積木式機器人開發(fā)系統(tǒng)快速入門指南

1、積木式機器人開發(fā)系統(tǒng)快速入門指南3/181、組建萬能小車平臺，快速搭建出循跡車的平價只需6個螺絲,一部循跡運輸車已經(jīng)初具雛形啦！2、安裝尋跡傳感器尋跡傳感器乂叫灰度傳感器或者光電判讀器，分為對射式和反射式兩種，其中反射式尋跡傳感器是簡易機器人最常用的一種有源傳感器。在這里我們重點對其進行介紹，本教材中凡未加說明的均指反射式尋跡傳感器。尋跡傳感器的典型用途如下：積木式機器人開發(fā)系統(tǒng)快速入門指南（1）檢測表面特征：尋跡傳感器很適宜檢測場地或物體表面的顏色或其他標記特征。例如白紙上的黑線。（2）墻面跟蹤：墻面是連續(xù)的障礙物，精度比較高的尋跡傳感器能簡單地測量小級別的距離，就能讓機器人與墻面保持一定距

2、離行進、跟蹤墻面。為了減低環(huán)境光造成的影響，尋跡傳感器一般使用紅外線。尋跡傳感器的輸出分為模擬量和開關(guān)式兩種，本教材只介紹前者。它的原理是發(fā)光元件發(fā)出紅外線，接收元件檢測反射光，根據(jù)反射光的強弱，輸出由小到大的模擬電平。有一點要特別說明，尋跡傳感器的工作距離有限，如果反射物較遠，即使是白色物體，傳感器接收的反射光也會較弱，導(dǎo)致無法識別出白色。這點我們在今后的使用中應(yīng)該特別注意。當然，增大發(fā)光管的功率，工作距離也會相應(yīng)增大。一般來說，尋跡傳感器的工作距離較近。尋跡傳感器的接口線由三條線組成:黑色線（地線）;紅色線（電源線+5V）；黃色線（信號線）。接口線可連接于簡易機器人控制器的任何模擬端口。尋

3、跡傳感器與萬能小車平臺的接插方式如下：（圖中紅色積木為套裝中的“雙排高側(cè)孔”）需要注意的是，循跡傳感器和地面的距離不可太高，同時傳感器也不能摩擦到3/18積木式機器人開發(fā)系統(tǒng)快速入門指南地面，應(yīng)合理控制離地距3、將馬達模塊和傳感器連接到單片機控制器(ICU)ICU(IntegratedContrlUnit)集成控制單元守厲。"明。兒"安1 .基本介紹ICU是一個可編程控制器，是TegoYapp機器人開發(fā)系統(tǒng)的核心單元。ICU使用的微型控制器，是ATMEL系列的Megal6單片機。本質(zhì)上是單片機在執(zhí)行控制程序，通過Megal6的設(shè)備控制器來訪問ICU的輸入/輸出設(shè)備如按鈕、揚

4、聲器,LCD顯示屏。此外，各類傳感器可以連接到ICU輸入口，給控制程序提供輸入值，然后控制程序再驅(qū)動執(zhí)行器件（如電機等）。4/18積木式機器人開發(fā)系統(tǒng)快速入門指南從物理上看，ICU的內(nèi)部電路包括一塊印制電路板和9V電源、Megal6單片微型控制器、電機控制芯片、LCD液晶顯示屏和LCD控制驅(qū)動芯片、揚聲器，三個按鈕等通過電路板連接在一起。從邏輯結(jié)構(gòu)上說，ICU控制器可看作一臺低個人計算機，它通過一條內(nèi)部總線把處理器、存儲器和輸入/輸出設(shè)備連接起來。輸入斶出口都分配了確定的地址。每個設(shè)備包括兩部分:一部分是通過總線與設(shè)備連接的接口電路,另一部分是組成設(shè)備的機械裝置和電路元件。按鈕、LCD液晶屏、

