迷宫的出口难道是‘铅笔’
美国Pennsylvania 的Boyertown 每年在万圣节前都会举办一个玉米地迷宫，让孩子和游人们玩耍。
而今年，在迷宫设置地Wilcox Farms 人们发现迷宫的样子怪怪的，如图，不知道设计迷宫的人出了问题，还是割草制作迷宫的人弄错了，总之，这只‘草泥马’造型的迷宫，竟然出现了一只‘铅笔’。
Wilcox Farms 表示，这一定是一个误会。我只是想知道，这样独特的设计，难道暗示了迷宫的出口就在那里吗？
Wilcox Farms的工作人员似乎并不在意，他们说：人们仍旧可以在这里寻找到许多快乐。本文译自
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01:14:15 :走迷宫_作文200字_小学三年级作文_第一范文网
&&&&&&&&& 星期天，我和小妹妹去走迷宫。&&&&&&&&& 我和小妹妹走进了迷宫，我们左绕绕，右绕绕，上上前，又往后。走迷宫的人们像一只只小老鼠一样东逃西窜的，寻找出去的路。&&&&&&&&& 我和小妹也一边跑，一边找，找得我们迷迷糊糊的，腿都软了，我们有些不耐烦了，最后小妹讲，我们从大门出去吧！我想，一定要找到出口，不然我不罢休，我们想到了&站的高，看得远&的道理，就爬上迷宫楼看了一下迷宫的布局，我们下了楼，按照看到的迷宫的印象，继续寻找出去的路，忽然，说了一声&&这里&一看真的，我们到了!&&&&&&&&&&我们很开心，也明白了一个道理：我们只要不放弃，肯动脑筋，就会成功！&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
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走迷宫智能小车的研究与实现
导读：而且前轮对小车的运行轨迹影响很大，这里小车的动力采用直流减速电机直接驱动，若用单股而比较粗的铜线的话有可能会因为小车的抖动而使电机发生滑动，4走迷宫智能小车的研究与实现，可以实现测距功能，距离探测功能得以实现，6走迷宫智能小车的研究与实现用，此部分是整个小车的大脑，是整个小车运行的核心部件，起着控制小车所有运行状态的作用，通常选用单片机作为小车的核心控制单元，考虑到小车必须能够前进、倒退、停止 第二章
各部件构成原理
3 极易发生坍塌现象。而且前轮对小车的运行轨迹影响很大，所以出了在安装时要保证U型支架平行于地面外，还需要对U型支架作相应的处理，比如润滑、将U型支架两端持平，以及还应保证前轮的活动空间，避免与前端的传感器和后端的电池盒发生碰撞、摩擦。 实际我们所用的万用轮中间的孔较大，所以很容易发生侧移，我们可以用皮箱下面的小轮来代替现在我们所用的前轮，效果可能会好很多。 2.2 电机 电机是我们的生活中不可缺少的动力源，常用的有交流电机和直流电机。这里小车的动力采用直流减速电机直接驱动，省去了齿轮组、传动部件等复杂的机械结构。这里选择了6V/300rpm的电机，速度和力矩都比较适中。 直流电机的构造：在绕有线圈的铁芯（转子）的外周，有相同数目的定子（永久磁铁）相向包围。通过整流器的电刷转子断续地得到电流，转子与定子的永久磁铁反复相吸、排斥，结果无论他们的相互位置如何，转子始终能够沿着一定的方向回转。在永久磁铁（NS）之间的线圈有电流通过时，产生电磁力，对应于永久磁铁产生的磁场，N极产生向上的力，S极产生向下的力。结果导致线圈旋转。 在线圈旋转的同时，整流器也随之旋转，这样就能保证电流流向的自动切换以便维持转子向同一方向的连续转动。于是，线圈中不断地产生相同方向的旋转力。 直流电机中的电刷与整流器实际上属于机械接触，由于在转轴转动的过程中他们的接触状态不断发生变化，往往产生电气噪声，这可能成为诱发CPU电路误动作的原因，因此为了克服噪声干扰，一般在电机电源端子上并联一个电容器。 电机的安装采用焊接。电机背面2个电源端子用粗铜丝焊在电路板上，克服电机自由转动。电路板上刻有一比电机略长的槽口，卡住电机，用拉紧的铜丝焊在电路板将电机固定，克服前后运动。
电机 改进：减速电机成本高，且300rpm以上的电机需12V供电，不方便。竞速车可改为录音机的磁带驱动电机（约3000rpm，车轮要减小）。 用于固定电机的铜丝一般应用多股细铜丝线。若用单股而比较粗的铜线的话有可能会因为小车的抖动而使电机发生滑动，从而需要不断的对电机进行加固。 2.3 反射式红外传感器 反射式红外传感器ST188采用高发射功率红外广电二极管和高灵敏度光电晶体管组成。检测距离可调整范围为4－15mm；采用非接触检测方式。可用于IC卡电度表脉冲数据采集、集中抄表系统数据采集和传真机纸张检测等。
