电脑鼠走迷宫技术报告

项目编号：31SZDYKC-090601

苏州市职业大学研究性课题教学项目学生研究论文

项目名称： IEEE标准电脑鼠走迷宫研究论文题目：Micromouse615电脑鼠项目报告学生班级：07嵌入式应用技术

学生姓名：陈高娟张扬

所在系（部）：计算机工程系

指导教师：徐丽华

摘要

“电脑鼠”是使用嵌入式微控制器、传感器和机电运动部件构成的一种微型机器人，可以在“迷宫”中自动记忆和选择路径，快速地达到所设定的目的地。电脑鼠走迷宫竞赛是一项具有一定难度、富有挑战性和趣味性的比赛。本研究性课程重点对电脑鼠硬件、迷宫算法进行分析研究。本研究性课程通过对电脑鼠自动穿越迷宫过程的研究，综合嵌入式专业的电路设计、传感器控制、单片机程序开发和算法研究等多学科知识，熟悉掌握嵌入式应用开发的全过程。

本文首先介绍了电脑鼠的起源与发展，分析了电脑鼠的硬件组成和工作原理，在此基础上重点讨论了电脑鼠软件的设计与实现，具体包括：等高图制作、电脑鼠冲刺、电脑鼠转弯、电脑鼠搜索、相对方向与绝对方向转变、墙壁资料存储和电脑鼠搜索策略，最后对研究性课程教学过程中遇到的问题进行了讨论与总结。

关键词：嵌入式系统，电脑鼠，智能算法

ABSTRACT

The micromouse is a typical micro robot ,which inclueds embedded microcontroller, sensors and mechanical motion. The micromouse can choose a best and fast way to the destination in the maze, with automatic memory . The contest of micromouse go through a maze is a difficult but challenging and interesting game. This Research-based Curriculum focuses on the hardware design of micromouse and the maze algorithm . The research includes the knowledge of circuit design, the embedded microcontroller program and algorithms such. The students can know how to design and implement an embedded application through the curriculum.

This paper firstly introduces the origin and development of micromouse。Then it analyzses the micromouse's hardware composition and working principles. After that we discuss the design and implementation of the software. .It includes the maze map ,absolute orientation , search strategy and optimal path method of the research. At last ,the problems during the studying process are discussed and summarized..

Keywords：Embedded System，Micromouse，Intellegent Algorithm

目录

摘要 (2)

第一章前言 (2)

1.1项目背景 (2)

1.2项目介绍 (3)

1.3项目成员及分工 (3)

第二章电脑鼠项目介绍 (5)

2.1 电脑鼠的起源与发展 (5)

2.1.1电脑鼠的起源 (5)

2.1.2国际电脑鼠的发展 (5)

2.1.3我国电脑鼠的发展情况 (7)

2.2 电脑鼠走迷宫比赛 (7)

2.2.1电脑鼠Micromouse615 (7)

2.2.2 电脑鼠迷宫Micromouse Maze (8)

2.2.3 电脑鼠比赛简述 (9)

第三章电脑鼠硬件与软件 (10)

3. 1相关开发工具 (10)

3.2电脑鼠硬件 (10)

3.2.1 电脑鼠硬件组成 (10)

3.2.2电脑鼠基本动作 (13)

3.3电脑鼠软件 (14)

3.3.1等高图制作模块 (16)

3.3.2冲刺模块 (17)

3.3.3转弯模块 (17)

3.3.4搜索模块 (18)

3.3.5迷宫地图相对方向与绝对方向的建立 (18)

3.3.6墙壁资料存储 (20)

3.3.7电脑鼠搜索策略 (21)

第四章问题总结及改进 (22)

4.1硬件方面的问题及解决方法 (22)

4.2 软件方面的问题及解决方法 (22)

第五章项目总结与展望 (25)

5.1 课程学习过程 (25)

5.2 课程总结 (27)

5.3项目展望 (29)

致谢 (30)

参考文献 (31)

附录IEEE电脑鼠走迷宫竞赛规则 (32)

第一章前言

所谓“电脑鼠”，英文名叫做MicroMouse，是使用嵌入式微控制器、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，最终达到所设定的目的地。

