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正文內(nèi)容

基于avr單片機的迷宮機器人設(shè)計畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2025-06-20 01:20 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 電機驅(qū)動電路 14 主電路 該主電路主要完成電源的電壓穩(wěn)壓到 5V,供給單片機最小系統(tǒng),光電開關(guān),驅(qū)動的電源直接由電源電池供給,來驅(qū)動電機,光電開關(guān)檢測傳回來的信息共 CPU 處理后來控制電機,從而控制電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向,使小車快到達目的地。 圖 36 主電路 示意圖 7805 供電模塊 傳感器模塊 主控電路模塊 L285n 驅(qū)動模塊 電機 供電 供電 供電 供電 主電源 變壓 15 第四章 主程序設(shè)計 程序是一臺機器得以正常運行 的靈魂,是為實現(xiàn)特定目標(biāo)或解決特定問題而用計算機語言 編寫的命令序列的集合。為實現(xiàn)預(yù)期目的 , 而進行操作的一系列語句和指令。 程序就是為使機器人計算機執(zhí)行一個或多個操作,或執(zhí)行某一任務(wù),按序設(shè)計的 計算機指令 的集合。 主程序 因為迷宮分為 8*8=64 個方格,所以很直觀地可以想到用 兩個變量來存儲 迷宮的信息, 一個變量存儲橫軸信息,另一個變量存儲縱軸信息 , 也就是一種坐標(biāo)的思維法,把 迷宮的一個角落定為坐標(biāo)原點,橫軸為 X 軸,縱軸為 Y 軸, 如圖 41 所示。原點所在角所對應(yīng)到角的坐標(biāo)也就是( 8, 8)。迷宮小車要到達的目的地就是坐標(biāo)為( 4, 4)的點,也就是讓小車在迷宮中行駛的過程中讓它無限的趨近坐標(biāo)為( 4, 4)的點。因此有了這樣的一種想法,在算法中定義兩個變量 X 和 Y 來分別確定小車的位置,在小車行駛途中,當(dāng)小車橫向行駛一格, “X”就自加 “1” ,小車縱向行駛一格,“Y”就 自加 “1”,同理小車橫向倒退一格, “X”就自減 “1”,小車縱向倒退一格, “Y”就自減 “1” ,在每一個岔路口的坐標(biāo)自都需要入棧 ,當(dāng)小車選擇的其中一條路行不通的時候,小車需要回到岔路口,然后坐標(biāo)值出棧,選擇沒有走過的另一條路,通過這種想法讓小車無限的趨近迷宮的中心。 設(shè)計出程序見附錄。 41 迷宮坐標(biāo)圖 16 根據(jù)以上思路程序流程圖,如圖 42 所示。 開始 初始化 檢測墻壁信息 是 否 岔 路 坐標(biāo)出棧 繼續(xù)前進 后退 做出選擇 坐標(biāo)入棧 是 否 終 點 是否無 路 結(jié)束 繼續(xù)前進 是 是 否 否 是 否 42 程序流程圖 17 尋路算法的兩個關(guān)鍵點 第一,在岔路口的轉(zhuǎn)彎策略以及小車運行的穩(wěn)定性,轉(zhuǎn)彎的策略一定程度上決定了從小車開始運行到找到終點的時間長短。良好的轉(zhuǎn)彎尋路策略可以大量減少不必要的尋路時間,用較高的效率尋找到終點。小車運行的穩(wěn)定 性對于尋路過程也十分重要,如果小車運行時姿態(tài)不穩(wěn) 就不能正確檢測 擋板, 傳回來的信息就不能確定小車是前進還是后退,是橫向行駛還是縱向行駛,或者 電機就會空轉(zhuǎn)一段時間,那么統(tǒng)計的數(shù)據(jù)就整個亂掉了,很有可能造成算法崩潰, X 和 Y 的值就有可能是無限的自加或 自減, 所以小車的行進和轉(zhuǎn)彎的過程一定要在 硬件和 軟件 兩 方面都調(diào)節(jié)到最穩(wěn)定的狀態(tài),然后再開始設(shè)計后續(xù)的算法。 第二,正確使用堆棧, 在行駛過程中小車會遇到很多的岔路口, 整個選路算法中就 會 有 大量地使用堆棧的入棧和出棧操作,如果對入棧和出棧的條件判斷不正確,有可能造成數(shù)據(jù)紊亂,整 個算法就崩潰了, 最好是做一個顯示電路,來正確顯示坐標(biāo)的入棧和出棧的值,在哪里發(fā)現(xiàn)錯誤就 去找這 里的程序,這樣就能一目了然 , 并且不易出錯,也不會影響到別的地方的程序, 直到整個尋路算法穩(wěn)定為止。 18 第 五 章 結(jié)論 與展望 經(jīng)過為期 兩 個半月的時間,從設(shè)計到制作以及后期的調(diào)試并完成 ,迷宮機器人終于經(jīng)測 試達到了預(yù)期的目標(biāo),完成了相應(yīng)的功能,如下為迷宮機器人的實物圖 51所示。 