走迷宫智能小车的研究与实现
图2.4 反射式红外传感器工作原理 反射式红外传感器中包含一个发射器LED和一个光探测器（光敏二极管／光敏三极管）。着两个元件被封装在同一个塑料壳体中，并且排列成适合他们工作的理想位置。LED发出的一束光被一个表面反射后又回到探测器中。 图1.4是反射式红外传感器的工作原理图。封装在矩形壳体中的是发射器LED（由左侧的白色方块表示）和探测器装置（在右侧）。虚线表示光线从发射器LED中发出并反射回探测器；探测器检测到的光强大小取决于物体表面的反射率，而这一光强就是传感器的输出值。 如图所示，选通信号（高电平）经过三极管扩流后送到传感器的K脚，如果检测到黑线，传感器C脚输出高电平；否则输出为低电平。
图2.5 反射式红外传感器及其检测距离与转换效率的关系图 反射式传感器在高度受控的理想环境下的工作性能更好，因为影响它输出的外界因素有很多，如环境光的变动、传感器与被探测物体之间的距离，以及被探测物体的反射率等。为了减少环境光的干扰，首先需要调整传感器的方位使环境光不能直接射到探测器。 反射式红外传感器ST188的最佳探测距离为6-14mm。所以将传感器垂直于地面并且调整传感器与地面的距离，大约在10mm左右。传感器引脚很细，容易晃动，需要穿过一块支撑板以增加强度；同时还可以通过铜柱的高度或增加垫片来细调传感器离地面的距离。
图2.6 传感器安装图
2.4 红外一体化接收头 电视机、唱机等家电中广泛使用红外线遥控器。红外遥控器发出38KHz调制的红外线，在接收端，被一体化红外接收头接收，解调出原始键码值。 因为红外遥控使用广泛、成熟、大批量，所以相关红外接收、发射元件价格很低。本方案使用通用遥控器的一体化红外接收头作为检测元件。
各部件构成原理
一体化红外接收头工作原理 一体化接收头内部集成有带通滤波器，它只允许大约38 kHz 的红外信号通过。这种仅对38KHz敏感的特性，有助于消除环境光对遥控器接收的影响。如图，当红外线发射管IR LED）发出的38KHz的红外线被一体化接收头接收时，接收头输出“0”。当没有侦测到红外线，或非38KHz红外线（如日光灯干扰），输出“1” 利用一体化红外接收头在38KHz附近灵敏度的衰减的特性，可以实现测距功能。 图2显示的是某品牌的红外线探测器（Panasonic PNA4602M）在38KHz附近的灵敏度如果红外LED发送频率为42 kHz，接收头的灵敏度是频率为38.5 kHz的20%左右。
在非38KHz频率下，探测器的灵敏度下降，为了让探测器探测到红外线的反射，物体必须离探测器更近，才能使反射的红外光更亮。
接收头在38KHz附近灵敏度曲线 那么，最高灵敏度的频率可以探测最远距离的物体，较低灵敏度的频率可以探测较近距离物体。距离探测功能得以实现。选择8个不同频率，从最高灵敏度到最低灵敏度进行依次探测。首先尝试最高灵敏度频率，如果物体被探测到了，就让仅次于它的高灵敏度频率测试，观察是否可以探测到。依赖于不能再让探测器检测到的红外线频率，我们就可以大致推断物体距离处于哪个区域 图2.9
红外线测距原理 如果需要更高的分辨率，还可通过扫频法找到临界频率，从而更精确的得到物体位置。 下表是本人实测的频率距离关系（测量条件：红外发光管通过5mA电流，用一张A4的白纸当障碍物）：
频率 距离 38KHZ 34.0cm 41KHZ 30.0cm 44KHZ 25.0cm 48KHZ 20.0cm 54KHZ 15.0cm 60KHZ 10.0cm 67KHZ 5.0cm 69KHZ 2.5cm
频率距离关系 该方法的缺点是精度差，且对物体颜色深浅比较敏感。对于地图绘制等精度要求较高的场合不适 6
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用。但对于机器人避障功能或路径选择来说，已经足够。
