專利名稱：基于嵌入式arm7的走迷宮智能模型車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種走迷宮智能模型車。
技術(shù)背景智能模型車走迷宮競(jìng)賽從1979年在美國(guó)舉辦以來，就迅速在世界范圍流行開來，現(xiàn)在智能模型車比賽發(fā)展很好。智能模型車具有精確的定位能力，快速的行走能力和優(yōu)秀的避障能力等特點(diǎn)。對(duì)智能模型車進(jìn)行升級(jí)后可以應(yīng)用在許多場(chǎng)合。智能模型車技術(shù)可以應(yīng)用在工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人設(shè)計(jì)中，并可以將智能車技術(shù)說涉及的各學(xué)科知識(shí)分別應(yīng)用在各相關(guān)領(lǐng)域。隨著電子自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展，基于ARM的智能車走迷宮的設(shè)計(jì)競(jìng)賽的參與者也越來越多，但是目前，走迷宮智能模型車的路徑選擇能力較差，走迷宮能力還有很大的提升空間。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是為了解決現(xiàn)有的迷宮智能模型車的走迷宮能力差的問題，從而提供一種基于嵌入式ARM7的走迷宮智能模型車?；谇度胧紸RM7的走迷宮智能模型車，它包括車體，它還包括控制部分，所述控制部分包括ARM微處理器10、車體右向紅外檢測(cè)電路I、車體右前向紅外檢測(cè)電路2、車體前向紅外檢測(cè)電路3、車體左前向紅外檢測(cè)電路4、車體左向紅外檢測(cè)電路5和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6 ;ARM微處理器10是內(nèi)置有最優(yōu)路徑選擇模塊的ARM微處理器；車體右向紅外檢測(cè)電路I用于檢測(cè)車體右向的迷宮擋板信息；所述車體右向紅外檢測(cè)電路I的右向紅外檢測(cè)信號(hào)輸出端與ARM微處理器10的右向紅外檢測(cè)信號(hào)輸入端連接；ARM微處理器10的右向紅外檢測(cè)控制信號(hào)輸出端與車體右向紅外檢測(cè)電路I的控制信號(hào)輸入端連接；車體右前向紅外檢測(cè)電路2用于檢測(cè)車體右前向的迷宮擋板信息；所述車體右前向紅外檢測(cè)電路2的右前向紅外檢測(cè)信號(hào)輸出端與ARM微處理器10的右前向紅外檢測(cè)信號(hào)輸入端連接；ARM微處理器10的右前向紅外檢測(cè)控制信號(hào)輸出端與車體右前向紅外檢測(cè)電路2的控制信號(hào)輸入端連接；車體前向紅外檢測(cè)電路3用于檢測(cè)車體前向的迷宮擋板信息；所述車體前向紅外檢測(cè)電路I的前向紅外檢測(cè)信號(hào)輸出端與ARM微處理器10的前向紅外檢測(cè)信號(hào)輸入端連接；ARM微處理器10的前向紅外檢測(cè)控制信號(hào)輸出端與車體前向紅外檢測(cè)電路3的控制信號(hào)輸入端連接；車體左前向紅外檢測(cè)電路4用于檢測(cè)車體左前向的迷宮擋板信息；所述車體左前向紅外檢測(cè)電路I的左前向紅外檢測(cè)信號(hào)輸出端與ARM微處理器10的左前向紅外檢測(cè)信號(hào)輸入端連接；ARM微處理器10的左前向紅外檢測(cè)控制信號(hào)輸出端與車體左前向紅外檢測(cè)電路4的控制信號(hào)輸入端連接；車體左向紅外檢測(cè)電路5用于檢測(cè)車體左向的迷宮擋板信息；所述車體左向紅外檢測(cè)電路I的左向紅外檢測(cè)信號(hào)輸出端與ARM微處理器10的左向紅外檢測(cè)信號(hào)輸入端連接；ARM微處理器10的左向紅外檢測(cè)控制信號(hào)輸出端與車體左向紅外檢測(cè)電路5的控制信號(hào)輸入端連接；ARM微處理器10的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端連接；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作，所述步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)車體運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型的路徑選擇能力強(qiáng)，走迷宮能力得以大幅度提高。
圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是具體方式四中所述的電源電路的電路連接示意圖；圖3是具體方式四中所述的5V升壓電路的電路連接示意圖；圖4是具體方式二中JTAG接口電路的電路連接示意圖；圖5是具體方式三中所述的按鍵電路的電路連接示意圖；圖6是具體實(shí)施方式
一中的車體右向紅外檢測(cè)電路的電路連接示意圖；圖7是具體實(shí)施方式
一中最優(yōu)路徑算法的流程示意圖，其中標(biāo)記“Y”表示“是”;標(biāo)記“N”表示“否”。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一、結(jié)合圖I說明本具體實(shí)施方式
，基于嵌入式ARM7的走迷宮智能模型車，它包括車體，它還包括控制部分，所述控制部分包括ARM微處理器10、車體右向紅外檢測(cè)電路I、車體右前向紅外檢測(cè)電路2、車體前向紅外檢測(cè)電路3、車體左前向紅外檢測(cè)電路4、車體左向紅外檢測(cè)電路5和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6 ；ARM微處理器10是內(nèi)置有最優(yōu)路徑選擇模塊的ARM微處理器；車體右向紅外檢測(cè)電路I用于檢測(cè)車體右向的迷宮擋板信息；所述車體右向紅外檢測(cè)電路I的右向紅外檢測(cè)信號(hào)輸出端與ARM微處理器10的右向紅外檢測(cè)信號(hào)輸入端連接；ARM微處理器10的右向紅外檢測(cè)控制信號(hào)輸出端與車體右向紅外檢測(cè)電路I的控制信號(hào)輸入端連接；車體右前向紅外檢測(cè)電路2用于檢測(cè)車體右前向的迷宮擋板信息；所述車體右前向紅外檢測(cè)電路2的右前向紅外檢測(cè)信號(hào)輸出端與ARM微處理器10的右前向紅外檢測(cè)信號(hào)輸入端連接；ARM微處理器10的右前向紅外檢測(cè)控制信號(hào)輸出端與車體右前向紅外檢測(cè)電路2的控制信號(hào)輸入端連接；車體前向紅外檢測(cè)電路3用于檢測(cè)車體前向的迷宮擋板信息；所述車體前向紅外檢測(cè)電路I的前向紅外檢測(cè)信號(hào)輸出端與ARM微處理器10的前向紅外檢測(cè)信號(hào)輸入端連接；ARM微處理器10的前向紅外檢測(cè)控制信號(hào)輸出端與車體前向紅外檢測(cè)電路3的控制信號(hào)輸入端連接；車體左前向紅外檢測(cè)電路4用于檢測(cè)車體左前向的迷宮擋板信息；所述車體左前向紅外檢測(cè)電路I的左前向紅外檢測(cè)信號(hào)輸出端與ARM微處理器10的左前向紅外檢測(cè)信號(hào)輸入端連接；ARM微處理器10的左前向紅外檢測(cè)控制信號(hào)輸出端與車體左前向紅外檢測(cè)電路4的控制信號(hào)輸入端連接；[0022]車體左向紅外檢測(cè)電路5用于檢測(cè)車體左向的迷宮擋板信息；所述車體左向紅外檢測(cè)電路I的左向紅外檢測(cè)信號(hào)輸出端與ARM微處理器10的左向紅外檢測(cè)信號(hào)輸入端連接；ARM微處理器10的左向紅外檢測(cè)控制信號(hào)輸出端與車體左向紅外檢測(cè)電路5的控制信號(hào)輸入端連接；ARM微處理器10的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端連接；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作，所述步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)車體運(yùn)動(dòng)。