基礎(chǔ)機(jī)器人制作與編程（第3版） 課件全套 第1-9 機(jī)器人的大腦及編程軟件的安裝與使用-機(jī)器人競(jìng)賽

基礎(chǔ)機(jī)器人制作與編程(第3版)第1講機(jī)器人的大腦及編程軟件的安裝與使用“十三五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材BasicDuino微控制器簡(jiǎn)介01如圖1.1所示為一塊BasicDuino微控制器。實(shí)際上，一塊BasicDuino微控制器就是一個(gè)很小的計(jì)算機(jī)。BasicDuino微控制器簡(jiǎn)介直流電源接口BasicDuino微控制器在工作時(shí)必須有電源電源可以是6V2A的電源適配器或者電池組，通過直流電源接口給微控制器供電。BasicDuino微控制器通過USB接口和一條USB電纜與計(jì)算機(jī)連接，借助計(jì)算機(jī)來為微控制器編寫程序。USB接口BasicDuino微控制器簡(jiǎn)介復(fù)位鍵按下復(fù)位鍵，BasicDuino微控制器中的程序會(huì)重新開始執(zhí)行。三擋電源開關(guān)用來打開BasicDuino微控制器的電源，打開后電源指示燈會(huì)亮。三檔電源開關(guān)任務(wù)一獲得軟件1.1獲得軟件你將需要一臺(tái)計(jì)算機(jī)來運(yùn)行BASICStamp編輯器軟件，要求如下：采用Windows98及以上操作系統(tǒng)。具有USB接口。配有光驅(qū)或能連接至互聯(lián)網(wǎng)，兩者兼有最好。計(jì)算機(jī)需求1.1獲得軟件操作步驟如下。1、通過瀏覽器訪問網(wǎng)站。2、用鼠標(biāo)單擊“Downloads”菜單，顯示選項(xiàng)。3、用鼠標(biāo)單擊“BASICStamp”選項(xiàng)。4、進(jìn)入BASICStamp下載界面后，將發(fā)現(xiàn)有20或更高版本的編輯器軟件可供下載。5、單擊下載圖標(biāo)，如圖1.2所示，下載圖標(biāo)像一個(gè)文件夾一樣，其左邊的描述為“BASICStampWindowsEditorversion2.3.1(4.3MB)”。下載軟件1.1獲得軟件5、“文件下載”對(duì)話如圖13所示，單擊“保存”按鈕將文件保存到硬盤中。6、如圖1.4所示為“另存為”對(duì)話框?？梢杂谩氨４嬖凇眳^(qū)域?yàn)g覽你的計(jì)算機(jī)硬盤，選擇一個(gè)理想的存儲(chǔ)文件的位置。下載軟件1.1獲得軟件7、選定下載文件的保存位置后，單擊“保存”按鈕。8、當(dāng)下載BASICStamp編輯器安裝程序時(shí)(如圖15所示)需要等待一會(huì)兒。如果使用周制解調(diào)器，則下載BASICStamp

編輯器安裝程序可能需要一點(diǎn)時(shí)間。9、下載完成后，出現(xiàn)如圖1.6所示的對(duì)話框，此時(shí)可以直接跳到任務(wù)2安裝軟件。下載軟件任務(wù)二安裝軟件1.2安裝軟件一步一步進(jìn)行軟件安裝如果BASICStamp編器安裝程序是從網(wǎng)站上下的，則在下完成后單擊窗口中的“運(yùn)行”按鈕，如圖1.9所示。如果是從光盤中安裝的，則單擊“Instal1”按鈕，如圖1.10所示。1.2安裝軟件一步一步進(jìn)行軟件安裝3、當(dāng)BASICStamp編輯器安裝向?qū)Т翱诖蜷_后，單擊“Next”按鈕，如圖1.11所示。4、安裝類型選擇“Complete”(完全安裝)單選，如圖1.12所示。單“Next”按鈕行下一步。5、當(dāng)安裝向?qū)崾尽癛eadytoInstalltheProgram”時(shí)，單擊“Instal1”按鈕開始安裝，如圖1.13所示。6、當(dāng)安裝向?qū)崾尽癇ASICStampEditorv2.3.1nstallationCompleted”(編輯器安裝順利完成)時(shí)，單擊“Fimish”按鈕結(jié)束安裝，如圖1.14所示。任務(wù)三硬件安裝1.3硬件安裝BasicDuino微控制器需要連接電源以便運(yùn)行，同時(shí)也需要連接到計(jì)算機(jī)上以便編程。以上接線完成后，就可以用編輯器軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試了。任務(wù)四你的第一個(gè)程序1.4你的第一個(gè)程序?qū)⒃摾梯斎隑ASICStamp編輯器。許多代碼可通過單擊工具欄中的按鈕自動(dòng)生成，其他的則需要通過鍵盤輸入。一個(gè)簡(jiǎn)潔的顯示程序框?qū)@示從計(jì)算機(jī)下載程序到BasicDuino微控制器的進(jìn)度過程下載完成后將顯示調(diào)試終端界面，如圖1.22所示。例程：HelloBoeBot.bs21.4你的第一個(gè)程序例程中最前面的兩行代碼是注釋。注釋在程序執(zhí)行過程中會(huì)被忽略，因?yàn)樽⑨屖菫榱私o人閱讀的，不是給微控制器閱讀的。在PBASIC語(yǔ)言中，所有以右單引號(hào)開始的語(yǔ)句在執(zhí)行時(shí)都會(huì)被認(rèn)為是注釋。下面的第一句注釋告訴讀者該例程的文件名是什么；第二句注釋是一句簡(jiǎn)單的單句描述，說明程序是做什么的。HelloBoeBotbs2是如何使BasicDuino微控制器工作的任務(wù)五查詢指令1.5查詢指令1、在BASICStamp編輯器中，單擊“Help”菜單項(xiàng)，然后選擇“Index”選項(xiàng)，如圖1.27所示。2、在“鍵入要查找的關(guān)鍵字”文本框中輸入指令“DEBUG”，如圖1.28所示。3、當(dāng)指令字“DEBUG”出現(xiàn)在文本框下面的列表中時(shí)雙擊它，然后單擊“顯示”按鈕。