大學(xué)生電子仿真實訓(xùn)、課程設(shè)計 報告.doc

北京聯(lián)合大學(xué)實驗（實習(xí)、實訓(xùn)）報告課程（項目）名稱： 電子仿真實訓(xùn) 學(xué) 院：北聯(lián)大特教院 專 業(yè)：計算機(jī)應(yīng)用技術(shù) 班 級：200906124301 學(xué) 號： 姓 名： 成 績： 2011年12月19日1、 摘要計算機(jī)仿真是一門利用計算機(jī)軟件模擬實際環(huán)境進(jìn)行科學(xué)實驗的技術(shù)。它具有經(jīng)濟(jì)、可靠、靈活、安全、實用、可反復(fù)使用的優(yōu)點。它已成為對許多復(fù)雜系統(tǒng)（工程、非工程）進(jìn)行分析、設(shè)計、實驗、評估的必不可少的手段。本次計算機(jī)仿真實訓(xùn)課，選擇用通用機(jī)器人軟件、競賽用器人（四輪驅(qū)動車）進(jìn)行機(jī)器人走迷宮遇到黑色線停止的過程（原題是遇到火源滅火，由于機(jī)房內(nèi)部不能有明火，因此改為遇到黑色線停止），在實際應(yīng)用中，機(jī)器人滅火設(shè)備可以很好的幫助搜救員完成搜救任務(wù)，提高搜救工作效率。而在科學(xué)實驗室中，利用機(jī)器人走迷宮做研究也很常見。本次通用機(jī)器人仿真實訓(xùn)課就是要模擬類似的場景，完成實驗任務(wù)。2、 研究方法在實驗過程中我們需要用到計算機(jī)，“通用機(jī)器人”軟件，競賽用機(jī)器人（四輪驅(qū)動車），數(shù)據(jù)傳輸線。我們需要給機(jī)器人配置光敏傳感器，來判斷地面的顏色，使之能夠?qū)崿F(xiàn)遇到黑色線停止。還需要配置紅外傳感器，來判斷前方是否有障礙物，使之能夠?qū)崿F(xiàn)自動避障的功能。光敏傳感器光敏傳感器是最常見的傳感器之一。它的敏感波長在可見光波長附近，包括紅外線波長和紫外線波長。光傳感器不只局限于對光的探測，它還可以作為探測元件組成其他傳感器，對許多非電量進(jìn)行檢測，只要將這些非電量轉(zhuǎn)換為光信號的變化即可。紅外傳感器是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)出來的物理效應(yīng)探測紅外輻射的傳感器，多數(shù)情況下是利用這種相互作用所呈現(xiàn)出的電學(xué)效應(yīng)。此類探測器可分為光子探測器和熱敏感探測器兩大類型。而在實驗中我們所用到的是光子探測器?？梢哉f光敏傳感器和紅外傳感器相當(dāng)于機(jī)器人的眼睛，幫助機(jī)器人辨別光線的明暗、色彩的變化，以及周圍環(huán)境的大致信息，比如：前方是否有障礙物、前方色彩明暗等等。3、 方案設(shè)計和工作原理（1） 配置場地打開通用機(jī)器人軟件，標(biāo)題欄菜單“設(shè)置”“設(shè)計場地”，繪制場地如下圖所示：需要注意的是，黑直線默認(rèn)寬度為0.05，需要手動更改寬度為0.1。更改方法：選擇已畫好的黑直線，選擇標(biāo)題欄的“窗口屬性”，彈出對話框，選擇“元件屬性”對話框，在“粗細(xì)”一欄將數(shù)值更改為0.1即可。更改黑直線粗細(xì)的目的是增強(qiáng)傳感器識別度。然后點擊“保存”，保存好場地設(shè)計文件，為了在后面的編程和配置機(jī)器人的過程中，不與其它文件發(fā)生混淆，將此實訓(xùn)單獨(dú)建立一個文件夾保存這次試驗用的場地文件（.fld）、機(jī)器人配置文件（.set）和程序文件（.bas）。