1.1项目背景

电脑鼠可看作是一种具有人工智能的小型机器人，依照比赛规则，当电脑鼠放入“迷宫”起点，按下启动键之后，它就必须自行决定搜寻法则并且在迷宫中前进、转弯、记忆迷宫墙壁资料、计算最短路径、搜寻终点等功能。电脑鼠更结合了机械、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。

国际电工和电子工程学会（IEEE）每年都要举办一次国际性的电脑鼠走迷宫竞赛。首场电脑鼠迷宫竞赛1979年于纽约举行，1991年以来，每年都有世界级的比赛。2007年，国内开始举行IEEE标准电脑鼠走迷宫邀请赛,自举办以来各高校参赛踊跃，许多大学还开设了“电脑鼠原理和制作”选修课程。

电脑鼠走迷宫竞赛具有一定难度，是一项富有挑战性和趣味性的比赛。电脑鼠可看作是一个集多项工程学科知识于一体的小型系统，成功的设计者通常都是合作团体，他们必须考虑电子、电气、机械以及计算机各方面的问题，重量、速度、功耗、传感技术、重心以及程序各方面都是设计中需要决定和综合考虑的因素。

电脑鼠结合了多学科知识，对于提升我们的动手能力、团队协作能力和创新能力，促进课堂知识的消化和扩展自身的知识面都非常有帮助；另外成立小组合作参赛，不仅使我们学到了知识，而且加强了同学之间的交流，交际能力语言表达能力等也得到了锻炼和提升；最后电脑鼠走迷宫竞赛极具趣味性，容易得到学生的认同及参与，并能很好的激发和引导学生这方面的兴趣和爱好，为继续参加比赛和深入学习提供了良好的条件。

研究性课程是我校根据高等职业技术教育人才培养目标和学校课程改革的需要而开设的校本课程。《IEEE标准电脑鼠走迷宫研究》研究性课程教学项目于

2009年4月申请并获立项审批，为期一年，至2010年3月底结束。

1.2项目介绍

本课程将重点研究电脑鼠硬件与改进、迷宫算法分析与改进。通过对由微处理器控制的、集传感与控制于一体的电脑鼠自动穿越迷宫过程的的研究，综合嵌入式专业的电路设计、传感器控制、单片机程序开发和算法研究等多学科知识，学生可熟悉掌握嵌入式应用开发的全过程，从而具备一定的嵌入式应用开发基础与能力。另外，该课程可以提高学生专业学习兴趣，锻炼学生独立学习、综合运用专业知识的能力，最后，在项目研究基础上组织学生报名参加2009全国电脑鼠走迷宫竞赛验证研究成果，通过竞赛锻炼学生应对挑战，超越自我，肯定自我的自信和精神。

通过该研究性课程，我们将要完成电路板测试、算法研究、资料查询与检索、项目管理等学校课程外的知识与技术技能的学习、整合，培养科技创新意识和动手设计能力。通过系统分析、硬件设计、软件设计、整合电路设计、汇编语言、C语言在单片机开发中的应用知识，培养运用专业知识解决问题的综合应用能力,具体包括:

(1) 制定学习计划、项目计划，学会合理安排时间与事先准备的能力；

(2) 检索信息，查阅资料，自主学习的能力；

(3) 团体合作，与项目组成员以及老师的沟通协调能力；

(4) 分析、设计、编程、调试、测试等软件设计的综合能力；

(5) 规范编程，整理文档，综合演示，锻炼文字表达、语言表达能力。（6）通过竞赛，培养责任感、荣誉感、集体观念，锻炼学生在遇到难题与压力的情况下不放弃、迎难而上，树立坚强的自信心。

1.3项目成员及分工

本课程项目以小组为单位，指导老师是徐丽华老师,项目开展过程中郑洪静老师也给予了很多帮助。小组共4位学生成员，他们是：组长陈高娟，组员沈伟华，仇高源，张扬。人员的安排及分工情况如下：