使用BASICStamp編輯器幫助1.5查詢指令1、《BASICStammp手冊(cè)》可以免費(fèi)從派拉力獅公司的網(wǎng)站上下載，也可以從產(chǎn)品光盤中找到。2、如圖1.29所示是《BASICStamp手冊(cè)》目錄部分（第2頁(yè)）的摘錄，在該手冊(cè)的第97頁(yè)詳細(xì)介紹了DEBUG指令。3、如圖1.30所示是《BASICStamp手冊(cè)》中的一段摘錄，這里對(duì)DEBUG指令做了詳盡的說明。4、大致瀏覽手冊(cè)中關(guān)于DEBUG指令的說明。5、統(tǒng)計(jì)一下手冊(cè)中關(guān)于DEBUG指令給出了多少個(gè)程序示例。獲得并使用《BASICStamp手冊(cè)》任務(wù)六介紹ASCII碼1.6介紹ASCII碼ASCII是“AmericanStandardCodeforInformationInterchange(美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼)”的簡(jiǎn)稱。絕大多數(shù)微控制器和PC都是利用這種代碼給每個(gè)鍵盤按鍵分配數(shù)字的。一些數(shù)字對(duì)應(yīng)鍵盤的具體動(dòng)作，如光標(biāo)上移、光標(biāo)下移、空格、刪除等，其他的數(shù)字則對(duì)應(yīng)可打印的字母和符號(hào)。利用ASCII碼編程DEBUG指今之后的每個(gè)ASCII碼都與一個(gè)顯現(xiàn)在調(diào)試終端上的字母相對(duì)應(yīng)。程序AsciiName.bs2是如何運(yùn)行的任務(wù)七斷開電源，完成實(shí)驗(yàn)2.7斷開電源，完成實(shí)驗(yàn)對(duì)BasicDuino微控制器而言，斷開電源比較容易。將BasicDuino

微控制器上的三擋電源開關(guān)撥到左邊的“0”位即可。斷開電源把電源從BasicDuino微控制器上斷開很重要，原因有兩點(diǎn)：第一，如果系統(tǒng)在不使用時(shí)斷開電源，則電池可以用得更久；第二，在以后的實(shí)驗(yàn)中，將在機(jī)器人的面包板上搭建電路。感謝觀看基礎(chǔ)機(jī)器人制作與編程(第3版)“十三五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材基礎(chǔ)機(jī)器人制作與編程(第3版)第二講機(jī)器人的伺服電機(jī)“十三五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材任務(wù)一將同服電機(jī)連接至BasicDuino微控制器2.1將同服電機(jī)連接至BasicDuino微控制器把三擋開關(guān)撥至“0”擋，切斷BasicDuino微控制器的電源，如圖2.2所示。連接何服電機(jī)和BasicDuino

微控制器，如圖23所示。連接伺服電機(jī)到BasicDuino微控制器任務(wù)二伺服電機(jī)調(diào)零2.2伺服電機(jī)調(diào)零機(jī)器人套件中提供的螺絲刀是本任務(wù)需要的工具。調(diào)零工具如圖2.4所示的信號(hào)是發(fā)送到與P12端連接的服電機(jī)的零點(diǎn)校準(zhǔn)信號(hào)，稱為零點(diǎn)標(biāo)定信號(hào)。如果何服電機(jī)零點(diǎn)已經(jīng)調(diào)節(jié)好，則發(fā)送這個(gè)信號(hào)給伺服電機(jī)就可以讓其保持靜止不動(dòng)。發(fā)送零點(diǎn)標(biāo)定信號(hào)任務(wù)三如何保持?jǐn)?shù)值和計(jì)數(shù)2.3如何保持?jǐn)?shù)值和計(jì)數(shù)控制一段代碼執(zhí)行次數(shù)的簡(jiǎn)便方法是利用FOR...NEXT循環(huán)語(yǔ)句，其語(yǔ)法如下：FORCounter=StartValueTOEndValue（STEPStepValue!）...NEXT省略號(hào)“...”表示可以在FOR和NEXT之間放一條或多條程序指令。使用這個(gè)循環(huán)語(yǔ)句前要確保先聲明一個(gè)變量替代參數(shù)Counter。參數(shù)StartValue和EndValue可以是數(shù)值，也可以是變量。在語(yǔ)法描述中位于大括號(hào)（）之間的代碼表示可選參數(shù)。計(jì)數(shù)并控制循環(huán)次數(shù)任務(wù)四測(cè)試伺服電機(jī)2.4測(cè)試伺服電機(jī)現(xiàn)在通過編程發(fā)送一系列1.3ms的脈沖給服電機(jī)細(xì)研究該脈沖是如何控制服電機(jī)的。如圖2.6所示是用脈寬為1.3m的控制信號(hào)使服電機(jī)全速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)全速的范圍是50~60r/min，即約每秒轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。你可以用下面的程序ServoP13Clockwisebs2將這些脈沖信號(hào)發(fā)送給P13端口用脈沖寬度控制伺服電機(jī)的速度和方向2.4測(cè)試伺服電機(jī)控制伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度和方向的方法非常簡(jiǎn)單,還有一個(gè)簡(jiǎn)單的方法可以控制伺服電機(jī)運(yùn)行的時(shí)間，那就是用FOR..NEXT循環(huán)語(yǔ)句。采用FOR..NEXT循環(huán)語(yǔ)句，它會(huì)使服電機(jī)運(yùn)行幾秒。