| 主权项 |
一种基于ARM9的两轮微电脑鼠冲刺控制器，其特征在于，包括：主控制单元、L298N芯片、第一运动单元、第二运动单元和电源，所述电源与所述主控制单元电性连接，所述主控制单元为ARM9处理器，所述主控制单元与所述L298N芯片电性连接，所述L298N芯片分别电性连接所述第一运动单元和第二运动单元，所述第一运动单元和第二运动单元均连接有光电编码器，所述电源为锂离子电池，所述基于ARM9的两轮微电脑鼠冲刺控制器的工作原理为：1）在微电脑鼠未接到冲刺命令之前，它一般会在起点坐标（0，0）等待控制器发出的冲刺命令，并调出已经探索后的最优迷宫，一旦接到冲刺命令后，会沿着起点开始快速向终点（7，7）、（7，8）、（8，7）、（8，8）冲刺；2）微电脑鼠放在起点坐标（0，0），接到任务后为了防止放错冲刺方向，其前方的传感器S1、S6和会对前方的环境进行判断，确定有没有挡墙进入运动范围，如存在挡墙将向ARM9发出中断请求，ARM9会对中断做第一时间响应，然后禁止L298N的使能端ENA和ENB工作，封锁微电脑鼠的电机X和电机Y的PWM驱动信号，使其静止在原地，然后二次判断迷宫确定前方信息，防止信息误判；如果没有挡墙进入前方的运动范围，微电脑鼠将进行正常的冲刺；3）在微电脑鼠沿着Y轴向前快速冲刺过程中如果迷宫信息中显示前方有Z格直线坐标下没有挡墙进入前方的运动范围，微电脑鼠将存储其现在的坐标（X,Y），ARM9把向前运动Z格的位置参数根据冲刺条件的不同计算出速度参数以及加速度参数指令值，然后结合光电编码器和电流传感器的反馈生成形成当前条件下的速度‑时间梯形图，由于直流电机的速度和电压成正比例，根据这个梯形图就可以生成控制左右轮直流电机的PWM波，然后ARM9通过调整L298N管脚OUT1、OUT3为高电平，OUT2、OUT4为低电平，控制左右轮的电机X和电机Y向前运动，当到达设定目标时，将更新其坐标为（X,Y+Z），为了快速冲刺需要，在其向前运动过程到达既定目标时，在Y+Z<15的前提下，判断其坐标是不是（7，7）、（7，8）、（8，7）、（8，8）其中的一个，如果不是将继续更新其坐标，如果是的话通知控制器已经冲刺到目标，然后置返航探索标志为1，冲刺标志为0，微电脑鼠准备冲刺后的二次返程探索，去搜寻更优的迷宫路径；4）在微电脑鼠沿着Y轴反向向前快速冲刺过程中如果迷宫信息中显示前方有Z格直线坐标下没有挡墙进入前方的运动范围，微电脑鼠将存储其现在的坐标（X,Y），ARM9把向前运动Z格的位置参数根据冲刺条件的不同计算出速度参数以及加速度参数指令值，然后结合光电编码器和电流传感器的反馈生成形成当前条件下的速度‑时间梯形图，由于直流电机的速度和电压成正比例，根据这个梯形图就可以生成控制左右轮直流电机的PWM波，然后ARM9通过调整L298N管脚OUT1、OUT3为高电平，OUT2、OUT4为低电平，控制左右轮的电机X和电机Y向前运动，当到达设定目标时，将更新其坐标为（X,Y‑Z），为了快速冲刺需要，舍弃了传统单一速度冲刺模式，按照预设的速度和时间曲线控制微电脑鼠的加速和减速，梯形图包含的面积为微电脑鼠运动Z格的距离，在其向前运动过程到达既定目标时，在确定Y‑Z>0的前提下，判断其坐标是不是（7，7）、（7，8）、（8，7）、（8，8）其中的一个，如果不是将继续更新其坐标，如果是的话通知控制器已经冲刺到目标，然后置返航探索标志为1，冲刺标志为0，微电脑鼠准备冲刺后的二次返程探索，去搜寻更优的迷宫路径；5）在微电脑鼠沿着Y轴向前运动过程中如果有挡墙进入前方的运动范围，并且此时迷宫信息中左方有挡墙时，微电脑鼠将存储此时坐标（X,Y），然后进入预设的曲线运动轨迹，在右冲刺转弯时，控制器把此时的速度和离中心点A的距离传输给ARM9，ARM9根据当前的速度和冲刺时间要求生成速度梯形图控制微电脑鼠运动，当微电脑鼠到达迷宫中心点时，传感器参考值R90_FrontWallRef开始工作，防止外界干扰开始做误差补偿，保证微电脑鼠处在当前迷宫方格的中心，此时X马达和Y马达速度降为0，ARM9通过调整L298N管脚OUT1、OUT2和OUT3、OUT4的电平，使左轮正转，右轮发转，板载陀螺仪使微电脑鼠原地右转90度，然后以当前的速度加速