徐丽华:指导老师,项目总体负责人,项目设计,项目管理与控制。细化任务目

标，指导学生按教学预案的计划实施。郑洪静：辅助指导老师。指导硬件设计与调试。

陈高娟：学生组长,女。专业课成绩优异，理解与沟通能力较强，细心，责任心强。具体负责与指导教师及队员的沟通,参加项目实施，项目文档整理负责人。沈伟华：队员,男。专业课成绩优异，有较强逻辑思维，编程基本功扎实。具体负责硬件分析与调试,迷宫算法分析与改进。仇高源：队员,男。硬件基本功好，钻研精神强。具体负责硬件分析与改进。张扬：队员，男。头脑灵活，然自控能力不强，负责迷宫算法分析与改进。

本项目最终分别针对电脑鼠项目情况、电脑鼠程序算法及分析和电脑鼠硬件分析及改进完成了3篇研究性论文。

本文重点讨论电脑鼠走迷宫项目的整体情况，具体介绍项目背景、项目组成及项目开展当中遇到的一些问题，对整个项目进行总结。本文由陈高娟和张扬共同撰写。其中，陈高娟主要负责第一章项目背景，第四章项目组成部分和第五章项目总结，张扬主要负责第二章电脑鼠项目介绍第三章电脑鼠软件和硬件。

第二章电脑鼠项目介绍

2.1 电脑鼠的起源与发展

2.1.1电脑鼠的起源

1956年，“信息论之父”克劳德?埃尔伍德?香农（Claude Elwood Shannon）参与发起了达特默斯人工智能会议，成为这一新学科的开山鼻祖之一。他不仅率先把人工智能运用于电脑下棋方面，而且发明了一个能自动穿越迷宫的“电老鼠”，以此证明计算机可以通过学习提高智能。

最初，电脑鼠是机械的。1972年，机械设计杂志发起了一场比赛。在比赛中，仅由捕鼠器弹簧驱动的机械鼠不停地与其它参赛鼠竞赛，以判断哪个机械鼠能够沿着跑道跑出最长的距离。冠军是“Mousemobile”，它跑了825.3英尺。

1977年，IEEE Spectrum杂志提出电脑鼠的观念。电脑鼠是一个小型的由微处理器控制的机器人车辆，在复杂迷宫中具有译码和导航的功能和能力。

2.1.2国际电脑鼠的发展

1979年，电子和电气工程师协会（IEEE）通过其Spectrum and Computer 杂志发起了一场竞赛，比赛项目是为制造出能够在最短时间内自主走出迷宫的电脑鼠的人奖励$1000美元。尽管没有人知道会是什么结果，但Spectrum的Roger Allan宣称全世界约有6000人对该比赛有兴趣，并于3月份的截至时期前付了$3.95美元参赛费。竞赛给每只电脑鼠多次试运行机会，只要在试运行期间顺利完成了一次就可以参加6月在纽约的国际计算机会议进行的决赛。有6只电脑鼠进入了决赛，其中两只电脑鼠最终完成了比赛。

1980年，在伦敦Euromicro’80举办了一场欧洲版的比赛，但是18个参赛鼠都没能成功地完成这个迷宫赛。比赛的观众当中，有五位来自日本新科学基金会的代表，他们将此比赛规则带回了东京，后来还在1980年11月举办了首场全

日本电脑鼠比赛。

1985年8月，在日本Tsukuba举行了首场世界电脑鼠大赛。电脑鼠来自整个欧洲和美国，使用的传感器有红外的、超声波的和CCD的，驱动装置有步进电机的和DC伺服电机的。所有最高奖项均由日本的电脑鼠Noriko-1赢得，一举成为世界冠军。

1987年工程协会（IEE）在伦敦举办了一场电脑鼠锦标赛，13个电脑鼠角逐冠军。来自美国麻省理工学院（MIT）的DavidOtten带着他的两个参赛鼠MiteeMouseI和MiteeMouseII获得了一等奖和二等奖。比赛采用新的得分体制，以奖励那些能够智能、高效地解开迷宫的方案和能够独立运行的电脑鼠。