例程：ControlServoRunTimes.bs2：1、輸入、保存并運(yùn)行程序ControlServoRunTimes.bs2。2、驗(yàn)證程序運(yùn)行效果是否為：與P13端口連接的服電機(jī)先逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)23s，與P12端口連接的伺服電機(jī)再逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)4.6s。用FORNEXT循環(huán)語(yǔ)句控制伺服電機(jī)的運(yùn)行時(shí)間感謝觀看“十三五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材基礎(chǔ)機(jī)器人制作與編程(第3版)基礎(chǔ)機(jī)器人制作與編程(第3版)第三講機(jī)器人的組裝和測(cè)試“十三五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材任務(wù)一組裝機(jī)器人3.1組裝機(jī)器人1、L型2x2連接件6個(gè)；2、2x10板件2個(gè)；3、2x11板件2個(gè)；4、開槽桿件5個(gè)；5、鋼珠1個(gè)；6、萬向輪2個(gè)；7、不銹鋼·螺釘2個(gè)；8、不銹鋼六角螺母2個(gè)；9、墊圈筒2個(gè)10、鉚釘18個(gè)；11、十字沉頭M3x10螺釘(黑色尼龍)2個(gè)；需要的零件3.1組裝機(jī)器人12、十字沉頭M3x6螺釘(黑色尼龍)38個(gè)；13、車輪固定螺釘2個(gè)；14、M3六角螺母（透明）24個(gè)；15、單通M3x10+6六角螺柱(黑色尼龍)2個(gè)；16、單通M3x12+6六角螺柱(黑色尼龍)2個(gè)；17、單通M3x15+6六角螺柱(黑色尼龍)10個(gè)；18、雙通M3x30六角螺柱(黑色尼龍)4個(gè)；需要的零件3.1組裝機(jī)器人19、雙通M3x35六角螺柱(黑色尼龍)2個(gè)；20、電池盒1個(gè)；21、拓展蓋板1個(gè)；22、車輪2個(gè)；

23、BasicDuino微控制器1個(gè)；24、QTI傳感器(綠色)4個(gè)；25、面包板1個(gè)；26、伺服舵機(jī)2個(gè)；27、扎帶1條；28、杜邦線4條；29、橢圓形金色QC標(biāo)貼1個(gè)。需要的零件3.1組裝機(jī)器人1、螺絲刀1把；2、尖嘴鉗1把。需要的工具3.1組裝機(jī)器人第一步：把鉚釘安裝在機(jī)器人板件上，如圖3.2所示；第二步：安裝開槽桿件，如圖3.3所示；第三步：安裝螺柱，如圖3.4所示；第四步：安裝服舵機(jī)，如圖3.5所示；組裝步驟3.1組裝機(jī)器人第五步：安裝伺服電池盒，如圖3.6所示；第六步：安裝車輪和萬向輪，如圖3.7所示；第七步：安裝BasicDuino微控制器和面包板，如圖3.8所示；第八步：安裝QTI傳感器并接線，如圖3.9所示。組裝步驟任務(wù)二重新測(cè)試伺服電機(jī)3.2重新測(cè)試伺服電機(jī)下面的例程用來測(cè)試連接右輪的伺服電機(jī)，程序?qū)⑹褂逸喯软槙r(shí)針旋轉(zhuǎn)3s，再停止1s最后逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)3s。測(cè)試右輪1、伺服電機(jī)根本不轉(zhuǎn)。（1）確定BasicDuino微控制器上的三擋電源開關(guān)撥到了“2”位，然后按下并釋放復(fù)位鍵重新運(yùn)行程序；（2）參照?qǐng)D2.3仔細(xì)檢查同服電機(jī)的接線；(3)檢查程序輸入是否正確。伺服電機(jī)故障排除些常見的故障現(xiàn)象和維修方法3.2重新測(cè)試伺服電機(jī)2、右邊的伺服電機(jī)不轉(zhuǎn)，但是左邊的伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)。（1）斷開電源，拔下伺服電機(jī)插頭。（2）把原來連接到P12端口的何服電機(jī)連接到P13端口，把原來連接到P13端口的服電機(jī)連接到P12端口。（3）打開電源，重新運(yùn)行程序RightServoTest.bs2。伺服電機(jī)故障排除些常見的故障現(xiàn)象和維修方法3.2重新測(cè)試伺服電機(jī)3、輪子不能完全停下來，而是緩慢地旋轉(zhuǎn)。（1）如果輪子緩慢地逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則換一個(gè)比750小一點(diǎn)的數(shù)；（2）如果輪子緩慢地順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則換一個(gè)比750大一點(diǎn)的數(shù)；（3）如果在740~760中找到了一個(gè)數(shù)能讓服電機(jī)完全停止，則用這個(gè)數(shù)代替程序中所有PULSEOUT12750語(yǔ)句中的750。伺服電機(jī)故障排除些常見的故障現(xiàn)象和維修方法4、輪子在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)之間不停止。（1）拆除輪子，取下伺服電機(jī)；（2）重新執(zhí)行第2講中的任務(wù)2，完成同服電機(jī)調(diào)零。任務(wù)三開始/復(fù)位指示電路和編程01部件清單1、已經(jīng)過測(cè)試的機(jī)器人。2、揚(yáng)聲器1個(gè)。3、連接線若干。01搭建開始/復(fù)位指示電路如圖3.11所示是揚(yáng)聲器報(bào)警指示電路，而圖3.12是其實(shí)際接線電路。按照?qǐng)D3.11和圖3.12在機(jī)器人面包板上搭建開始/復(fù)位指示電路。