本實(shí)施方式的紅外檢測(cè)電路是用于迷宮擋板的檢測(cè)，分為左方、左前方、前方、右前方、右方五個(gè)方向，五個(gè)方向的傳感器電路原理相同，其中一個(gè)方向的檢測(cè)電路如圖6所 示Ul為一體式紅外線接收傳感器，其型號(hào)為IRM8061S。該接收頭內(nèi)部集成自動(dòng)增益控制電路、帶通濾波電路、解碼電路及輸出驅(qū)動(dòng)電路。該接收頭對(duì)載波頻率為38KHz的紅外線信號(hào)最為敏感，當(dāng)它檢測(cè)到有效紅外線信號(hào)時(shí)輸出低電平，否則輸出高電平。RFl為紅外發(fā)射頭，Wl為限流可調(diào)電阻，用來調(diào)節(jié)發(fā)射紅外線的強(qiáng)度。本實(shí)用新型中的最優(yōu)路徑選擇模塊可采用現(xiàn)有常規(guī)手段實(shí)現(xiàn)，例如可以根據(jù)現(xiàn)有常用的最優(yōu)路徑選擇算法編程實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施方式提供一種可以實(shí)現(xiàn)的具體方法最優(yōu)路徑選擇算法首先要通過掃描法獲得整個(gè)迷宮的單元信息。利用向左，向右或向心法則搜索出迷宮的模型，給定迷宮圖G=(V，A)，其中V= {vl，v2,…，vn}表示圖G的點(diǎn)集合，n為圖G的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，A圖G的弧(邊)集合。d(vi, vj)表示弧(vi, vj)的長(zhǎng)度。S(vi — vj)表示從vi流向vj的水流。根據(jù)以上擴(kuò)散物理現(xiàn)象的描述，對(duì)算法做出以下合理的假設(shè)(I)起始點(diǎn)的水源無限，保證擴(kuò)散過程能夠持續(xù)的進(jìn)行下去，直至水流能擴(kuò)散到終點(diǎn)。(2)水流擴(kuò)散的速率在任何時(shí)刻、任何路徑均相同且為一個(gè)固定值。(3)擴(kuò)散過程是連續(xù)的，且在任何時(shí)刻、任何路徑上都是同時(shí)進(jìn)行的。(4)每段弧的長(zhǎng)度為該路段的權(quán)值。(5)當(dāng)水流到達(dá)某一個(gè)節(jié)點(diǎn)后，視該節(jié)點(diǎn)為一個(gè)新的擴(kuò)散源。(6)某節(jié)點(diǎn)一旦變成了擴(kuò)散點(diǎn)，它會(huì)只考慮了節(jié)點(diǎn)向外的擴(kuò)張，而拒絕所有回流；算法流程如圖7所示。
具體實(shí)施方式
二、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一所述的基于嵌入式ARM7的走迷宮智能模型車，其特征在于控制部分還包括JTAG接口電路7，所述JTAG接口電路7的JTAG接口信號(hào)輸入或輸出端與ARM微處理器10的JTAG接口信號(hào)輸出或輸入端連接。本實(shí)用新型采用10腳的JTAG接口，其管腳定義如圖4所示。該接口和H-JTAG兼容，H-JTAG是并口 JTAG調(diào)試器，它用于多種單片機(jī)和ARM芯片程序的調(diào)試與下載?？梢允褂肑TAG轉(zhuǎn)接板，把10腳的JTAG轉(zhuǎn)換為ARM公司提出的標(biāo)準(zhǔn)20腳JTAG仿真調(diào)試接口使用，方便H-JTAG的調(diào)試與下載。
具體實(shí)施方式
三、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一或二所述的基于嵌入式ARM7的走迷宮智能模型車，其特征在于控制部分還包括按鍵電路8，所述按鍵電路8的按鍵信號(hào)輸出端與ARM微處理器10的按鍵信號(hào)輸入端連接。[0041]本實(shí)用新型的設(shè)置有按鍵電路，其電路圖如圖5所示。電容C19用來消除按鍵抖動(dòng)產(chǎn)生的毛刺干擾信號(hào)。
具體實(shí)施方式
四、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