5、揚聲器，傳感器和執(zhí)行器件都屬于設(shè)備。接口部份通常專指設(shè)備控制器，當然，設(shè)備與接口并沒有明顯的界線。在主機上編寫好程序后，可通過串口下載到ICU中。程序可用不同的開發(fā)環(huán)境來開發(fā)，如TegoYapp提供的圖形化開發(fā)工具：TegoYappExpress,程序既可以用圖形化語言也可用C語言來編寫，然后通過交叉編譯器生成Megal6的機器碼，通過由片內(nèi)ROM常駐程序提供的一個簡單協(xié)議下載到ICU中，常駐程序在上電和復(fù)位后就會自動運行。下載的程序運行后JCU的預(yù)置程序提供基本的I/O服務(wù)（如訪問LCD液晶屏），直接操作是通過與單片機的設(shè)備控制器和內(nèi)存分配的協(xié)調(diào)應(yīng)用實現(xiàn)的。液品顯示摸塊強大御門崩助內(nèi)宣發(fā)聲礴

6、口.標準的冰點陣 赤腐?？谂c和用，施疵得僚安季 得.也叫勸外二電是 :哥總5，怎弁名.電蹋a示燈二 i的標燈，支A磔管斑。說證于鄴煙也 我頌戶退過他叔網(wǎng)樹宓行 室卻誤噓為可能.Tegorapp ICU2 .外圍組件的連接規(guī)則根據(jù)不同的目標需求，我們會有選擇的使用不同的傳感器件。包括有減速馬達、碰撞傳感器、尋跡傳感器、發(fā)光組件、角度傳感器、溫度傳感器、紅外發(fā)送模塊、紅外接收模塊、紅外測距模塊、精確測距模塊和精確方位模塊等等。那么它們和ICU之間的連接是怎樣的呢？我們向大家介紹一下最基本的連接注意事項：每個外圍組件都有自己的連接線，分為三芯（黃、紅、黑排線）和四芯（藍、黃、紅、黑排線）2種，黑線均

7、為地線。注意黑線必須連接ICU插槽的外端（G端1如下圖所示：GV YXVGGVXYVO特提示：請嚴格遵守連接規(guī)則，隨意的插接將導(dǎo)致ICU和外圍組件的嚴重故障。我們可以從上圖看到：第一類數(shù)字端口，以DX（D1-D6y表示，它提供穩(wěn)定的5V電源，可以插接任何數(shù)字類的檢測模塊（只返回0、1值的）和輸出模塊等等，不建議接插大功率模塊（如馬達等）；第二類模擬端口，以Ax（A1-A4y表示，它提供穩(wěn)定的5V電源，可以插接任何傳感器（返回0-255的測量值）模塊和輸出模塊等等，它最主要的用途是接插模擬傳感器；第三類馬達端口,以Mx（M1-M27表示，它提供直接外部輸入的電源（或電池由于ICU可承受較高電壓，

8、所以此端口可接插大功率設(shè)備（如馬達等）；線槽上方的"G、V、X、Y"四個字母，其中"G指地線（必須連黑線）；V指電源（紅線）；"X"和Y指信號線（黃色和藍色線字母正下方的插針，應(yīng)當連接相應(yīng)顏色的接線。GVXYVG"ON/OFF”上面的圓形按鈕是電源開關(guān)。除了用于啟動機器人也用于下載程序，在您下載已經(jīng)編譯好的應(yīng)用程序時，當軟件提示等待硬件連接。時，按下此按鈕重新啟動電源即可進行程序下載。"PWR"上面是電源指示燈。正常狀態(tài)下，該燈為綠色，代表電源正常。若偶爾閃動紅色，表示電壓偶爾跌落到正常狀態(tài)以下，清檢查ICU正在執(zhí)