3.3開始/復(fù)位指示電路和編程01對(duì)開始/復(fù)位指示電路編程下面的例程用于測(cè)試揚(yáng)聲器。程序采用FREOOUT指給揚(yáng)聲器發(fā)送精確定時(shí)的高低電平信號(hào)。013.3開始/復(fù)位指示電路和編程01程序StartResetIndicatorbs2的工作原理程序StartResetIndicator.bs2一開始顯示信息“Beep!!!!”，在信息顯示完后，F(xiàn)REQOUT指令立刻使揚(yáng)聲器發(fā)出3000Hz的聲音并持續(xù)2S。由于程序執(zhí)行得很快，以至于信息顯示和揚(yáng)聲器發(fā)出聲音好像同時(shí)發(fā)生一樣。任務(wù)四用調(diào)試終端測(cè)試速度3.4用調(diào)試終端測(cè)試速度如圖3.13所示的調(diào)試終端窗能幫助你加快作圖過程?？梢酝ㄟ^該窗口的傳送窗格(TransmitWindowpane)給BasicDuino微控制器發(fā)送信息，通過發(fā)送信息告訴BasicDuino微控制器發(fā)送給服電機(jī)的脈寬是多少，然后測(cè)量在不同脈寬下伺服電機(jī)的運(yùn)行速度。3.4用調(diào)試終端測(cè)試速度DEBUGIN指令將輸入到傳送窗格中的值存入一個(gè)變量中。在下面的例程中，字變量pulseWidth將被用來存儲(chǔ)DEBUGIN指令接收到的值?，F(xiàn)在用DEBUGIN指令來獲取輸入到傳送窗格中的十進(jìn)制數(shù)值，并將其存儲(chǔ)到變量pulseWidth中。后面的程序可以使用此值，在本任務(wù)中該值用在PULSOUT指的參數(shù)Duration中。使用DEBUGIN指令感謝觀看基礎(chǔ)機(jī)器人制作與編程(第3版)“十三五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材基礎(chǔ)機(jī)器人制作與編程(第3版)第四講機(jī)器人巡航“十三五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材任務(wù)一基本巡航動(dòng)作4.1基本巡航動(dòng)作下面是使機(jī)器人向前走3s的例程：1、確保BasicDuino微控制器和伺服電機(jī)都已接通電源。2、輸入、保存并運(yùn)行程序RobotForwardThreeSeconds.bs2。向前巡航當(dāng)給兩條PULSOUT指令中參數(shù)Duration以不同的值時(shí)，可以使機(jī)器人以不同的方式巡航。例如，下面的兩條PULSOUT指令可以使機(jī)器人向后走：PULSOUT13,650PULSOUT12,850向后巡航和原地旋轉(zhuǎn)任務(wù)二基本巡航運(yùn)動(dòng)的調(diào)整4.2基本巡航運(yùn)動(dòng)的調(diào)整校準(zhǔn)的第一步是讓機(jī)器人直線運(yùn)動(dòng)一段足夠長(zhǎng)的距離來檢查它是向左偏還是向右偏。向前全速運(yùn)動(dòng)10s應(yīng)該足夠了。對(duì)上面的RobotForwardThreeSeconds.bs2程序進(jìn)行簡(jiǎn)單地修改就可以滿足這一檢驗(yàn)要求。1、打開程序RobotForwardThreeSeconds.bs2，將程序另存為RobotForwardTenSeconds.bs2。2、將變量counter的EndValue參數(shù)值由122改為407。3、運(yùn)行程序，仔細(xì)觀察在機(jī)器人向前行走10s的過程中是否會(huì)向左偏或向右偏。機(jī)器人直線運(yùn)動(dòng)的校準(zhǔn)4.2基本巡航運(yùn)動(dòng)的調(diào)整軟件調(diào)節(jié)可以使機(jī)器人旋轉(zhuǎn)一個(gè)期望的角度，如旋轉(zhuǎn)90”等。由于機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)時(shí)間決定了它的旋轉(zhuǎn)角度，而FOR...NEXT循環(huán)控制著運(yùn)行時(shí)間,所以可以通過調(diào)整FOR.NEXT循環(huán)的參數(shù)EndValue得到所需要的旋轉(zhuǎn)角度。下面的程序可以使機(jī)器人向左旋轉(zhuǎn)90度。FORcounter=1TO24'Rotateleft-about1/4turnPULSOUT13,650PULSOUT12,650PAUSE20轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整任務(wù)三計(jì)算運(yùn)動(dòng)距離4.3計(jì)算運(yùn)動(dòng)距離在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)之前，必須先測(cè)試出機(jī)器人的直線運(yùn)動(dòng)速度。最簡(jiǎn)單的方法是把機(jī)器人放在一把尺子旁邊，讓機(jī)器人向前走1s，然后測(cè)量機(jī)器人走了多遠(yuǎn)，這樣就得到了它的運(yùn)動(dòng)速度。例程如下：1、輸入、保存并運(yùn)行程序ForwardOneSecond.bs2。2、將機(jī)器人放在尺子旁邊。3、確保機(jī)器人兩個(gè)輪子與地面接觸點(diǎn)的連線與尺子的0cm刻度線對(duì)齊。4、按下復(fù)位鍵，重新運(yùn)行程序。5、測(cè)量從出發(fā)點(diǎn)到機(jī)器人停下時(shí)兩個(gè)輪子與地面接觸點(diǎn)的連線的垂直距離。