在1989年10月21日，IES邀请澳大利亚、日本、台湾、UK和美国最好的电脑鼠来参加新加坡首场国际电脑鼠大赛。来自美国和台湾的电脑鼠等待着复仇的时机，因为他们在7月份的伦敦大赛曾一度被新加坡打败。13个来自当地的和外国的参赛者的电脑鼠在3个小时的比赛中，表演出来的速度和敏捷程度使得观众叹为观止。新加坡获得第2名、第4名、第5名和第7名的事实出乎了很多人的意外。

1994年举行的第十五届全日本电脑鼠竞赛已经具有相当大的规模，超过80只电脑鼠参加了此次比赛，其中有三只来自其他国家（美国、韩国新加坡）的电脑鼠，最终美国麻省理工学院David Otten的电脑鼠MITEE 7以11秒81的成绩夺得冠军。

1996年举行的第十七届全日本电脑鼠竞赛中，日本电脑鼠NORIKO-FINAL以12"74的成绩击败来自美国，韩国和新加坡的电脑鼠夺得冠军。

2006年，The UK Micromouse 2006 competition伯明翰举行，比赛包括maze solver, non-contact wall follower, contact wall follower, and drag race events四类，除了英国的入围者还有来自新加坡的最优秀电脑鼠参加，最终COOL Y以5.6秒的成绩夺maze solver比赛的冠军。

2006年第二十七届全日本电脑鼠竞赛中，来自新加坡南洋理工工院黃明吉教授的电脑鼠MIN4a夺得冠军。

2008年，第二十九届全日本电脑鼠竞赛中，来自新加坡的电脑鼠南洋理工工院黃明吉教授凭借MIN5再次夺得冠军。

2009年，在美国APEC2009电脑鼠竞赛中新加坡南洋理工工院电脑鼠队以11.81秒的综合计算时间，技压群“鼠”，击退美国麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）等强劲对手三度夺得冠军。台湾龙华科技大学夺得第三名。速度最快的电脑鼠是由来自位于华盛顿的BattelLe Northwest实验室的Art Boland，Phil Stover，和Ron Dilbeck制造的。根据Boland的观点，他们围绕一个微型计算机构建作品，这个微型计算机具有足够大的存储器，可存储需要在迷宫中99个不同位置做决定时所需的信息。通常采用的策略是，第一次通过时（允许有三次通过机会），允许电脑鼠在每个拐弯处随机选择。第二次通过时，电脑鼠尝试它“知道”在第一次没有尝试的新路线。然后用收集到的消息计算最佳路线，用于第三次通过。

2.1.3我国电脑鼠的发展情况

我国电脑鼠发展起步的比较晚，国内比赛从前年才开始。2008年长三角嵌入式系统创新设计应用竞赛暨IEEE标准电脑鼠走迷宫邀请赛在华东师范大学举行，50支队伍参加了电脑鼠走迷宫竞赛。比赛的规模和质量都比往年有很大的提高。

2009年全国电脑鼠走迷宫邀请赛先分别于长三角、北京、天津、山东、四川、湖北、陕西和山西等赛区进行分区预赛，再有各赛区荣获一等奖的队伍参加北京的总决赛。11月8日全国电脑鼠走迷宫总决赛在北京航空航天大学首享科技大厦举行，其中曾在国际上荣获第三名的台湾龙华科技大学的电脑鼠也受邀参加了本次决赛。

2.2 电脑鼠走迷宫比赛

2.2.1电脑鼠Micromouse615

我们采用的是由广州周立功单片机发展有限公司设计和生产的标准套件。该套件包含电脑鼠Micromouse615（电脑鼠）、IEEE标准迷宫及丰富的配套资料。

Micromouse615采用铝制车架，重量轻，散热性能好。采用双步进电机，车轮直接安装在电机轴上，机械结构简单安装方便。Micromouse615车身长12cm，

宽9cm ，短小精悍，可灵活的在迷宫格中完成90度和180度转弯。如图错误！未找到引用源。所示

2.2.2 电脑鼠迷宫Micromouse Maze

迷宫由256个方块（单元）组成，每个方块的大小为18 cm 见方，排成16行×16列。迷宫的隔墙板沿方块的四周布设，形成迷宫通道。隔墙板的两个侧面是白色的，顶部是红色的。迷宫的地板由木质材料做成，涂上不反光的黑漆。隔墙板的侧面和顶部对红外线有反射特性，而地板则对红外线有吸收特性。