9、行的程序中是否有馬達高速正反轉(zhuǎn)的設(shè)置。若一直為紅色或者紅色頻繁閃動，表示電源不足，請準備更換電池或連接足夠功率的外接電源。COM上面是通冊旨示燈，當ICU有數(shù)據(jù)收發(fā)（如下載程序）時會閃動，表示通訊正常。線；電源ICU下方還有下載端口和電源插口，下載端口只能接插本開發(fā)系統(tǒng)提供的端口為圓形的插座孔，可以接插DC5.0V的電源插頭（內(nèi)正外負），7V-12V范圍均可以使用（注意：極性切勿相反！電壓切勿超限制！電源功率應(yīng)當足夠?。┤⒕幊毯拖螺d特別注意1、按默認的路徑和提示，安裝隨機光盤里的軟件安裝程序到您的電腦。2、只有安裝好軟件后，打開電腦桌面的“積木式機器人開發(fā)系統(tǒng)"軟件，用"

10、文件"一"打開"指令，找到光盤里的例程路徑中的后綴名為".RCU"的文件，才可以打開隨機光盤里的相關(guān)例子程序。3、打開例程，進行編譯。編譯是軟件將我們編寫的程序從圖形化語言轉(zhuǎn)換成單片機能識別的機器語言的過程。下載程序之前，一定要進行編譯。編譯的快捷鍵是F9。但是在我們初次使用軟件進行編譯時，軟件會提示你"找不到編譯器",之后會彈出一個編譯器的路徑提示框。這時你應(yīng)該選定提示框里的默認編譯器，點擊“打開”。執(zhí)行完上述操作后，軟件仍然會提示你"找不到編譯器"，不要理會，再次按F9鍵進行編譯，軟件就會正常執(zhí)行編譯

11、命令了。只有在出現(xiàn)編譯成功”字樣后，才能進行下載。4、下載程序到單片機編譯成功后，就可以進行程序的下載了。下載的快捷鍵是F10。將數(shù)據(jù)線的232串口連接電腦的232串口，將數(shù)據(jù)線的電話水晶頭插入控制器（ICU）的數(shù)據(jù)口，按下F10,軟件會彈出"等待數(shù)據(jù)連接"的字樣，這時按下ICU上的白色開關(guān)，軟件就會自動開始下載任務(wù)了。等下載完畢后，軟件界面的下載進程框會自動消失，這時關(guān)閉ICU上的白色開關(guān)，然后拔出KU上的數(shù)據(jù)線，下載步驟就完成了。5、重新按下ICU上的開關(guān)，單片機就能自動執(zhí)行剛剛下載的程序了。6、如何查找例程里的硬件信息?下面我們將通過一個實例來說明查找硬件信息的方法。

12、通過這個實例，您可以將以上各注意事項來進行對照。打開例程和查找硬件信息的步驟：一、打開軟件9/18點擊軟件界面的文件，選擇打開指令，這時會彈出瀏覽框，找到光盤里的例程"文件夾，找到相應(yīng)的程序（注意后綴名是".RCU的文件）。點選并打開這個RCU文件,軟件將打開該例子程序。積木式機器人開發(fā)系統(tǒng)快速入門指南13 / 18四、五、一»®®£0-(D9編譯和下載該例程后，還需要按例程的設(shè)計，將各個硬件和控制器對應(yīng)正確連. 丁加2匚（角圖便M段） “一孤剛塊）三“I火妨燈單模咫）JRAVTO.3外發(fā)射秘境J JF®mcr.以外也戲位俄

13、） jmSTMCF.紅外凝在戰(zhàn)） m.&光棧質(zhì)JU里烈里酸） 二帥呢或使塊）丁I配雙兀/愎光耳里佚切X JCMJAIL （RRlBttW） jeUCTOFC 曜常西? 蹌'u，由國馬過）Q'謝謝 _i0vmrm_喘度sffi拗初導(dǎo)人. I用領(lǐng)六、理用7徜0鈿n按儂艘后樗列 播度現(xiàn)貢希索瑞髏查找相應(yīng)的硬件信息：接，這樣控制器才能按例程設(shè)計的方式來運行。那么如何查找例程里的硬件信息呢？方法是這樣的：在例程界面，點擊"項目"，選擇"硬件信息"，軟件會彈出這個對話框：一敏魏京加畫M程破件褰子踹住用就：配制麴供口-is展你我們知道循跡車這個