任務(wù)四勻變速運(yùn)動(dòng)4.4勻變速運(yùn)動(dòng)勻變速運(yùn)動(dòng)是指逐漸增加或減小機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度，而不是急起或急停。這種運(yùn)動(dòng)方式可以提高機(jī)器人的電源和伺服電機(jī)的使用壽命。1、輸入、保存并運(yùn)行程序StartAndStopWithRamping.bs2。2、驗(yàn)證機(jī)器人是否先逐漸加速到全速，再保持一段時(shí)間，最后逐漸減速到停止。編寫勻變速程序任務(wù)五用子程序簡(jiǎn)化巡航運(yùn)動(dòng)程序4.5用子程序簡(jiǎn)化巡航運(yùn)動(dòng)程序01子程序一個(gè)PBASIC子程序有兩個(gè)部分。一個(gè)部分是子程序調(diào)用，它告訴程序跳到可重復(fù)執(zhí)行代碼部分，執(zhí)行后回到調(diào)用點(diǎn)；另一個(gè)部分是實(shí)際的子程序，它以作為自已名字的標(biāo)號(hào)為子程序的起點(diǎn)，以RETURN指令為終點(diǎn)，標(biāo)號(hào)和RETURN指令之間的代碼段執(zhí)行想讓子程序做的工作。01例程:OneSubroutine.bs21、輸入、保存并運(yùn)行程序OneSubroutine.bs2。2、觀察調(diào)試終端，按幾次復(fù)位鍵，每次都應(yīng)該看到順序相同的3條信息。任務(wù)六高級(jí)主題一一在EEPROM中建立復(fù)雜運(yùn)動(dòng)4.6高級(jí)主題一一在EEPROM中建立復(fù)雜運(yùn)動(dòng)EEPROM與RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)在以下幾個(gè)方面有所不同。1、EEPROM存儲(chǔ)一個(gè)值要花費(fèi)較多時(shí)間，有時(shí)需要幾毫秒。2、EEPROM支持寫操作的次數(shù)是有限的，約為1千萬次，而RAM能無限次地讀/寫。3、EEPROM的主要功能是存儲(chǔ)程序，數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在剩余的部分。如圖4.3所示給出了程序MovementsWithSubroutines.bs2的存儲(chǔ)映射圖。4.6高級(jí)主題一一在EEPROM中建立復(fù)雜運(yùn)動(dòng)這種編程方法需要用到一些新的PBASIC指令:DATA指令READ和SELECT…CASE...ENDSELECT指令。在運(yùn)行新的例程之前，先學(xué)習(xí)一下如何使用這些新指令。EEPROM指南1、仔細(xì)閱讀程序EepromNavigationbs2，理解程序的每一部分是如何工作的。2、輸入、保存并運(yùn)行程序EepromNavigationbs2。例程：EepromNavigation.bs2感謝觀看基礎(chǔ)機(jī)器人制作與編程(第3版)“十三五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材基礎(chǔ)機(jī)器人制作與編程(第3版)第五講機(jī)器人觸覺導(dǎo)航“十三五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材任務(wù)一安裝并測(cè)試機(jī)器人的胡須5.1安裝并測(cè)試機(jī)器人的胡須01搭建好胡須硬件1、準(zhǔn)備好胡須硬件，如圖5.1所示。2、斷開BasicDuino微控制器的電源。3、按照?qǐng)D5.2所示將機(jī)器人胡須安裝到面包板上。5.1安裝并測(cè)試機(jī)器人的胡須01搭建好胡須硬件3、按照?qǐng)D5.2所示將機(jī)器人胡須安裝到面包板上。按照如圖5.3所示胡須電路示意圖和圖5.4所示胡須安裝實(shí)物圖在面包板上將電路搭建。5.1安裝并測(cè)試機(jī)器人的胡須01搭建好胡須硬件3、按照?qǐng)D5.2所示將機(jī)器人胡須安裝到面包板上。安裝胡須后的基礎(chǔ)機(jī)器人如圖5.5所示。需要特別注意的一點(diǎn)是，面包板需要與BasicDuino微控制器共地，所以要將BasicDuino微控制器的負(fù)極(GND)與胡須相連，具體連接方式如圖5.6所示。5.1安裝并測(cè)試機(jī)器人的胡須01測(cè)試胡須例程：TestWhiskers.bs2。本例程用來測(cè)試胡須的功能是否正常。通過顯示存儲(chǔ)在P7和P5的輸入存器(IN7和IN5)中的二進(jìn)制數(shù)值，測(cè)試BasicDuino微控制器是否檢測(cè)到胡須的狀態(tài)。當(dāng)相應(yīng)輸入寄存器的存儲(chǔ)值為1時(shí)，說明胡須沒有被按下；當(dāng)存儲(chǔ)值為0時(shí)，說明胡須被按下。任務(wù)二現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試胡須5.2現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試胡須1、斷開BasicDuino微控制器的電源。2、參照?qǐng)D5.7所示的LED胡須測(cè)試電路圖完成實(shí)際接線。搭建LED胡須測(cè)試電路5.2現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試胡須1、重新接通BasicDuino微控制器的電源。2、將程序TestWhiskers.bs2另存為TestWhiskersWithLeds.bs2。3、在PAUSE50和LOOP之間插入以下兩段IF…THEN語(yǔ)句。4、運(yùn)行程序TestWhiskersWithLeds.bs2。5、輕輕按下胡須，測(cè)試上述程序。