圖 51 迷宮機器人前 視 圖 19 圖 52 迷宮機器人頂部 視 圖 20 圖 53 迷宮機器人側(cè)面 視 圖 迷宮機器人雖小但靈活快 速,涉 及的知識很豐富,經(jīng)過反復(fù)調(diào)試與修改,最后終于做出來了。一路走來 ,經(jīng)歷了很多,遇到許多困難,很是坎坷,不經(jīng)歷風(fēng)雨,怎能見彩虹。只有在不斷吸取教訓(xùn)的過程中堅持下來才會學(xué)到更多的知識,對知識的理解更加深刻,為未來的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ),下面 對本次設(shè)計作以下 簡單總結(jié)。 結(jié)論 通過選擇 AVR 單片機作為 迷宮機器人的 控制核心,選擇 L285n 作為電機驅(qū)動等,設(shè)計出了完善的硬件電路, 創(chuàng)新出坐標(biāo)算法, 并應(yīng) 用傳感器 技術(shù) 電機控制技術(shù)對機器人 進行控制,完成了 硬件設(shè)計和 軟件編寫并進行系統(tǒng)調(diào)試 [10]。實現(xiàn)了 機器人自主走出迷 宮基本要求 ,并能夠精確 在迷宮中定位 , 準(zhǔn)確無誤地到達指定位置。 21 應(yīng)用這套設(shè)計方案對 迷宮機器人 進行控制,不僅簡化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu),降低了硬件成本,而且 提出了一種全新算法, 對 機器人 控制精確,穩(wěn) 定度 高,在實際應(yīng)可應(yīng)用于搜救 ,此設(shè)計方案具有合理性和可行性。 展望 經(jīng)過我的不斷努力 ,從設(shè)計到制作以及后期的調(diào)試并完成 ,迷宮機器人終于經(jīng)測試達到了預(yù)期的目標(biāo),完成了相應(yīng) 的功能,在此設(shè)計中我 設(shè)計 的這種坐標(biāo)值算法還能用的實際生活中,地球現(xiàn)在已進入地殼的活躍期,經(jīng)常發(fā)生地震,地震后的搜救工作是關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié),能否在生命的 黃金時間內(nèi)搜救到幸存者是搜救工作的一大難題,因此根據(jù)本設(shè)計的迷宮機器人的算法,可以應(yīng)用的時間的就搜救機器人上,如果要讓一個搜救機器人是一個復(fù)雜的環(huán)境中去搜 救,只要給機器人輸入起始坐標(biāo)和重點坐標(biāo),讓后吧機器人放在起點,它 就會在復(fù)雜的場所 發(fā)現(xiàn)傷者 ,并 找到出口 。 22 參考文獻 [1] 張國良 ,敬斌 ,劉延飛 ,熊磊 .自主移動機器人設(shè)計與制作 [M ]. 西安 :西安交通大學(xué)出版社 ,2020:4658. [2] 劉錦波 ,張承慧 .電機與拖 動 [M ].北京 :清華大學(xué)出版社 ,2020:126130. [3] 張毅剛 ,彭喜元 .單片機原 理與應(yīng)用設(shè)計 [M].北京 :北京市海淀區(qū)四季青印刷廠 ,2020:2628. [4] 丁元杰 .單片微機原理及應(yīng)用 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,2020:7679. [5] 劉愛華 ,滿寶元 .傳感器原理與應(yīng)用技術(shù) .北京 :人民郵電出版社 ,2020:6367. [6] 石磊 ,張國強 .Altium Designer 中文版電路設(shè) [M ].北京 :清華大學(xué)出版社 ,2020:214250. [7] 謝龍漢 ,魯力 ,張桂東 .Altium 原理圖與 PCB 設(shè)計及仿真 [M ].電子工業(yè) 出版社 ,2020:728. [8] 張偉 ,蔣亮 ,Protel 99SE 實用教程 .人民郵電出版社 ,2020:3640. [9] 張華宇 ,謝鳳芹 ,李躍輝 .AVR 單片機基礎(chǔ)與實例進階 .北京 :清華大學(xué)出版社 ,2020:4658. [10] Nieva TM, ceptual model for remote data acquisition system[M].COMPUTERS IN INDUSTRY,2002:4446. 23 謝 辭 通過此次的論文,我學(xué)到了很多知識,跨越了傳統(tǒng)方式下的教與學(xué) 的體制束縛,在論文的寫作過程中,通過查資料和搜集有關(guān)的參考文獻,培養(yǎng)了自學(xué) 能力、動手能力和創(chuàng)新精神。