三所述的基于嵌入式ARM7的走迷宮智能模型車，其特征在于它還包括電源電路9，所述電源電路9用于給車體右向紅外檢測(cè)電路I、車體右前向紅外檢測(cè)電路2、車體前向紅外檢測(cè)電路3、車體左前向紅外檢測(cè)電路4、車體左向紅外檢測(cè)電路5和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6提供工作電源。本實(shí)用新型采取外接電池供電，并為整個(gè)系統(tǒng)提供三種不同的電壓，分別用來驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳感器供電和微控制器系統(tǒng)供電。電池的輸入電壓應(yīng)該控制在5 9V的范圍內(nèi)。I.電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片供電
·[0045]本實(shí)用新型裝有兩個(gè)永磁式步進(jìn)電機(jī)，系統(tǒng)中直接把電池的輸出電壓連接到電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片上。2.系統(tǒng)供電LPC2138微控制器需要3. 3V供電，電路圖如圖2所示，由C0N2接頭輸入外接電源，二極管Dl是為了防止電源正負(fù)極接反，經(jīng)過C25、C15濾波，然后通過AMS1117-3. 3將電源穩(wěn)壓至3. 3V。AMSl117-3. 3是一種LDO芯片，其特點(diǎn)是輸出電流大，輸出電壓精度高，穩(wěn)定性高。其輸入電壓范圍為4. 7V到12V，輸出電流可達(dá)800mA。在其輸出端的C6、C26用來改善瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。POW是電源指示燈，當(dāng)系統(tǒng)上電后應(yīng)該被點(diǎn)亮。R12和R15組成一個(gè)分壓電路，ADC連接到LPC2138上的ADl. 7端口，可以用來檢測(cè)電池電壓。3.傳感器供電本實(shí)用新型使用的紅外傳感器的工作電壓為5V，在一般情況下可以吧電池的輸出電壓經(jīng)過LDO穩(wěn)壓到5V。但若電池電壓較低或瞬間被拉低時(shí)，系統(tǒng)就不能為傳感器提供穩(wěn)定的電源，這將嚴(yán)重影響傳感器的靈敏度。經(jīng)過以上考慮，決定把系統(tǒng)中已經(jīng)較為穩(wěn)定的3. 3V電壓升到5V。升壓芯片采用Exar公司的低靜態(tài)電流、高效率的升壓芯片SP6641B，升壓電路如圖3所示。
權(quán)利要求1.基于嵌入式ARM7的走迷宮智能模型車，它包括車體，其特征是它還包括控制部分，所述控制部分包括ARM微處理器(10)、車體右向紅外檢測(cè)電路(I )、車體右前向紅外檢測(cè)電路(2 )、車體前向紅外檢測(cè)電路(3 )、車體左前向紅外檢測(cè)電路(4 )、車體左向紅外檢測(cè)電路(5)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(6); ARM微處理器(10)是內(nèi)置有最優(yōu)路徑選擇模塊的ARM微處理器； 車體右向紅外檢測(cè)電路(I)用于檢測(cè)車體右向的迷宮擋板信息；所述車體右向紅外檢測(cè)電路(I)的右向紅外檢測(cè)信號(hào)輸出端與ARM微處理器(10)的右向紅外檢測(cè)信號(hào)輸入端連接；ARM微處理器(10)的右向紅外檢測(cè)控制信號(hào)輸出端與車體右向紅外檢測(cè)電路(I)的控制信號(hào)輸入端連接； 車體右前向紅外檢測(cè)電路(2)用于檢測(cè)車體右前向的迷宮擋板信息；所述車體右前向紅外檢測(cè)電路(2)的右前向紅外檢測(cè)信號(hào)輸出端與ARM微處理器(10)的右前向紅外檢測(cè)信號(hào)輸入端連接；ARM微處理器(10)的右前向紅外檢測(cè)控制信號(hào)輸出端與車體右前向紅外檢 測(cè)電路(2)的控制信號(hào)輸入端連接； 