1、 江 西 理 工 大 学 题 目： 嵌入式系统设计实践论文 -基于 ARM2103 的电老鼠设计 学 院： 机电学院 专 业： 自动化 班 级： 093 班 学 生： 何毅 学 号： 42 指导教师： 王祖麟 职称： 教授 指导教师： 温如春 职称： 副教授 基于 ARM 的 走迷宫电老鼠 摘要 在当前数字信息技术和网络技术高速发展的后 PC（ Post-PC）时代，嵌入式系统已经广泛地渗透到科 学研究、工程设计、军事技术、各类产业和商业文化艺术以及人们的日常生活等方方面面中。随着国内外各种嵌入式产品的进一步开发和推广，嵌入式技术越来越和人们的生活紧密结合。我国嵌入式系统发展的明显特点是：嵌入
2、式系统的发展正从嵌入式系统技术走向嵌入式产业， “3C”融合和 IT 技术大融合加速嵌入式系统产业化进程，嵌入式系统是中国厂商从 “中国制造 ”向 “中国创造 ”转变的最佳契机。 基于此电老鼠课程设计便应运而生！ 关键词 ： ARM PWM、 嵌入式系统，发展历史，应用前景 ，电脑鼠 稳压电源、红外线接收仪电路 。 Abstract At current numeral information technique and network technique high speed development of empress PC(Post-PC) ages, the built-in syst
3、em have already broadly seeped through science research, engineering design, military technique, every variety the daily life of the industry and the art and people of the business cultural etc. square aspect noodles in.Along with domestic and international various built-in product of further develo
4、pment and expansion, built-in technique more and more with people of life close combine.Our country built-in system development of obvious characteristics BE:Built-in system of development just from the built-in system technique alignment built-in industry, “3 C“ fusion and IT technique big fusion a
5、cceleration the built-in system industry turn progress, built-in system is China the manufacturer is from“China manufacturing“ to“China creation“ change of the best chance. Keywords Built-in system, development history, application foreground, electricity rat 目录 第一章 电老鼠引言 错误 !未定义书签。 第二章 电老鼠项目方案概述 2.
6、1 项目方案概述 第三章 电老鼠硬件设计 3.1：处理器的电源电路 3.2：传感器和电机的电源电路 3.3 红外线的 传感 电路 3.4 电机的驱动电路 3.5 处理器芯片的 JTAG 电路 3.6 交互用的键盘显示的电路 第四章 软件设计之基本功能 4.1 电机的驱动程序设计 4.2 带有走姿调整的走直线的程序设计 4.3 红外线的扫描检测的程序设计 4.5 绝对坐标和相对坐标的转换 第五章 软件设计之高级功能 5.1 对迷宫的扫描信息和已走路径的记忆 5.2 迷宫的遍历算法 5.2.1 基于 STACK 的遍历算法 5.2.2 图的遍历算法 5.3 最短路径的算法 5.3.1 图的最短路径
7、算法 5.3.2 等高图算法 第六章 调试心得及结论 致 谢 附录一：计算机模拟图 附录二：实物图 第七章 引言 随科学技术的进步，智能化和自动化技术越来越普及，也广泛应用于机器人玩具制造领域，使智能机器人越来越多样化。智能机器人是一个多种高新技术的集成体，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，涉及到当今许多前沿领域的技术。而随着社会的不断发展，智能设备的不断出现，无线遥控的运用也越来越广泛。无线遥控器由于控制距离远，抗干扰性强，已越来越多的出现在生活的各个方面。本文使用了一款通用的无线遥控电路，基于 ARM2103 和 ARM2131 作为控制核心， 采 用