冲出迷宫，此时将更新其坐标为（X+1,Y），在X+1<15的前提下，判断其坐标是不是（7，7）、（7，8）、（8，7）、（8，8）其中的一个，如果不是将继续更新其坐标，如果是的话通知控制器已经冲刺到目标，然后置返航探索标志为1，冲刺标志为0，微电脑鼠准备冲刺后的二次返程探索，去搜寻更优的迷宫路径；6）在微电脑鼠沿着Y轴向前运动过程中如果有挡墙进入前方的运动范围，并且此时迷宫信息中右方有挡墙时，微电脑鼠将存储此时坐标（X,Y），然后进入预设的曲线运动轨迹，在左冲刺转弯时，控制器把此时的速度和离中心点A的距离传输给ARM9，ARM9根据当前的速度和冲刺时间要求生成速度梯形图控制微电脑鼠运动，当微电脑鼠到达迷宫中心点时，传感器参考值L90_FrontWallRef开始工作，防止外界干扰开始做误差补偿，保证微电脑鼠处在当前迷宫方格的中心，此时X马达和Y马达速度降为0，ARM9通过调整L298N管脚OUT1、OUT2和OUT3、OUT4的电平，使左轮反转，右轮正转，板载陀螺仪使微电脑鼠原地左转90度，然后以当前的速度加速冲出迷宫，此时将更新其坐标为（X‑1,Y），在X‑1<15的前提下，判断其坐标是不是（7，7）、（7，8）、（8，7）、（8，8）其中的一个，如果不是将继续更新其坐标，如果是的话通知控制器已经冲刺到目标，然后置返航探索标志为1，冲刺标志为0，微电脑鼠准备冲刺后的二次返程探索，去搜寻更优的迷宫路径；7）当微电脑鼠冲刺到达（7，7）、（7，8）、（8，7）、（8，8）后会准备冲刺后的返程探索以便搜寻更优的路径，控制器会调出其已经存储的迷宫信息，然后计算出可能存在的其它最佳路径，然后返程开始进入其中认为最优的一条；8）为了能够实现微电脑鼠快速冲刺准确的坐标计算功能，微电脑鼠左右的传感器S2、S3和S4、S5会时刻对周围的迷宫挡墙和柱子进行探测，如果S2、S3或者S4、S5发现传感器信号发生了跃变，则说明微电脑鼠进入了迷宫挡墙和柱子的交接点，此时侧面传感器S2或者是S5会精确探测这一时刻，当再次出现跃变时，说明老鼠已经开始离开当前的迷宫格子，ARM9会根据微电脑鼠当前运行的距离进行计算并根据对传感器反馈信息进行补偿，在高速直流电机X轴和Y轴上加入了512线的光码盘，由于精度较高，使得微电脑鼠的坐标计算不会出现错误，保证了微电脑鼠快速冲刺迷宫信息的准确性；9）在微电脑鼠进入迷宫返程探索时，其导航的传感器S1、S2、S3、S4、S5、S6将工作，并把反射回来的光电信号送给ARM9，经ARM9运算后确定现在迷宫所处位置，然后由ARM9根据当前迷宫生成PWM波和送控制信号给L298N：如果进入已经搜索的区域将加大PWM波的占空比，使微电脑鼠进行快速前进，减少迷宫搜索的时间；如果是未知返回区域则采用正常速度搜索，并时刻更新其坐标（X,Y），并判断其坐标是不是（0，0），如果是的话置返航探索标志为0，微电脑鼠进入冲刺阶段，并置冲刺标志为1；10）在微电脑鼠运动过程中，如果系统出现了干扰，ARM9会根据当前状态对电流加以补偿，快速调整电流环的PID参数，使得系统快速稳定下来，防止高速冲刺时干扰对系统的影响；11）在微电脑鼠快速冲刺过程中，电池提供的瞬时功率是一定的，在冲刺速度一定的条件下，加速度越大时，需要的力矩就越大，此时需要电池提供的电流就越大，为了保护电池，加入了电流传感器，杜绝了加速时对电池的伤害；12）为了能够减少光源对微电脑鼠冲刺的干扰，加入了光电传感器S7，此传感器会在微电脑鼠冲刺阶段对周围的异常光源进行读取，并自动送给控制器做实时补偿，消除了外界光源对冲刺的干扰；13）当微电脑完成整个冲刺过程到达（7，7）、（7，8）、（8，7）、（8，8），微电脑鼠会置探索标志为1，微电脑鼠返程探索回到起始点（0，0），ARM9将控制L298N使得微电脑起始点中心点停车，然后重新调整L298N的OUT1、OUT2、OUT3和OUT4的电平，使得电机X和电机Y以相反的方向运动，并在陀螺仪的控制下，原地旋转180度，然后停车1秒，二次调取迷宫信息，然后根据算法算出优化迷宫信息后的最优冲刺路径，然后置冲刺标志为1，系统进入二次快速冲刺阶段，然后按照冲刺‑‑‑‑探索‑‑‑冲刺，完成多次的冲刺，以达到快速冲刺的目的。 |