（2） 配置機(jī)器人標(biāo)題欄菜單“設(shè)置”“配置機(jī)器人”在打開的機(jī)器人配置界面中選擇“打開車體”，在自己的安裝目錄中選擇一個機(jī)器人車體，然后為機(jī)器人添加紅外傳感器和光敏傳感器，紅外傳感器于左右側(cè)和正前方各放置一個，光敏傳感器放置于機(jī)器人正前方兩端。如下圖所示：然后為傳感器設(shè)置安裝端口，機(jī)器人共有16個雙向的I/O（輸入輸出端）口，打開和關(guān)閉不同的I/O（輸入輸出端）口，機(jī)器人會有不同的反應(yīng)。端口和各功能匹配如下：功能I/O值為0值為1左電機(jī)正轉(zhuǎn)PIN0關(guān)開左電機(jī)反轉(zhuǎn)PIN1關(guān)開右電機(jī)正轉(zhuǎn)PIN2關(guān)開右電機(jī)反轉(zhuǎn)PIN3關(guān)開調(diào)制脈沖PIN4關(guān)開前紅外線傳感器PIN5發(fā)現(xiàn)避障沒有發(fā)現(xiàn)避障左紅外線傳感器PIN6發(fā)現(xiàn)避障沒有發(fā)現(xiàn)避障右紅外線傳感器PIN7發(fā)現(xiàn)避障沒有發(fā)現(xiàn)避障左光敏傳感器PIN14淺顏色（白色）深顏色（黑色）右光敏傳感器PIN15淺顏色（白色）深顏色（黑色）根據(jù)上面的表格，我們要為傳感器配置“安裝端口”，配制方法如下：選擇已配置好的傳感器，點擊標(biāo)題欄“窗口屬性”選項，彈出對話框“傳感器屬性”，在“安裝端口”輸入相應(yīng)的數(shù)值。如下圖所示：（3） 設(shè)計流程圖非本次實訓(xùn)重點，由于期末考試時卷面已寫過，故不再做累述。只要知道這一步在開始一個新的仿真設(shè)計的時候必不可少就行了。（4） 編寫QBasic語言程序代碼編寫程序代碼如下：dirb0=%11100000dirb1=%11110000pinb0=0pinb1=0pin9=0li:if pin14=1 and pin15=1 then if pin5=0 then rt1if pin5=1 then rt2goto lirt1:if pin6=0 and pin7=0 thenpinb0=%00011001pause 200if pin6=1 and pin7=0 thenpinb0=%00011001pause 200if pin6=0 and pin7=1 thenpinb0=%00010110pause 200if pin6=1 and pin7=1 thenpinb0=%00010110pause 200end ifend ifend ifend ifgoto lirt2:if pin6=0 and pin7=0 thenpinb0=%00010101pause 1if pin6=1 and pin7=0 thenpinb0=%00011001pause 200if pin6=0 and pin7=1 thenpinb0=%00010110pause 200if pin6=1 and pin7=1 thenpinb0=%00010101pause 1end ifend ifend ifend ifgoto lipause 10elsepin9=1pinb0=0end ifgoto li（5） 調(diào)試機(jī)器人所有的工作做完之后，我們要對機(jī)器人進(jìn)行“仿真”模擬，在計算機(jī)上嘗試運(yùn)行。1. 通用機(jī)器人軟件界面“設(shè)置”“仿真設(shè)置”“使用空白場地”前的勾選抹掉，然后選擇相應(yīng)的場地和機(jī)器人點擊“確定”2. 點擊按鈕，試運(yùn)行程序點擊試運(yùn)行，如果在運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題，點擊“關(guān)閉”后返回主界面修改程序或者機(jī)器人配置、場地配置。