一种嵌入式智能寻迹机器人设计

　　3.3 直流电机驱动电路与电源模块

　　直流电机通过主板的P5接口连接到主板的驱动模块上。本文采用L298作为电机的驱动芯片，L298的5、7、10、12四个引脚连接到单片机上，通过对单片机的编程就可以实现两组直流电机的正反转等功能。由于单片机的电压在4.8V左右，故采用VFM升压型电源芯片，为单片机及外围电路提供5V左右的电压。

　　4 软件设计模块

　　4.1 软件开发环境与搜索算法

　　本文采用Keil U Version2 作为系统的开发环境，在程序设计中采用C语言和汇编语言混合编程。在软件算法上，考虑到深度优先搜索算法的时空效率和迷宫地形的复杂程度成正比，即迷宫越复杂，搜索出口的时间就越长。本文采用了一种称为左手(或右手)法则的迷宫路径搜索策略，即在迷宫中一直沿着左侧（或右侧）的墙寻找，就可以找到出口。

　　相对于深度优先搜索法，左手（或右手）法则的空间占用与迷宫复杂程度无关，机器人搜索路径的选择只与当前结点有关，不需要回溯。同时，硬件的制造精度要求不高，不需要精确的控制机器人的移动距离和移动方向，方便了驱动设计。为便于算法的实现，本文设定了如下约束条件：

　　1.在算法中不管迷宫地形有多么复杂，均由直线、死路、丁字形、十字形、转角形和终点七个基本地形构成。

　　2．按分岔的多少将分岔口分为二岔口和三岔口（一般没有四岔口），而将分岔口前面的岔路按从右到左的顺序分别称为第一岔路、第二岔路、第三岔路（十字型才有）。二岔路有三种不同的形式，第一种是前进的路线右边出现一条岔路（右边的岔路称为第一岔路、前方称为第二岔路）；第二种是在前进的路线左边出现一条岔路（前方称为第一岔路、左边的岔路称为第二岔路）；第三种是丁字路口（右边的岔路称为第一岔路、左边的岔路称为第二岔路）。对于这三种情况，算法对应的程序由主程序、走直线子程序、左转子程序、右转子程序和校正子程序组成。主程序起到导向和决策的功能，决定机器人什么时候该做什么。机器人的其他功能通过调用具体的子程序来实现。

　　4.2 算法流程图描述

　　本文所采用的迷宫搜索算法流程如图3所示。接通电机和传感器电源后，单片机在程序的控制下，根据传感器检测到的值，决定电机的正转和反转。当P0.7=1时，表示左方没有障碍物，依据“右手”遍历算法，机器人将调用右转子程序；当P0.7=0并且P0.5=0时，机器人将调用左转子程序；否则机器人直线前进，如此反复检测并调整机器人的动作，直至机器人走出迷宫为止。

　　5 结论及其创新点

　　本文对基于AT89S52的嵌入式智能寻迹机器人的硬件架构进行了探讨，将左手(或右手)法则用于寻迹机器人行走路线搜索，重点讨论了基于AT89S52的光电传感器模块、直流电机驱动模块、电源模块等的电路实现技术，经过反复测试，机器人能够在软件的控制下，无需任何外界力量就可以智能地完成从迷宫入口走到出口的寻迹任务。创新点在于通过光电传感器自动感知障碍物，并利用软件控制机器人左/右转以及直线行走,对复杂路径探测是一种尝试，特别适合人无法到达的环境路径探测，系统成本低，可靠性高，反应灵敏，对智能玩具的设计与开发也具有一定的参考价值。