基于STM32的三阶魔方还原系统的实现包晓伟，郭伟，李利旺，李兴宇，谭立东**（辽宁工程技术大学电子与信息工程学院，葫芦岛125105）510摘要：作为集算法、控制、通信为一体的研究课题，较为复杂但具有很强趣味性的解魔方系统已经受到很多研究学者的关注。论文设计的基于STM32微控制器的三阶魔方还原系统，在计算机上利用C++Builder设计上位机人机界面，在单片机中编写下位机程序，上位机与下位机通过串口通信，再由单片机驱动执行机构。论文采用层先算法，通过实际应用验证了其可以将任意打乱的魔方还原，同时分析得出了这种算法的优点是只需要输入魔方任意初始状态的颜色分布，就可以产生将魔方还原的完整调整方式和数据，公式较少，易于搭建机械结构进行整体实现，可以在较大程度上节省制作成本。关键词：计算机应用；解魔方系统；层先法；STM32单片机中图分类号：TP36815thesystemtoachievethereductionofthird-ordercubebasedonSTM32BAOXiaowei,GUOWei,LILiwang,LIXingyu,TANLidong(SchoolofElectronicandInformationEngineering,LiaoningTechnicalUniversity,Huludao2025303540125105)Abstract:Inmodernsocity,theresearchtopicsaboutalgorithms,control,communicationsbecomemoreandmorepopular,somanyresearchershavebeenconcernedaboutthecomplexbuthighlyinterestingsolutionofcubesystem.Inthispaper,itdesignsasystemtoachievethereductionofthird-ordercubebasedonSTM32microcontroller.Specificstepsareasfollows:first,itdesignahumanmachineinterfaceonthecomputerwiththeC++Builder,thenprogramminginMCU,nextPCviaserialcommunicationwithmicrocontrollerandtransferdata,andthenexecutedbythemicrocontrollerdrivemechanism.ItusesCengXianalgorithm,becausetheadvantageofthismethodisthatpeopleonlyneedtoenteranarbitraryinitialstateofthecubecolordistribution,thesystemcanautomaticallyrestorethecube,meanwhileitiseasytosetupmachinerytoachievetheoverallstructure,thusitcansavethemanufacturingcosttothemaximumextent.Keywords:ComputerApplications;CubeSystem;CengXianAlgorithm;STM32Microcontroller0引言魔方作为世界三大智力玩具之一，解魔方已经被人们视为一种极具挑战力的活动，它考验着人的脑力、反应速度、手速等综合能力[1]。魔方有二阶、三阶、四阶、高阶之分，二阶魔方还原较为简单，四阶、高阶的还原工作非常复杂，因此它考验着人的脑力，目前主要以三阶魔方为大部分人群所接受；在深入了解魔方的还原、解算过程中，我们可以发现解魔方是有方法、有公式、有规律可循的，因此它考验着人的反应速度；在熟练掌握魔方公式的基础上，再加强手速的训练，就可以快速地将打乱的魔方还原。目前，魔方的还原算法有层先法、棱先法、CFOP算法等等。本论文仅对基础的经典算法层先法编写可执行软件验证算法的正确性；并且结合微控制器，在计算机上编写人机界面，让计算机与微控制器之间进行通信和数据传输，由微控制器驱动执行机构，将魔方还原，从而利用硬件来验证该算法的可实现性。作者简介：包晓伟（1991-），男，本科在读，通信与信息系统通信联系人：郭伟（1977-），女，讲师，信号与信息系统.guowei.77@163.com-1-1层先算法设计455055601.1层先法思路层先法，顾名思义，就是将魔方分为三层：底层、中层和顶层，一层一层地解魔方。本算法一共有7个步骤：底部十字：选一个颜色面作为顶层，用作基准，将底层架成一个十字，是底层四个棱块正确复原的过程；底角还原：复原魔方第一层四个角块；中棱还原：复原魔方中层四个棱块；顶面十字：将顶层架成十字，保证顶层四个棱块的顶面颜色和顶层中心块颜色相同；顶角面位：将魔方四个顶角的顶面色全部调至顶面；顶角还原：将魔方面位四个顶角的其他两面颜色调至和对应面的中心块颜色相同；顶棱还原：将魔方已经面位的四个顶棱的另一面的颜色调至和所在的另四个面的中心块颜色相同。至此，魔方还原的工作已经完成。所以根据这些步骤，再利用解算过程中出现不同情况利用不同的公式，就可以设计出魔方的解...