8、 2401 无线电收发模块和红外线传感器来实现无线遥控和自动寻迹双重功能，其中 2401 体积小、功能强大 ，频率高（ 2.4GHZ），抗干扰性强。红外线传感器物美价廉，可以让小车识别黑线。在当今，智能控制越来越普及， 小到家用电器，大到大型工业控制，几乎传遍社会的每一个角落，从人们的生活到工业生产在到现代军事，无一不存在智能控制。 嵌入式系统无疑是当前最热门最有发展前途的 IT 应用领域之一。嵌入式系统用在一些特定专用设备上，通常这些设备的硬件资源（如处理器、存储器等）非常有限，并且对成本很敏感，有时对实时响应要求很高等。 特别是随着消费家电的智能化，嵌入式更显重要。像我们平常常见到的手机、
9、 PDA、电子字典、可视电话、 VCD/DVD/MP3 Player、数字相机（ DC）、数字摄像机 (DV)、 U-Disk、 机顶盒 (Set Top Box)、高清电视 ( HDTV)、游戏机、智能玩具、交换机、路由器、数控设备或仪表、汽车电子、家电控制系统、医疗仪器、航天航空设备等等都是典型的嵌入式系统 而在 近些年来，遥控产品的研究和设计成为了许多人关注的焦点，它已经不仅仅局限于工厂领域了，而向更为广阔的民用产品进军。早在 1986 年， 英国就开始研制了第一台遥控轮椅，其后很多国家都投入了较多资金研制遥控智能轮椅。在世界各地，遥控产品明显的由工厂走向了家里。加上人工智能，无线电脑网
10、络的发展， 更多的高科技产品将出现在平常百姓家， 为人们生活水平的进一步提高做出巨大的贡献。 所谓“电老鼠”，英文名称叫做 Micromouse,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，最终到达所设定的目的地 . 嵌入式电 脑 鼠的历史 1977 年，第一届真正的电脑鼠比赛在美国举行， 但直到 1988 年美国才再度举办了第二届。 1977 年后电脑鼠便传至欧洲， 1980 年第一届欧洲电脑鼠比赛在英国伦敦举行，随后英国的比赛便由英国电子工程协会（ IEE）主办。 亚洲类似电脑鼠比赛也接踵而至，首先是日本，接下来台湾、新
11、加坡等。 此次 2007“第三届 上海市嵌入式系统创新设计应用竞赛 暨 IEEE 标准电脑鼠走 迷宫大赛”，是国内第一次 电脑鼠走 迷宫大赛，以后将每年举行一次。 第二章 电老鼠项目的方案设计 2.1：方案概述 初期在没有拿到硬件的时候，在计算机上用 了电脑鼠 的运动，并成功的达到了预期的目标，电脑鼠能够顺利的走到迷宫的中间。 成功模拟之后，对硬件进行了较为详细的研究，包括红外线接收和发射模块，电机驱动模块等；对于软件实现上，重点放在了算法的研究上面，尽可能优化出精炼的程序，并进行了适当的分工，最后结合实际情况制定了初步的计划方案，决定把中点放在软件实现上 .。 （ VC 模拟程序一） （ V
12、C 模拟程序二） 电老鼠要在迷宫里根据检测到的信息去执行相关的动作就必须需要有几个基本功能； 一：要有驱动电路；该项目采用直流 减速电机并用 TA7291S 单相直流 H 桥驱动电机； 二：为了很好的控制电机的转动，要有电机转速的检测电路；该项目采用市场上的带有两个红外线发射和两个红外线光敏三极管的光码盘； 三：为了检测外界的迷宫信息要有传感器：这里采用基于 TL1838A2 万能接受芯片的红外线接受电路和用三极管做为开关的红外线发送电路 四： 外了对外界的信息就行处理和对电机进行控制；这里采用 NXP 公司的 LPC2103 芯片做为核心处理器； 五：电源电路：系统中有三大电路需供应电源 ;
13、 一： LPC2138 处理器（ 3.3V 的电源）； 二：红外线传感电 路； 5V 电源，用 SP6641 把处理器上的 3.3V 的电压提升到 5V 三：电机的驱动； 12V 供电； 六：要有良好的算法支持；要有迷宫遍历算法和最短路径算法； 七：要有记忆路径的功能：用二维数组去保存路径信息； 第三章 电老鼠的硬件设计 3.1：处理器的电源电路 系统的输入电源为 5V LPC2103 控制器需要双电源供电， 1.8V 内核电压和 3.3V 功能外设电压， EasyARM2103 开发板的电源电路如图 2.2 所示。 5V 电源由变压器或 USB 电源线输入，二极管 1N5819 可以 防止电
14、源反接 。电路采用 SPX1117 系列 LDO 芯片 SPX1117M-3.3 和 SPX1117M-1.8 将电压稳至 3.3V 和 1.8V， 0 欧的电阻用来隔离数字电源和模拟电源、数字地和模拟地。 SPX1117 系列 LDO 芯片是 EXAR 公司生产的低压差芯片，其特点是输出电流大，输出 电压精度高，稳定性高，宽电压输入（这里选择的是 5V 输入） 。此系列 LDO 芯片的输出电 流高达 800mA，输出电压的精度在 1之内，可广泛应用于手持式仪表、数字家电、工业 控制等领域。注意在电路输入输出端接一个 10 F 的电容 ，可改善瞬态响应和稳定性。 3.2：传感器和电机的电源 电路 传感器的集成稳压器的输出为 5V 电压，电机的集成稳压器的输出为 12V 电压