在論文的寫作過程中也學(xué)到了做任何事情所要有的耐心 和心態(tài),首先做學(xué)問要 兢兢業(yè)業(yè) , 來不得半點馬虎, 對于 在解決實際問題過程中出現(xiàn)的任何漏洞 和偏差都不要輕視,要通過正確的途徑去解決, 不能走捷徑,在做事情的過程中要有恒心 和毅力,不要一遇到困難就 退縮 , 在哪里跌倒就要從哪里爬起來,只有這樣堅持下去就可以找到出路 ,解決問題。而且要學(xué)會與人合作 的能力 , 多向別人請教, 這樣做起事情來 的效 。 率就會 以事倍功半。 論文得以完成,最要感謝 的是王志勇老師,因為論文是在王志勇 老師的悉心指導(dǎo)下完成的 , 他指引我論文的寫作方向和架構(gòu),并對本論文初稿進行逐字批閱,指正其中誤謬之處,使我有了思考的方向,他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪,他的嚴(yán)謹(jǐn)細致、一絲不茍的作風(fēng),將一直是我以后的工作和學(xué)習(xí)中的榜樣。 再 次感謝大學(xué)里所有幫助過我并給我鼓勵的老師,同學(xué)和朋友,謝謝你們 ! 24 附錄 主程序 include define uint unsigned int define uchar unsigned char void motor(int left,int right)//電機的控制程序 void main() { int X=0, Y=0, a=0,b=0//初始化程序 DDRA=0x00。 PORTA=0xFF。//配置為帶有上拉的輸入 DDRB=0XFF。 DDRC=0x00。 PORTC=0xFF。//口配置成帶有上拉的輸入 DDRD=0XF0。 PORTD=0xF0。 TCCR1A=0Xf1。 TCCR1B=0X0B。 while(1) { while(PINA0) { X++。//橫軸前進一格 void motor(int left,int right) } while(PINA1) 25 { Y++。//縱向前進一格 void motor(int left,int right) } while(PINA2) { X。//橫軸退一格 void motor(int left,int right) } while(PINA3) { Y。//縱軸退一格 void motor(int left,int right) } while(PINA4)//岔路口坐標(biāo)的坐標(biāo)保存下來 { a=X。 b=Y。 void motor(int left,int right) } if(X=4)//判斷是否到達迷宮中心,及坐標(biāo)為( 0, 0)的點 { void motor(int left,int right) if(Y=4) { void motor(int left,int right) } } } 26 項 目 經(jīng) 理項 目 副 經(jīng) 理 項 目 總 工 質(zhì) 安 總 監(jiān)工程管理部物資管理部技術(shù)管理部檢測試驗室質(zhì)安管理部監(jiān) 督 工 程 管 理部 、 物 資 管 理部 、 檢 測 試 驗 室現(xiàn) 場 質(zhì) 檢 員 、 施 工 員施 工 班 組 3N7N承 承 承 承 承 承 承承 承3S7S承 承 承 承 承 承承 承 承3N7N承 承 承 承 承 承 承承 承 承 承3S7S承 承 承 承 承 承承 承 承 承 承3N7N承 承 承 承 承 承 承承 承3S7S承 承 承 承 承 承承 承 承3N7N承 承 承 承 承 承 3S7S承 承 承 承 承 承3N7N承 承 承 承 承 承 承承 承 承 承3S7S承 承 承 承 承 承承 承 承 承 承3N7N承 承 承 承 承 承 承承 承 承3S7S承 承 承 承 承 承承 承 承 承3N7N承 3S7S承 承 承承 承 承3N7N承 承 承 承 承 承 3S7S承 承 承 承 承 承e39。 d39。A(萬kWh)shg1Pshg1PshfPb b39。tjA shfP39。ae39。cdPq 9JWKf wvGt YM*Jgamp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 UE9aQ@Gn8xp$Ramp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQc@UE%amp。 qYp@Eh5pDx2zVkumamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。MuWFA5uxY7J
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