实际、求真务实的学风和团队协作的人文精神，为优秀人才的脱颖而出创造条件。 该竞赛由竞赛秘书处为各参赛队提供/购置规定围的标准硬软件技术平台，竞赛过程包括理论设计、实际制作、整车调试、现场比赛等环节，要求学生组成团队，协同工作，初步体会一个工程性的研究开发项目从设计到实现的全过程。该竞赛融科学性、趣味性和观赏性为一体，是以迅猛发展、前景广阔的汽