该开发套件中提供2个迷宫，一个16x16的标准迷宫和一个8x8的四分之一

图

2-1 Micromouse615

全迷宫

四分之一迷宫

图2-2

迷宫，如图2-3所示。对于16x16的标准迷宫，迷宫的起始单元可选设在迷宫四个角落之中的任何一个。起始单元必须三面有隔墙，只留一个出口。终点设在迷宫中央，由四个的正方形单元构成。如果是四分之一迷宫，终点与起点就是迷宫的对角线上的两个拐角处。

两个迷宫所有参数都符合IEEE电脑鼠竞赛标准， 16x16标准迷宫可用于正式比赛，8x8四分之一迷宫仅大小和标准迷宫不同，可在日常练习和小规模竞赛时使用。

2.2.3 电脑鼠比赛简述

最初举办电脑鼠走迷宫竞赛有两个目的，一是为公众提供一个了解微电子学发展及IEEE协会的窗口，其次是为工程师们提供一个发挥聪明才智的空间，激发他们的创造力，最终带动相关领域的技术发展。这一想法最初是由Spectrum 的编辑，Donald Christiansen提出的。

最新的电脑鼠比赛规则是2006年国际电工和电子工程学会（IEEE）制定的电脑鼠走迷宫竞赛规则[1]，这个规则将会对我们制作电脑鼠具体方案的设计提供依据。

电脑鼠的基本功能是从起点开始走到终点，这个过程称为一次“运行”，所花费的时间称为“运行时间”。从终点回到起点所花费的时间不计算在运行时间内。电脑鼠从第一次激活到每次运行开始，所花费的时间称为“迷宫时间”。如果电脑鼠在比赛时需要手动辅助，这个动作称为“碰触”。竞赛使用这三个参数，即运行时间﹑迷宫时间和碰触，从速度﹑求解迷宫的效率和电脑鼠可靠性三个方面来进行评分。

电脑鼠的得分是通过计算每次运行的“排障时间”来衡量的。所谓排障时间是这样计算的：先将迷宫时间的1/30加上一次运行时间，如果这次运行结束以后电脑鼠没有被碰触过，那么还要再减去10秒的奖励时间，这样得到的就是排障时间。电脑鼠在迷宫中的停留或运行的总时间不可超过15分钟，在限时内允许运行多次，允许取其中最短的排障时间作为参赛的计分成绩。当然，排障时间越短越好

例如：一个电脑鼠在迷宫中运行时间为4分钟（240秒）没有碰触过，迷宫

时间使用了20秒，这次运行的排障时间就是：20秒+（240秒×1/30）－10秒=18秒。

第三章电脑鼠硬件与软件

3. 1相关开发工具

我们采用广州周立功单片机发展有限公司提供的相关开发套件。开发环境采用IAR EWARM，调试工具包括LM LINK USB JTAG调试器和SPI接口的键盘显示模块。在开发过程中采用调试工具，使调试过程更为方便。

1. IAR EWARM开发环境简介

IAR Embeded Workbench for ARM(下面简称IAR EWARM)是一个针对ARM处理器的集成开发环境，它包含项目管理器、编辑器、C/C++编译器和ARM汇编器、连接器XLINK和支持RTOS的调试工具C-SPY。在EWARM环境下可以使用C/C++和汇编语言方便的开发嵌入式应用程序。比较其它的ARM开发环境，IAR EWARM 具有开发容易、使用方便和代码紧凑等特点。

目前IAR EWARM 支持ARM Cortex-M3内核的最新版本是4.42a,该版本支持Luninary全系列的MCU.