如果每根胡須在接到自己的3-pin接頭時(shí)紅色LED燈均變亮，則測(cè)試通過。對(duì)LED胡須測(cè)試電路編程任務(wù)三胡須導(dǎo)航5.3胡須導(dǎo)航當(dāng)機(jī)器人向前行走碰到障礙物時(shí)，它的一根或兩根胡須會(huì)被按下，此時(shí)可以調(diào)用第4講中的基本動(dòng)作子程序使機(jī)器人倒退或轉(zhuǎn)彎，以避開障礙物重新向前行走，直到遇到另一個(gè)障礙物后再重復(fù)上述過程。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，需要編程使機(jī)器人能夠進(jìn)行條件判斷。PBASIC語(yǔ)言中有一個(gè)條件判斷指令語(yǔ)句IF...THEN。編寫程序，使機(jī)器人能夠基于胡須導(dǎo)航5.3胡須導(dǎo)航主程序中的IF…THEN語(yǔ)用于檢測(cè)胡須所有可能的狀態(tài)。一個(gè)全速前進(jìn)的脈沖可以使機(jī)器人前進(jìn)大約1/2cm。發(fā)送一個(gè)控制脈沖，然后檢測(cè)胡須狀態(tài)是一個(gè)好主意。由于IF...THEN語(yǔ)句一般嵌套在DO...LOOP之中，所以每次程序從ForwardPulse返回都要運(yùn)行到LOOP語(yǔ)句處，然后再返回到DO，此時(shí)IF…THEN語(yǔ)句會(huì)再次執(zhí)行檢測(cè)胡須的狀態(tài)。帶著胡須的機(jī)器人是如何漫游的任務(wù)四機(jī)器人迷路時(shí)的人工智能決策5.4機(jī)器人迷路時(shí)的人工智能決策編程逃離墻角編寫逃離墻角程序時(shí)，需要使用IF…THEN嵌套語(yǔ)句，即令程序先檢查一種條件，如果該條件成立(條件為真)，則再檢查包含于這個(gè)條件之內(nèi)的另一個(gè)條件。程序EscapingCorners.bs2是如何工作的1、首先創(chuàng)建3個(gè)特別的變量用于探測(cè)墻角；2、變量必須經(jīng)過初始化(給定初始值)；3、看如何探測(cè)連續(xù)和交替碰到墻角。首先檢查是否有任何一根胡須被按下；4、假如有胡須被按下,則檢查當(dāng)前狀態(tài)是否與上次不同；5、在胡須沒有被交替按下時(shí)，計(jì)數(shù)值復(fù)位，因?yàn)榇藭r(shí)機(jī)器人沒有陷入墻角。感謝觀看基礎(chǔ)機(jī)器人制作與編程(第3版)“十三五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材基礎(chǔ)機(jī)器人制作與編程(第3版)第六講用光敏電阻進(jìn)行導(dǎo)航“十三五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材任務(wù)一搭建和測(cè)試光敏探測(cè)電路6.1搭建和測(cè)試光敏探測(cè)電路如圖6.2所示是光敏探測(cè)電路原理圖，圖6.3是光敏探測(cè)電路接線圖。搭建光敏探測(cè)電路6.1搭建和測(cè)試光敏探測(cè)電路由于光敏電阻的阻值隨著光照強(qiáng)弱的變化而變化，故Vo的輸出電壓也隨之改變。當(dāng)R的阻值增大時(shí)，Vo會(huì)減?。划?dāng)R的阻值減小時(shí)，Vo會(huì)增大。這實(shí)際上構(gòu)成了一個(gè)光敏電陽(yáng)分壓器。Vo是將BasicDuino

微控制器的I/0端口作為輸入口時(shí)檢測(cè)到的電壓。光敏探測(cè)電路是如何工作的6.1搭建和測(cè)試光敏探測(cè)電路先進(jìn)行一般性檢查：1、檢查接線和程序錄入是否正確。2、確認(rèn)每個(gè)元件都牢固地插接。3、檢查電阻顏色。如果無論你是否投一個(gè)陰影，輸入寄存器的IN3或IN6的值均為0，此時(shí)進(jìn)行如下檢查：1、如果房間微暗，建議增加光的亮度。2、如果房間較亮，必須把手捂住光敏電阻的采光面才能使寄存器的值從1變?yōu)?，則可以用低阻值的電阻代替2K2電阻，如可以嘗試使用1k2電阻(棕-黑-紅)。光敏電阻分壓器排錯(cuò)任務(wù)二行走和躲避陰影6.2行走和躲避陰影例程：RoamingWithPhotoresistorDividers.bs2。1、打開程序RoamingWithWhiskers.bs2，將其另RoamingWithPhotoresistorDividers.bs2。2、按如圖6.5所示對(duì)程序進(jìn)行修改。3、重新接通BasicDuino微控制器的電源。4、運(yùn)行并測(cè)試程序。5、驗(yàn)證當(dāng)用手在光敏電阻上投一個(gè)陰影時(shí)，機(jī)器人能否避開陰影。6、修改程序注釋，使注釋符合光敏電阻分壓器的行為。創(chuàng)業(yè)環(huán)境對(duì)創(chuàng)業(yè)的影響任務(wù)三更易于響應(yīng)的陰影控制機(jī)器人6.3更易于響應(yīng)的陰影控制機(jī)器人一個(gè)有趣的控制機(jī)器人的方法是讓機(jī)器人處在正常的光亮環(huán)境下，!然后讓它跟隨你在光敏電阻上方制造的陰影行走，這是一種引導(dǎo)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)便方法簡(jiǎn)單的陰影控制機(jī)器人1、輸入、保存并運(yùn)行程序ShadowGuidedBoeBot.bs2。2、用手投陰影到光敏電阻上。3、仔細(xì)分析這個(gè)程序，充分理解程序是怎樣工作的。該程序很簡(jiǎn)單，但功能非常強(qiáng)大。例程：ShadowGuidedBoeBot.bs2任務(wù)四從光敏電阻中得到更多的信息6.4從光敏電阻中得到更多的信息電容器是存儲(chǔ)電荷的電路基本元件。