可自动搜寻迷宫最短路径的电脑鼠的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于智能机器人技术领域，涉及一种可自动搜寻迷宫最短路径的电脑鼠。
【背景技术】
[0002]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。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，它结合了机械、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。一只电脑鼠是具有机电知识整合的基本架构，本身就像是一个智能的机器人。
[0003]传统的智能小车能够在感知方面全面的模拟人，能够具有识别、推理、学习和规划等智能机制，可以把感知和智能化结合起来，能够在非特定的环境下工作，在恶劣环境下探测、救生等方面起到作用等特点。但是，现有的智能小车不具备迷宫中自动识别路径并且寻找最短路径穿越迷宫的功能。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种可自动搜寻迷宫最短路径的电脑鼠，能够在未知的迷宫中自动搜索，记忆迷宫地图，智能分析选择从起点到终点的最短路径，选出自认为的最短路径进行冲刺。
[0005]本发明所采用的技术方案是，一种可自动搜寻迷宫最短路径的电脑鼠，包括电源模块，电源模块与电源滤波电路连接，电源滤波电路分别连接传感器模块、控制模块、电机驱动模块，传感器模块、控制模块、电机驱动模块也依次连接，控制模块还连接外部存储器、人机交换模块。
[0006]进一步的，所述电源模块包括供电电池和电压调节电路，供电电池为7.4V的可充电锂电池，通过一个开关S3后通过一个二极管IN5819，二极管IN5819的另一端通过电容C29、C28连接到GND的同时，直接连接到集成电路SPXl 117M-ADJ芯片的输入端，输入端同时通过电阻R26和R28连接到GND，集成电路SPXl 117M-ADJ芯片的输出端经过陶瓷电容C26和钽电容C27滤波到GND，使输出电压稳定在5V，同时通过电阻R24和发管二极管D8到GND。
[0007]进一步的，电源滤波电路包括在电源与地之间并联的两个10yF的电解电容C18、C19以及两个电容容量为104的瓷片电容C20、C21。
[0008]进一步的，所述传感器模块包括5个一样的红外接收头和5个一样的红外发射管，红外发射管是红外发射对管IRM8601S ;红外接收头采用HS0038。
[0009]进一步的，所述控制模块采用型号为STM32F103RBT6的微控制器芯片。
[0010]进一步的，所述电机驱动模块采用型号为BA6845FS型号的电机驱动芯片。
[0011]进一步的，所述人机交换模块包括12个按键和8位数码管以及HD7279芯片组成。
[0012]本发明的有益效果是:
[0013]I)达到电脑鼠在迷宫中识别路径的基本要求。
[0014]2)能够以最短的路径自动搜索穿越迷宫。
[0015]3)能够以最快的速度冲向终点。
[0016]4)具有记忆功能。
【附图说明】
[0017]图1是本发明电脑鼠的原理框图。
[0018]图2是电源模块的电路图。
[0019]图3是电源滤波电路的结构图。
[0020]图4是传感器模块的部分结构电路图。
[0021]图中，1.电源滤波电路，2.传感器模块，3.控制模块，4.电机驱动模块，5.外部存储器，6.人机交换模块，7.电源模块。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0023]一种可自动搜寻迷宫最短路径的电脑鼠，基于嵌入式微控制器、传感器和机电运动部件设计，结构如图1所示，包括电源模块7，电源模块7与电源滤波电路I连接，电源滤波电路I分别连接传感器模块2、控制模块3、电机驱动模块4，传感器模块2、控制模块3、电机驱动模块4也依次连接，控制模块3还连接外部存储器5、人机交换模块6。
[0024]电源模块7的结构，如图2所示，包括供电电池和电压调节电路，供电电池为
7.4V的可充电锂电池，通过一个开关S3后通过一个二极管IN5819，二极管IN5819的作用是防止倒流，对整个电路器起保护作用，二极管IN5819的另一端通过电容C29、C28连接到GND的同时，直接连接到集成电路SPX1117M-ADJ芯片的输入端，输入端同时通过电阻R26和R28连接到GND，对输入电压进行分压，从而使输出电压达到我们的需求。集成电路SPX1117M-ADJ芯片的输出端经过陶瓷电容C26和钽电容C27滤波到GND，使输出电压稳定在5V，同时通过电阻R24和发管二极管D8到GND，起到一个电源指示的作用。电压稳压电路是Exar公司生产的SPXl 117M-3.3芯片，电脑鼠所使用的红外传感器电压为5V，电压调节芯片采用Exar公司生产的SP6641A，将已经较为稳定的3.3V电压升到5V，这种芯片与一般的线性稳压芯片相比，具有输出电流大，输出电压精度高，稳定性高等特点。
[0025]电源滤波电路I的结构，如图3所示，包括在电源与地之间并联的两个100 yF的电解电容C18、C19以及两个电容容量为104的瓷片电容C20、C21。这样的话保证了电源的稳定性，为MCU的正常工作以及电机驱动芯片的正常运行提供了可靠的条件。