如果沒有問題就可以下傳到競賽機(jī)器人（四輪驅(qū)動車）了，使用傳輸線連接主機(jī)和競賽機(jī)器人（四輪驅(qū)動車），確認(rèn)傳輸線連接好后，選擇主界面“運(yùn)行”“連接機(jī)器人”或者點擊按鈕，彈出對話框：此時打開競賽機(jī)器人（四輪驅(qū)動車）的開關(guān)，可以看到“下傳”按鈕變?yōu)榭牲c擊狀態(tài)，點擊“下傳”即可將程序傳入競賽機(jī)器人（四輪驅(qū)動車），下傳成功后，屏幕上出現(xiàn)“程序下傳正確”的提示，如下圖：單擊按鈕，完成程序下傳。4、 調(diào)試和問題分析在做本次實訓(xùn)的過程中出現(xiàn)過三次問題：第一次是編好程序代碼之后進(jìn)行“仿真”模擬，發(fā)現(xiàn)競賽機(jī)器人（四輪驅(qū)動車）遇到黑色線并不停止，而是直接向前開，檢查了程序代碼，并沒有發(fā)現(xiàn)任何問題，后來經(jīng)同學(xué)提示，又檢查了一下機(jī)器人配置，發(fā)現(xiàn)光敏傳感器安裝端口填寫錯誤，修改正確后，程序運(yùn)行成功。由此總結(jié)當(dāng)“仿真”模擬出現(xiàn)問題的時候，僅僅檢查代碼是不夠的，它也可能是由于機(jī)器人或者場地配置不正確而出現(xiàn)的問題，所以一旦出現(xiàn)錯誤，優(yōu)先檢查代碼（因為這個出錯的可能性最高），其次還要檢查場地文件（.fld）、機(jī)器人配置文件（.set）。第二次是程序編寫之后下傳到競賽機(jī)器人（四輪驅(qū)動車）時，發(fā)現(xiàn)競賽機(jī)器人（四輪驅(qū)動車）遇到障礙后不能很好的避障，轉(zhuǎn)彎幅度過小，總是要轉(zhuǎn)好幾次才能避開障礙。這個問題主要是因為程序代碼的pause數(shù)值過小，這個問題在計算機(jī)“仿真”的過程中難以發(fā)現(xiàn)，究竟設(shè)置pause的數(shù)值為多少比較合適還需要自己不斷修改嘗試，最終我將pause數(shù)值定到200，下傳到競賽機(jī)器人（四輪驅(qū)動車）后發(fā)現(xiàn)可以成功避障了。第三次是在下傳過程中出現(xiàn)錯誤提示對話框，顯示“下傳失敗”，重新檢查了一下主機(jī)和競賽機(jī)器人（四輪驅(qū)動車），并沒有問題，我將數(shù)據(jù)線重新插拔了一下，然后再啟動競賽機(jī)器人（四輪驅(qū)動車）開關(guān)，顯示下傳成功。這個應(yīng)該是因為數(shù)據(jù)線接觸不良的緣故產(chǎn)生的問題。所以傳輸數(shù)據(jù)的時候要仔細(xì)檢查數(shù)據(jù)線是否插牢。5、 實驗總結(jié)（心得體會）通過本次實訓(xùn)，初步了解了機(jī)器人仿真技術(shù)的實際運(yùn)用。在做這個實訓(xùn)的時候，覺得機(jī)器人仿真的模擬性還是非常高的，它可以極大的縮減開發(fā)經(jīng)費(fèi)以及開發(fā)的繁復(fù)程度，是一項有實用價值的項目。另外，在做仿真設(shè)計的時候一定要有足夠的耐心，因為不同的程序?qū)?yīng)不同的場地和機(jī)器人配置，很難一次性就成功，很多的時候還是需要反復(fù)調(diào)試、修改最終才能有一個比較滿意的結(jié)果。往往編程的時候少打一個零或者做機(jī)器人配置的時候忘記添加好安裝端口號這樣的小問題，對機(jī)器人最終運(yùn)行結(jié)果的影響都是很大的。最后感受比較深的是我們初學(xué)者往往都容易忽視編寫流程圖的重要性。其實，現(xiàn)在我們學(xué)習(xí)的內(nèi)容還非常淺，僅僅編寫過前進(jìn)、后退、左右轉(zhuǎn)、避障、停止等等幾個簡單動作的QBasic代碼，尚