2. LM LINK调试器简介

LM LINK 是由广州致远电子有限公司开发的低成本高性能USB JTAG调试区，它专门用于对Luninary系列单片机程序的调试和卸载。该调试器结合IAR EWARM 集成开发环境，可支持所有LM3S系列MCU的程序的下载与调试。

LM LINK采用USB接口与电脑连接，打破传统的并口和串口下载程序的方式，无论是台式电脑还是笔记本电脑都应用自如。透明外壳封装、设计小巧、晶莹剔透、价格低廉、性价比高、调试下载更快、使用更加方便。

3.2电脑鼠硬件

3.2.1 电脑鼠硬件组成

电脑鼠的硬件大致分为以下几部分：传感器、执行部件、微处理器、机械结

构，如图3-1所示

图3-1电脑鼠硬件结构图

1.传感器

它是电脑鼠感知外界环境的窗口，是电脑鼠的双眼。好的传感器是电脑鼠准确获取外部环境信息以做出正确判断的依据，是电脑鼠灵敏快捷的保证。红外测距方式在电脑鼠上应用最广。常见的红外如图3-2所示

Micromouse615使用5组红外传感器，每组红外传感器由红外发线射器和红外线接收器组成用于检测迷宫墙壁信息，分别用于检测左、左前、前、右前和右五个方向的墙壁信息。我们用U1-U5表示红外线接收头传感器，RF1-RF5为发送红外线装置，使用5组可调电阻W1-W5控制红外信号发射强度，调整可见距离。信号采用载波调制，增强抗干扰性。

图3-2 红外传感器

2.执行部件

电机是电脑鼠的动力源，是电脑鼠的四肢。只有具备健壮且灵活的四肢的电脑鼠才有可能在比赛中高效的解开迷宫。电机不但要能输出足够的马力还要便于控制，在此基础上再配以合适的控制算法就能使电脑鼠快速而精确的行走。电脑鼠中常用的是步进电机和直流电机，步进电机控制容易，但直流电机使电脑鼠控制更加灵敏。

Micromouse615上有两个两相四线制的步进电机，左电机和右电机用来控制电脑鼠前进，左转和右转，停止。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。四相步进电机如图3-3所示

3.

微处理器

微处理器是电脑鼠的核心部分，是电脑鼠的大脑。几乎所有的信息，包括墙壁信息，位置信息，角度信息和电机状态信息等都需要经过微处理器处理并做出相应的判断。所有的数据分析，算法实现和执行指令的发出等都需要由微处理器来完成。

Micromouse615的微控制器是由Luminary 公司生产的Cotex-M3内核的ARM 处理器——LM3S615，该芯片具有32位RISC 性能，带有8KB 单周期Flash ，2KB 单周期SARM ，2个定时器(每一个都可配置为一个32位定时器或两个16位定时图3-3 四相步进电机

器，以及高达18个GPIO 口。

4.机械结构

电脑鼠要能够在迷宫里面灵活穿梭，必须有一副好身板，有适合在迷宫中快速运行的身体结构。首先他必须结实，拥有两只东倒西歪的轮子的电脑鼠是很难不在迷宫中碰壁的，其次身材娇小的电脑鼠在迷宫里是会更灵活的，它有更大的空间用于完成转弯，有更大的空间用于纠正姿，最后体重太大和没有平衡感的老鼠也是不适宜迷宫竞赛的。基于如此多的考虑，一只学富五车而又娇小玲珑的电脑鼠要求我们从机械上面有更多创新。电脑鼠的机械结构如图3-4所示，左边是车身电路板，右边是电脑鼠行走的两个车轮及控制车轮的电机。

3.2.2电脑鼠基本动作

电脑鼠基本动作包括路口检测，行走控制和转弯。

路口检测：由安装在前、右、左的三个红外线发射对管和接收部件实现，利用时钟中断来控制，实现远红外测距功能，探测前、右、左有无障碍。

行走控制：由左、右45°角的两个红外线发射对管和接收部件实现，利用时钟中断来控制，实现近红外测距功能，保持电脑鼠在中轴线上行走，避免撞墙。

转弯：由于电机采用的是步进电机，只要对一个电机的步数进行设定，电机采用PWM 进行驱动，另外一个电机停止或者反转同样的步数，当然这个步数要自

己实际测量。

图3-4 电脑鼠的机械结构

3.3电脑鼠软件

电脑鼠的软件主要可以分为等高图制作模块、冲刺模块、转弯模块、搜索模块、相对方向与绝对方向转变模块、墙壁资料存储模块和电脑鼠搜索策略模块这七个模块。如图3-5所示。