第三章 硬件电路 3.1 电机驱动电路 此部分是整个小车的大脑，是整个小车运行的核心部件，起着控制小车所有运行状态的作用。通常选用单片机作为小车的核心控制单元。这里选用MSP430X149单片机（如下有介绍）。 考虑到小车必须能够前进、倒退、停止，并能灵活专性，在左右两轮各装一个电机分别进行驱动。当左轮电机转速高于右轮电机转速时小车向右转，反之则向左转。为了能控制车轮的转速，左右两轮的转速，可以采取PWM调速法，即由单片机的TAi和TBi输出一系列频率固定的方波，再通过功率放大来驱动电机，在单片机中编程改变输出方波的占空比就可以改变加到电机上的平均电压，从而可以改变电机的转速。左右两轮两个电机转速的配合就可以实现小车的前进、倒退、转弯等功能。 这里采用简单小电流H桥集成功放电路。如图所示：该电路上半部分采用S9013NPN三极管，下半部分采用S9012PNP三极管。它是一个既可靠又简单的电路，它的接口很简单，一是因为它仅有两个输入（A和B）；二是因为当H桥集成功放电路的两边都导通时也不会造成电源短路（因为同边上下的三极管不会同时导通）。该H桥集成功放电路比任何将PNP三极管安置在上边的电路（该电路不会发生自动偏压）的效率都更高。 该H桥集成功放电路工作时，若将A端置为高电平，而将B端置为低电平，电机将按一定的方向转动（参见图）。若将A端和B端电位对调，电机将朝另一方向转动。如果A端和B端的电位相同，电机将自由旋转。电路控制的真值示于表中。“0”为低电平，“1”为高电平。
电机驱动电路 如图所示，将PWM_L1加到A端，PWM_L2加到B端。当PWM_L1为高PWM_L2为低时，MG2通电开始顺时针转动；当PWM_L1为低PWM_L2为高时MG2逆时针转动。控制PWM_L1和PWM_L2信号高低电平的时间比，就可以控制MG２的转速。同样的方法控制右轮。利用左右轮的速度差还可以转向。 需要注意的是：被二极管分流到电源两端的电力将造成主板电压的瞬变或噪声。更严重的是当采用PWM信号控制电机时，每次关断都会产生这种影响。如果导通三极管又重新开启，同时反向电动势电流仍然存在，结果三极管将直接导通电源正极和地。这一现象时间的长短取决于续流二极管的关断时间。这一电流称作过冲电流，它同样会产生噪声。基于以上原因，一条重要的对策是需要在H桥集成功放电路上加高速的旁路电容（瓷质电容或钽电容）来保护电路中的电子元件乃至电池。旁路电容的作用是平滑电流脉动和电源电压的瞬变。当电压出现尖峰时，电容将迅速地吸收这一能量，从而使电压保持恒定。当电压降低时，电容将向电路中回馈能量，从而使电压有所回升。 改进：该电路是用PWM来控制电机的。经试验验证该电路只有开关的作用，从单片机出来的PWM电压大约在3.5V左右，加到电机两边最多只有3V，这远远低于其耐压，因此转速也很慢，稍有摩擦就转不动了。因此需要再增加两个三极管来进行扩流，具体电路如下所示：
第三章 硬件电路
改进的电机驱动电路 3.2 反射式红外传感器电路 这里的寻迹是指小车在白色地板上寻黑线行走，通常采用的方法是红外探测法。即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向 地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被安装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不倒红外光。单片机就是否反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。红外探测器探测的距离有限，一般最大不应超过15cm。 这里用反射式红外传感器ST188。当小车在白色地面行驶时，装在车下的红外发射管发射红外线信号，经白色反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信号，输出端将输出低电平；当小车行驶到黑线时，红外线信号被黑色吸收后，将输出高电平，从而实现了通过红线检测信号的功能。将检测到的信号送到单片机的I/O口，当I/O口检测到的信号为高电平时，表明红外光被地上的黑线吸收了，表明小车处在黑色的引线上；同理，当I/O口检测到的信号为低电平时，表明小车行驶在白色地面上。 为了提高控制精度，要求传感器排列紧密，越紧越好。但传感器排列紧密，传感器发射管的光线可能会从地面反射进入临近传感器的接收管。所以不能同时开启这些传感器。下图是传感器电路的一部分。其中6和7好传感器是用来记录车轮转过的圈数，以便于记录下小车走过的路径距离。
反射式红外传感器电路 传感器采取脉冲扫描式读。例如某时刻P_SEN1高电平，其余P_SEN2~5低，这样1、4号传感器的红外发射管亮，其余传感器不发射红外线。等待数据稳定后，读取1、4号传感器的数据。然后关闭1、4号传感器，打开2、5号传感器电源，依次类推，读取5个传感器的数据。这样可以保证任何时刻都不会有临近的传感器同时工作。从而保证了相邻传感器之间不会互相干扰。同时，红外发射管是除了电机之外耗电最大的器件，脉冲工作方式可以大大减少耗电量。
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