電容器存儲(chǔ)了多少電荷通常用法拉(F)來表示，1F是一個(gè)非常大的值，在實(shí)際電路中并不實(shí)用。本任務(wù)所使用的電容器存儲(chǔ)的電荷量是百萬分之幾法拉。如圖6.7所示是0.01pF電容器的電路符號(hào)和電容器的實(shí)物圖，電容器上的103表示它的電容值。電容器簡(jiǎn)介6.4從光敏電阻中得到更多的信息1、斷開BasicDuino微控制器的電源。2、參照?qǐng)D6.8和圖6.9完成兩個(gè)RC光敏探測(cè)電路的實(shí)際接線。重新搭建光敏探測(cè)電路6.4從光敏電阻中得到更多的信息與電容通過光敏果通過編程改變I/0端口使其僅監(jiān)測(cè)電壓，則電容會(huì)通過光敏電阻放電。電阻放電時(shí)，其兩端電壓逐漸衰減，IN6檢測(cè)到電壓降到1.4V所用的時(shí)間取決于光敏電陽(yáng)陽(yáng)值的大小。如果外界光線比較弱，光敏電阻的阻值較大，則電容需要較長(zhǎng)的時(shí)間放電;如果外界光線非常強(qiáng)，光敏電阻的阻值較小，則由于它阻止電流的能力很弱，電容會(huì)很快失去電荷。PC衰減時(shí)間6.4從光敏電阻中得到更多的信息可以通過編程使BasicDuino微控制器先給電容充電，再測(cè)量電容兩端電壓衰減到1.4V所用的時(shí)間。測(cè)得的衰減時(shí)間可以用來表征光敏電阻的阻值，阻值又可以反映光敏電阻探測(cè)到的光的強(qiáng)弱。測(cè)量PC衰減時(shí)間6.5更易于響應(yīng)的陰影控制機(jī)器人調(diào)節(jié)光敏電阻的角度，使它能夠找到手電筒光束。提示:如果光敏電阻的采光面指向機(jī)器人前方5.1cm處，則本任務(wù)會(huì)完成得最好。如圖6.11所示，調(diào)節(jié)光敏電阻的采光面使其指向機(jī)器人前面5.1cm處。用手電簡(jiǎn)光束引導(dǎo)機(jī)器人行走在編程使機(jī)器人朝著手電筒光束運(yùn)動(dòng)之前，必須知道機(jī)器人前方有無手電筒光束，以及對(duì)應(yīng)的機(jī)器人光敏電阻輸出的時(shí)間區(qū)別。測(cè)試光敏電阻對(duì)手電筒光束的響應(yīng)任務(wù)五用手電簡(jiǎn)光束引導(dǎo)機(jī)器人行走6.5更易于響應(yīng)的陰影控制機(jī)器人調(diào)節(jié)光敏電阻的角度，使它能夠找到手電筒光束。提示:如果光敏電阻的采光面指向機(jī)器人前方5.1cm處，則本任務(wù)會(huì)完成得最好。如圖6.11所示，調(diào)節(jié)光敏電阻的采光面使其指向機(jī)器人前面5.1cm處。用手電簡(jiǎn)光束引導(dǎo)機(jī)器人行走在編程使機(jī)器人朝著手電筒光束運(yùn)動(dòng)之前，必須知道機(jī)器人前方有無手電筒光束，以及對(duì)應(yīng)的機(jī)器人光敏電阻輸出的時(shí)間區(qū)別。測(cè)試光敏電阻對(duì)手電筒光束的響應(yīng)任務(wù)六向光源移動(dòng)6.6向光源移動(dòng)如果光敏電阻的聚光表面向上并向外，則本任務(wù)的完成效果最好。調(diào)節(jié)光敏電阻聚光表面的指向，使其方向?yàn)橄蛏喜⑾蛲?，如圖6.12所示。重新調(diào)節(jié)光敏電阻6.6向光源移動(dòng)使機(jī)器人向亮光移動(dòng)的程序設(shè)計(jì)思路是：當(dāng)兩側(cè)光敏電阻的測(cè)量結(jié)果差別較小時(shí)，機(jī)器人向前直走；當(dāng)兩側(cè)光敏電阻的測(cè)量結(jié)果差別較大時(shí)，機(jī)器人轉(zhuǎn)向測(cè)量值較小的一側(cè)。簡(jiǎn)而言之，機(jī)器人會(huì)朝著更亮的地方行走。編寫向亮光移動(dòng)的程序感謝觀看“十三五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材基礎(chǔ)機(jī)器人制作與編程(第3版)基礎(chǔ)機(jī)器人制作與編程(第3版)第七講機(jī)器人紅外線導(dǎo)航“十三五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材任務(wù)一搭建并測(cè)試紅外探測(cè)電路7.1搭建并測(cè)試紅外探測(cè)電路01本任務(wù)將搭建并測(cè)試紅外探測(cè)電路。部件清單：(1)紅外線接收器2個(gè)。(2)紅外發(fā)光二極管(已用熱縮套管封裝)2個(gè)。(3)22022電阻(紅-紅-棕)2個(gè)。(4)1k電阻(棕-黑-紅)2個(gè)。如圖7.2所示是本任務(wù)需要用到的紅外線接收器和紅外發(fā)光二極管的示意圖。7.1搭建并測(cè)試紅外探測(cè)電路01根據(jù)如圖7.3所示的紅外探測(cè)電路原理圖，在BasicDuino微控制器的面包板上搭建兩組紅外線發(fā)射和接收電路對(duì)（也稱IR探測(cè)器）。如圖7.4所示是紅外探測(cè)電路的參考接線圖。7.1搭建并測(cè)試紅外探測(cè)電路01用FREQOUT指令測(cè)試紅外探測(cè)電路FREOOUT指令主要用于產(chǎn)生頻率范圍為1~32768Hz的音調(diào)，也可以用高于32768Hz的參數(shù)Freq1直接產(chǎn)生一種高頻和聲。本任務(wù)用指令FREOOUT8，1，38500向P8端發(fā)送持續(xù)時(shí)間為1ms的38.5kHz的高頻和聲，使連接到P8端口的紅外發(fā)光二極管發(fā)射與和聲頻率相同的紅外線。