图3-5 软件主要模块图

下面介绍一下电脑鼠运行中必须要知道的一些参数，及其在程序运行过程中的用途。电脑鼠在运行中可以划分为四个状态：等待，启动，搜索迷宫和冲刺状态。

1.等待状态

在该状态中，电脑鼠静止在起点，等待开始命令。同时实时显示传感器检测结果和电池电压，这样方便调试传感器的灵敏度和更换电池。

当控制启动的按键按下后，电脑鼠进入启动状态。

2.启动状态

在该状态中，电脑鼠根据第一次转弯的方向判断起点是在坐标的（0，0）点

还是在（15，0）点。其程序流程图见图3-6所示：

图3-6判断起点坐标程序流程图

3. 搜索迷宫状态

在该状态中，电脑鼠的任务就是搜索并记忆迷宫地图，以采用右手搜索法则为例搜索全迷宫，其流程图如图3-7所示。

4.冲刺状态

迷宫搜索完毕后，根据算法找出一条最优路径冲刺到终点，冲刺结束后返回到起点。

3.3.1等高图制作模块

等高图就是等高线地图的简称，有如一般地图可以标出同一高度的地区范围，或有如气象报告时的等气压的范围和大小。那么等高图运用在迷宫地图上，可以标出每个迷宫格到起点相等步数的关系，许多封闭路径的逃脱与冲刺的关卡都可以在制作出等高图后迎刃而解，使电脑鼠更容易逃脱，少走一些弯路。

首先开辟一块16*16的二维数组空间(MapStep[16][16])，其中每一个元素图3-7 迷宫搜索流程图

代表迷宫的一个方格，用以计算后储存各方格至起点的最短路径步数（所谓步数即为路径中经过的方格数）。当起点坐标处标识为1时，可以直接达到的相邻方格均为2，再远的方格的等高值依次递增，这样距离越远的地方等高值越大。

具体的实现方法可以参照电脑鼠研究性课题的****研究性论文。

3.3.2冲刺模块

冲刺函数的实现是建立在等高图已经建立好的基础上的。当电脑鼠要进行冲刺的时候，调用冲刺函数时，首先会调用等高图制作函数将等高图制作好。然后该函数通过等高图和墙壁信息来进行电脑鼠的行进控制。当然，我们认为电脑鼠在走直道的时候应该会比走弯道的时候，来的更快一点，所以我们没有进行特殊的加权，直接是走直道的。

电脑鼠从起点开始，一直利用等高图信息和墙壁信息进行一格一格的对比，只有当这一格在电脑鼠绝对方向上时，这一格才算记录到进行直道冲刺，同时直道格数加一。当遇到电脑鼠要转弯的时候，已经将要走的步数记录下来了，接下来直接调用行进函数，控制电脑鼠走完记录好的步数后，即走到电脑鼠要转弯的地方后，再进行转弯，然后接着继续进行上一步的动作。

具体的实现方法可以参照电脑鼠研究性课题的****研究性论文。

3.3.3转弯模块

转弯也是电脑鼠运行时必不可少一部分，同时转弯也分为静止转弯和行进中转弯。静止转弯要求电脑鼠首先要停止，主要用在电脑鼠进行搜索中，这时要求电脑鼠要绝对的稳定，所以采用静止转弯比较好。行进中转弯的特点是消除了静止转弯的要求电脑鼠停止的弊端，可以节省一些时间，主要用在电脑鼠进行冲刺时，这时要求电脑鼠要以竟可能短的时间从起点到达终点，所以行进中转弯可以节省不少的时间。

静止转弯时，对两个电机设置走相同的步数，如当要转左转90°时，设置左电机向后走40步，右电机向前走40步。通过两个电机走的方位不同，来实现静止转弯，但静止转弯的缺点就是，在转弯前首先要让电机停止，然后再对电机