14、實驗項目里要用到馬達和灰度傳感器，那么找到相應(yīng)的分類欄，就可以知道循跡車的2個馬達和2個灰度傳感器應(yīng)該連接控制器的哪個端口了。五、按照軟件指示的位置，正確地連接各個硬件。唯一需要特別指出的是“循跡車"和碰碰車例程里的右馬達積木式機器人開發(fā)系統(tǒng)快速入門指南,應(yīng)該和軟件提示的位置反過來連接，也就是連接在控制器M2端口的左邊，同時注意黑線靠邊。這點需要特別注意！“積木式機器人開發(fā)系統(tǒng)"軟件介紹TegoYappExpress又叫機器人快車，是賦予機器人思想的好工具，它采用圖形化的編程方式，比傳統(tǒng)的文本編程更加易學(xué)、易用、易讀、易懂，非常適合編程思維的培養(yǎng)。機器人快車采用基于工程C語

15、言的圖形化、模塊化的編程語言，全部功能模塊都使用圖標來表示，遵循自頂而下的編程邏輯思維過程。讀者只需簡單地拖放各個模塊圖標，繪制出流程圖，軟件平臺就能自動生成可視化C語言源代碼，幫助您輕松完成編程，快速掌握如何控制機器人。下面介紹一下TegoYappExpress的鄲出知識。一圖形化編程軟件界面和功能介紹打開軟件后，選擇新建一個圖形化程序,可以看到如下圖的界面了。其中：菜單欄：顯示機器人快車的快捷菜單工具欄：顯示機器人快車的快捷按鍵標簽欄：顯示所有編輯窗體的名稱，方便用戶在不同編輯窗體之間的切換模塊庫：顯示所有流程控制模塊、系統(tǒng)模塊和用戶自定義模塊主編輯窗口：顯示各個編輯窗體屬性、代碼、變量窗

16、口：顯示屬性、變量和C代碼的窗體輸出窗口：顯示編譯輸出信息文NWHtUBsOR(l>XAtti0«娛單產(chǎn)拖放圖標是機器人快車可視化編程的基礎(chǔ)，我們的編程思想就是通過流程圖來表現(xiàn)。而流程圖主要表現(xiàn)為圖標、圖標間的連綴口參數(shù)設(shè)置。我們可以從模塊庫中拖動各類圖標到編輯區(qū),然后用線把編輯區(qū)里的圖標按照一定的邏輯順序連起來，從而實現(xiàn)自己的編程思想。同時，代碼區(qū)將顯示與編程區(qū)中已連線圖標對應(yīng)的C語言代碼。機器人快車的工具欄包含23個快捷按鍵，如下表：圖標說明新建創(chuàng)建新的應(yīng)用程序或函數(shù),可以是圖形化的或者c語言代碼。7開打開以前所創(chuàng)建的應(yīng)用程序或函數(shù)。保存H保存當前編輯窗體的內(nèi)容。剪切X把選中的圖標或線剪切到剪貼板。復(fù)制哈把選中的圖標或線拷貝到剪貼板。粘貼把剪貼板中拷貝的圖標或線粘貼到當前編輯窗體中。刪除把選中的圖標或線刪除掉。撤消取消剛做的操作。重做再做一次同樣的操作。13 / 18積木式機器人開發(fā)系統(tǒng)快速入門指南自動圉圣工具於根據(jù)鼠標不同的位置，自動處于相應(yīng)的狀態(tài)，此值為默認。僻*在圖形編輯區(qū)，鼠標處于選擇狀態(tài)。連線在圖形編輯區(qū)，鼠標處于連線操作