[0026]传感器模块2的结构，部分结构如图4所示，通过5个一样的红外接收头和5个一样的红外发射管以及一些其他的分立元件组成红外检测电路(图中描述了两个)，U2接收传感器的数据端口 I脚一端通过1K的电阻上拉的同时，直接连接到微处理器STM32F103RBT6的数据采集端口 PC4进行数据采集，U2接收传感器的的正电源端口 3脚通过陶瓷电容C7和钽电容C6连接到GND，增强了抗干扰能力。同时，Dl发送传感器通过可调电阻R8连接到微处理器的数据端口 PB5进行数据采集，这部分电路是总电路的重要组成部分，由于红外光在传播的过程中很容易受到外界的干扰，由此元器件的选型也是考虑到的一个很重要的因素，所以选择的红外发射管是抗干扰能力很强的红外发射对管IRM8601S，工作的中心频率为38KHZ，最佳工作波长940nm，可以通过设置不同的频率来实现用一个红外传感器完成远近距离的探测的功能。红外接收头采用HS0038，接收红外信号频率为38kHz，周期约26 μ S0它同时对信号进行放大、检波、整形得到TTL电平的编码信号，再送给单片机，经单片机解码并执行去控制相关对象。
[0027]控制模块3采用型号为STM32F103RBT6的微控制器芯片，这种芯片符合设计的要求，而且这种芯片处理数据的速度非常的快速，完全满足电脑鼠在迷宫的运行过程中实时处理数据的需要。这款芯片的I/O 口很多，并且I/O 口输出输入模式也很多，输出模式有推挽输出，上拉输出，下拉输出，开漏输出等等，输入方式有模拟输入，上拉输入，下拉输入，浮空输入等等，完全满足需要，对于电压电路的采集，选择模拟输入，对于指示灯的控制，采用推挽输出，对于按键的读取，采用上拉输入等等，这种芯片的输入和输出方式多种多样可以灵活选用。是一款高性能、低成本、低功耗的芯片。
[0028]电机驱动模块4采用型号为BA6845FS型号的电机驱动芯片，通过这种驱动芯片来驱动步进电机，驱动能力强，输出的最大电流可以达到1Α，而且在供电电压不是很大的情况下也能够使系统正常工作，大大的提高了系统的稳定性。它可以有三种数字输入:即前进、后退、保持，是电机驱动的专用芯片，它与其他电机驱动芯片相比，它具有比较低的输出饱和电压，它能够在低的供给电压的情况下驱动电机，使电机正常工作。
[0029]人机交换模块6包括12个按键和8位数码管以及HD7279芯片组成，通过数码管，可以对电脑鼠在迷宫中的信息进行实时的监控，把电脑鼠的坐标信息实时的在数码管中显示出来，还可以把电脑鼠进行AD采集的值包括电脑鼠的电池电压，以及红外传感器的墙壁信息反映回来，从而实时的观察电脑鼠的动态，也可以通过这些自动化的调节，使电脑鼠真正达到智能的目的。
[0030]与传统的小车相比，它能够在特定的迷宫中，有起点出发，自行的搜索到特定或者指定的终点，并且随时掌握自身的位置，准确的获取墙壁信息并作记录，然后根据在MCU中的存储信息，选出自认为的最短路径进行冲刺，进而以最快的速度完成比赛。能够通过嵌入式微控制系统控制电脑鼠在未知的迷宫中自动搜索，记忆迷宫地图，智能分析和选择从起点到终点的最短路径。
【主权项】
1.一种可自动搜寻迷宫最短路径的电脑鼠，其特征在于，包括电源模块(7)，电源模块(7)与电源滤波电路(I)连接，电源滤波电路(I)分别连接传感器模块(2)、控制模块(3)、电机驱动模块(4)，传感器模块(2)、控制模块(3)、电机驱动模块(4)也依次连接，控制模块(3)还连接外部存储器(5)、人机交换模块(6)。2.根据权利要求1所述的一种可自动搜寻迷宫最短路径的电脑鼠，其特征在于，所述电源模块(7)包括供电电池和电压调节电路，供电电池为7.4V的可充电锂电池，通过一个开关S3后通过一个二极管IN5819，二极管IN5819的另一端通过电容C29、C28连接到GND的同时，直接连接到集成电路SPXl 117M-ADJ芯片的输入端，输入端同时通过电阻R26和R28连接到GND，集成电路SPX1117M-ADJ芯片的输出端经过陶瓷电容C26和钽电容C27滤波到GND,使输出电压稳定在5V，同时通过电阻R24和发管二极管D8到GND。3.根据权利要求1所述的一种可自动搜寻迷宫最短路径的电脑鼠，其特征在于，电源滤波电路⑴包括在电源与地之间并联的两个10yF的电解电容C18、C19以及两个电容容量为104的瓷片电容C20、C21。4.根据权利要求1所述的一种可自动搜寻迷宫最短路径的电脑鼠，其特征在于，所述传感器模块(2)包括5个一样的红外接收头和5个一样的红外发射管，红外发射管是红外发射对管IRM8601S ;红外接收头采用HS0038。5.根据权利要求1所述的一种可自动搜寻迷宫最短路径的电脑鼠，其特征在于，所述控制模块(3)采用型号为STM32F103RBT6的微控制器芯片。6.根据权利要求1所述的一种可自动搜寻迷宫最短路径的电脑鼠，其特征在于，所述电机驱动模块(4)米用型号为BA6845FS型号的电机驱动芯片。7.根据权利要求1所述的一种可自动搜寻迷宫最短路径的电脑鼠，其特征在于，所述人机交换模块(6)包括12个按键和8位数码管以及HD7279芯片组成。
【专利摘要】本发明公开了一种可自动搜寻迷宫最短路径的电脑鼠，包括电源模块，电源模块与电源滤波电路连接，电源滤波电路分别连接传感器模块、控制模块、电机驱动模块，传感器模块、控制模块、电机驱动模块也依次连接，控制模块还连接外部存储器、人机交换模块。能够在未知的迷宫中自动搜索，记忆迷宫地图，智能分析选择从起点到终点的最短路径，选出自认为的最短路径进行冲刺。
【IPC分类】G05D1/02
【公开号】CN105045264
【申请号】CN201510456181
【发明人】王伟平, 马钧, 陈浩
【申请人】长沙理工大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月29日