如果紅外線被機(jī)器人行進(jìn)路徑上的物體反射回來，則紅外線接收器將給BasicDuino微控制器發(fā)送一個(gè)信號(hào)，讓機(jī)器人的大腦知道已經(jīng)檢測(cè)到反射回來的紅外線任務(wù)二物體檢測(cè)和紅外干擾的實(shí)地測(cè)試7.2物體檢測(cè)和紅外干擾的實(shí)地測(cè)試這里用到的LED指示電路和第5講“機(jī)器人觸覺導(dǎo)航”中的LED胡須測(cè)試電路類似，讀者可參考圖5.7完成電路搭建。部件清單：(1)紅色LED燈2個(gè)。(2)220瓦電阻(紅-紅-棕)2個(gè)。斷開BasicDuino微控制器的電源。參照?qǐng)D5.7所示的LED胡須測(cè)試電路圖和圖7.5所示的帶有LED指示的紅外探測(cè)電路接線圖完成實(shí)際電路搭建。搭建LED指示路燈任務(wù)三紅外探測(cè)距離的調(diào)整7.3紅外探測(cè)距離的調(diào)整本任務(wù)將使用不同阻值的電阻來調(diào)整機(jī)器人紅外探測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)距離。部件清單如下。(1)470瓦電阻(黃-紫-棕)2個(gè)。(2)220瓦電阻(紅-紅-棕)2個(gè)。(3)2k瓦電阻(紅-黑-紅)2個(gè)。(4)4.7k瓦電阻(黃-紫-紅)2個(gè)。首先，用一個(gè)紅色的LED燈來觀察串聯(lián)電阻阻值與LED燈亮度之間的關(guān)系，只需發(fā)送個(gè)高電平信號(hào)給LED燈就可以進(jìn)行測(cè)試。串聯(lián)電阻與LED燈的亮度任務(wù)四探測(cè)和避開障礙物7.5探測(cè)和避開障礙物用紅外線導(dǎo)航和用觸覺導(dǎo)航的策略幾乎一樣，因此可以直接修改程序RoamingWithWhiskers.bs2，使它適用于紅外線導(dǎo)航。打開RoamingWithWhiskersbs2程序，更改程序名稱和注釋，加入兩個(gè)位變量來存儲(chǔ)R探測(cè)器的狀態(tài)。修改胡須導(dǎo)航程序，使其適用于紅外線導(dǎo)航任務(wù)五提高紅外線導(dǎo)航程序的性能7.5提高紅外線導(dǎo)航程序的性能探測(cè)障礙物很重要的一點(diǎn)是在機(jī)器人撞到它之前給機(jī)器人留有繞開它的空間。如果前方有障礙物，則機(jī)器人會(huì)使用脈沖指令避開它，然后再次探測(cè);如果障礙物還在，則機(jī)器人會(huì)再使用另一個(gè)脈沖指令來避開它。機(jī)器人能持續(xù)使用脈沖指令并不斷探測(cè)，直到它繞開障礙物為止，此時(shí)向機(jī)器人發(fā)送一個(gè)向前行走的脈沖指令。在脈沖之間采樣以避免碰撞任務(wù)六邊沿探測(cè)7.6邊緣探測(cè)01用絕緣帶模擬桌子的邊沿如圖7.7所示，制作一個(gè)有黑色絕緣帶邊界的場(chǎng)地。絕緣帶各邊之間應(yīng)緊密連接，沒有紙露出來。用2k歐姆電阻代替圖7.3中與P2端口和P8端口連接的1k歐姆電陽(yáng)，使機(jī)器人的探測(cè)距離近一些。接通BasicDuino微控制器電源。運(yùn)行程序IrInterferenceSnifferbs2，確保周圍沒有熒光燈干擾機(jī)器人的IR探測(cè)器。運(yùn)行程序TestIrPairsAndIndicatorsbs2，確保機(jī)器人在初始位置時(shí)能探測(cè)到粘貼板，但探測(cè)不到絕緣帶。7.6邊沿探測(cè)01邊沿探測(cè)編程如果希望機(jī)器人能夠在桌面上行走而不會(huì)走到桌子的邊沿，只需修改程序FastIrNavigationbs2中的IFTHEN語(yǔ)即可。主要的修改是,當(dāng)irDetectLeft和irDetectRight的值都為0(探測(cè)到桌面)時(shí)，機(jī)器人向前行走；當(dāng)某個(gè)R探測(cè)器沒有探測(cè)到物體時(shí)，機(jī)器人會(huì)向另一個(gè)IR探測(cè)器方向運(yùn)動(dòng)，從而避開邊沿。例如，如果irDetectLeft的值是1，則機(jī)器人會(huì)向右轉(zhuǎn)。在編寫避開邊沿程序時(shí)，還要考慮的問題是機(jī)器人的可調(diào)整距離。感謝觀看“十三五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材基礎(chǔ)機(jī)器人制作與編程(第3版)基礎(chǔ)機(jī)器人制作與編程(第3版)第八講機(jī)器人距離探測(cè)“十三五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材任務(wù)一測(cè)試掃描頻率8.1測(cè)試掃描頻率01下面用圖8.2說明機(jī)器人如何用紅外頻率掃描方式進(jìn)行距離探測(cè)。圖中，目標(biāo)物體在區(qū)域3，當(dāng)機(jī)器人發(fā)送37500Hz和38250Hz頻的紅外線時(shí)能夠探測(cè)到物體，當(dāng)機(jī)器人發(fā)送39500Hz40500Hz及41500H頻率的紅外線時(shí)不能測(cè)到物體。用紅外頻率掃描方式進(jìn)行距離探測(cè)任務(wù)二機(jī)器人尾隨控制8.2機(jī)器人尾隨控制01本任務(wù)將使一個(gè)機(jī)器人跟隨另一個(gè)機(jī)器人行走。被跟隨的機(jī)器人稱為引導(dǎo)機(jī)器人，跟隨的機(jī)器人稱為尾隨機(jī)器人，尾隨機(jī)器人必須知道距離引導(dǎo)機(jī)器人有多遠(yuǎn)。如果尾隨機(jī)器人落在后面，則它必須能察覺并加速:如果尾隨機(jī)器人距離引導(dǎo)機(jī)器人太近，則它也必須能察覺并減速，如果兩者之間的距離正好合適，那么它會(huì)等待直到測(cè)量距離發(fā)生變化用紅外頻率掃描方式進(jìn)行距離探測(cè)任務(wù)三跟蹤條紋帶8.3跟蹤條紋帶01材料清單如下。(1)白色粘貼板一張，尺寸為56cmx71cm。(2)