車體前向紅外檢測(cè)電路(3)用于檢測(cè)車體前向的迷宮擋板信息；所述車體前向紅外檢測(cè)電路(I)的前向紅外檢測(cè)信號(hào)輸出端與ARM微處理器(10)的前向紅外檢測(cè)信號(hào)輸入端連接；ARM微處理器(10)的前向紅外檢測(cè)控制信號(hào)輸出端與車體前向紅外檢測(cè)電路(3)的控制信號(hào)輸入端連接； 車體左前向紅外檢測(cè)電路(4)用于檢測(cè)車體左前向的迷宮擋板信息；所述車體左前向紅外檢測(cè)電路(I)的左前向紅外檢測(cè)信號(hào)輸出端與ARM微處理器(10)的左前向紅外檢測(cè)信號(hào)輸入端連接；ARM微處理器(10)的左前向紅外檢測(cè)控制信號(hào)輸出端與車體左前向紅外檢測(cè)電路(4)的控制信號(hào)輸入端連接； 車體左向紅外檢測(cè)電路(5)用于檢測(cè)車體左向的迷宮擋板信息；所述車體左向紅外檢測(cè)電路(I)的左向紅外檢測(cè)信號(hào)輸出端與ARM微處理器(10)的左向紅外檢測(cè)信號(hào)輸入端連接；ARM微處理器(10)的左向紅外檢測(cè)控制信號(hào)輸出端與車體左向紅外檢測(cè)電路(5)的控制信號(hào)輸入端連接； ARM微處理器(10)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(6)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端連接； 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(6 )用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作，所述步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)車體運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于嵌入式ARM7的走迷宮智能模型車，其特征在于控制部分還包括JTAG接口電路(7 )，所述JTAG接口電路(7 )的JTAG接口信號(hào)輸入或輸出端與ARM微處理器(10)的JTAG接口信號(hào)輸出或輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于嵌入式ARM7的走迷宮智能模型車，其特征在于控制部分還包括按鍵電路(8)，所述按鍵電路(8)的按鍵信號(hào)輸出端與ARM微處理器(10)的按鍵信號(hào)輸入端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于嵌入式ARM7的走迷宮智能模型車，其特征在于它還包括電源電路(9 )，所述電源電路(9 )用于給車體右向紅外檢測(cè)電路(I)、車體右前向紅外檢測(cè)電路(2 )、車體前向紅外檢測(cè)電路(3 )、車體左前向紅外檢測(cè)電路(4 )、車體左向紅外檢測(cè)電路(5)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(6)提供工作電源。
專利摘要基于嵌入式ARM7的走迷宮智能模型車，涉及一種走迷宮智能模型車。是為了解決現(xiàn)有的走迷宮智能模型車的走迷宮能力差的問題。它的控制部分包括車體右向紅外檢測(cè)電路、車體右前向紅外檢測(cè)電路、車體前向紅外檢測(cè)電路、車體左前向紅外檢測(cè)電路、車體左向紅外檢測(cè)電路，分別用于檢測(cè)車體右向、右前向、前向、左前向、左向的迷宮擋板信息；內(nèi)置有最優(yōu)路徑選擇模塊的ARM微處理器根據(jù)該信息進(jìn)行最優(yōu)路徑選擇，從而實(shí)現(xiàn)迷宮內(nèi)行走。本實(shí)用新型適合作為電子競(jìng)賽用模型車。
文檔編號(hào)G05D1/02GK202795058SQ201220504100
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者胡峻峰, 鄒軍鶴, 席靖博, 李玉軍, 劉冰 申請(qǐng)人:東北林業(yè)大學(xué)