第1-3章 機器人的大腦及編程軟件的安裝與使用、機器人的伺服電機、機器人的組裝和測試

基礎機器人制作與編程(第3版)第1講機器人的大腦及編程軟件的安裝與使用“十三五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材BasicDuino微控制器簡介01如圖1.1所示為一塊BasicDuino微控制器。實際上，一塊BasicDuino微控制器就是一個很小的計算機。BasicDuino微控制器簡介直流電源接口BasicDuino微控制器在工作時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電纜與計算機連接，借助計算機來為微控制器編寫程序。USB接口BasicDuino微控制器簡介復位鍵按下復位鍵，BasicDuino微控制器中的程序會重新開始執(zhí)行。三擋電源開關用來打開BasicDuino微控制器的電源，打開后電源指示燈會亮。三檔電源開關任務一獲得軟件1.1獲得軟件你將需要一臺計算機來運行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。配有光驅或能連接至互聯(lián)網(wǎng)，兩者兼有最好。計算機需求1.1獲得軟件操作步驟如下。1、通過瀏覽器訪問網(wǎng)站。2、用鼠標單擊“Downloads”菜單，顯示選項。3、用鼠標單擊“BASICStamp”選項。4、進入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，如圖1.2所示，下載圖標像一個文件夾一樣，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”對話框?？梢杂谩氨４嬖凇眳^(qū)域瀏覽你的計算機硬盤，選擇一個理想的存儲文件的位置。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、當下載BASICStamp編輯器安裝程序時(如圖15所示)需要等待一會兒。如果使用周制解調器，則下載BASICStamp

編輯器安裝程序可能需要一點時間。9、下載完成后，出現(xiàn)如圖1.6所示的對話框，此時可以直接跳到任務2安裝軟件。下載軟件任務二安裝軟件1.2安裝軟件一步一步進行軟件安裝如果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行軟件安裝3、當BASICStamp編輯器安裝向導窗口打開后，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、當安裝向導提示“ReadytoInstalltheProgram”時，單擊“Instal1”按鈕開始安裝，如圖1.13所示。6、當安裝向導提示“BASICStampEditorv2.3.1nstallationCompleted”(編輯器安裝順利完成)時，單擊“Fimish”按鈕結束安裝，如圖1.14所示。任務三硬件安裝1.3硬件安裝BasicDuino微控制器需要連接電源以便運行，同時也需要連接到計算機上以便編程。以上接線完成后，就可以用編輯器軟件對系統(tǒng)進行測試了。任務四你的第一個程序1.4你的第一個程序將該例程輸入BASICStamp編輯器。許多代碼可通過單擊工具欄中的按鈕自動生成，其他的則需要通過鍵盤輸入。一個簡潔的顯示程序框將顯示從計算機下載程序到BasicDuino微控制器的進度過程下載完成后將顯示調試終端界面，如圖1.22所示。例程：HelloBoeBot.bs21.4你的第一個程序例程中最前面的兩行代碼是注釋。注釋在程序執(zhí)行過程中會被忽略，因為注釋是為了給人閱讀的，不是給微控制器閱讀的。在PBASIC語言中，所有以右單引號開始的語句在執(zhí)行時都會被認為是注釋。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五查詢指令1.5查詢指令1、在BASICStamp編輯器中，單擊“Help”菜單項，然后選擇“Index”選項，如圖1.27所示。2、在“鍵入要查找的關鍵字”文本框中輸入指令“DEBUG”，如圖1.28所示。3、當指令字“DEBUG”出現(xiàn)在文本框下面的列表中時雙擊它，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》可以免費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》目錄部分（第2頁）的摘錄，在該手冊的第97頁詳細介紹了DEBUG指令。3、如圖1.30所示是《BASICStamp手冊》中的一段摘錄，這里對DEBUG指令做了詳盡的說明。4、大致瀏覽手冊中關于DEBUG指令的說明。5、統(tǒng)計一下手冊中關于DEBUG指令給出了多少個程序示例。獲得并使用《BASICStamp手冊》任務六介紹ASCII碼1.6介紹ASCII碼ASCII是“AmericanStandardCodeforInformationInterchange(美國信息交換標準代碼)”的簡稱。絕大多數(shù)微控制器和PC都是利用這種代碼給每個鍵盤按鍵分配數(shù)字的。一些數(shù)字對應鍵盤的具體動作，如光標上移、光標下移、空格、刪除等，其他的數(shù)字則對應可打印的字母和符號。利用ASCII碼編程DEBUG指今之后的每個ASCII碼都與一個顯現(xiàn)在調試終端上的字母相對應。程序AsciiName.bs2是如何運行的任務七斷開電源，完成實驗2.7斷開電源，完成實驗對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：第一，如果系統(tǒng)在不使用時斷開電源，則電池可以用得更久；第二，在以后的實驗中，將在機器人的面包板上搭建電路。感謝觀看基礎機器人制作與編程(第3版)“十三五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材基礎機器人制作與編程(第3版)第二講機器人的伺服電機“十三五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材任務一將同服電機連接至BasicDuino微控制器2.1將同服電機連接至BasicDuino微控制器把三擋開關撥至“0”擋，切斷BasicDuino微控制器的電源，如圖2.2所示。連接何服電機和BasicDuino

微控制器，如圖23所示。連接伺服電機到BasicDuino微控制器任務二伺服電機調零2.2伺服電機調零機器人套件中提供的螺絲刀是本任務需要的工具。調零工具如圖2.4所示的信號是發(fā)送到與P12端連接的服電機的零點校準信號，稱為零點標定信號。如果何服電機零點已經(jīng)調節(jié)好，則發(fā)送這個信號給伺服電機就可以讓其保持靜止不動。發(fā)送零點標定信號任務三如何保持數(shù)值和計數(shù)2.3如何保持數(shù)值和計數(shù)控制一段代碼執(zhí)行次數(shù)的簡便方法是利用FOR...NEXT循環(huán)語句，其語法如下：FORCounter=StartValueTOEndValue（STEPStepValue!）...NEXT省略號“...”表示可以在FOR和NEXT之間放一條或多條程序指令。使用這個循環(huán)語句前要確保先聲明一個變量替代參數(shù)Counter。參數(shù)StartValue和EndValue可以是數(shù)值，也可以是變量。在語法描述中位于大括號（）之間的代碼表示可選參數(shù)。計數(shù)并控制循環(huán)次數(shù)任務四測試伺服電機2.4測試伺服電機現(xiàn)在通過編程發(fā)送一系列1.3ms的脈沖給服電機細研究該脈沖是如何控制服電機的。如圖2.6所示是用脈寬為1.3m的控制信號使服電機全速順時針旋轉全速的范圍是50~60r/min，即約每秒轉一轉。你可以用下面的程序ServoP13Clockwisebs2將這些脈沖信號發(fā)送給P13端口用脈沖寬度控制伺服電機的速度和方向2.4測試伺服電機控制伺服電機旋轉速度和方向的方法非常簡單,還有一個簡單的方法可以控制伺服電機運行的時間，那就是用FOR..NEXT循環(huán)語句。采用FOR..NEXT循環(huán)語句，它會使服電機運行幾秒。例程：ControlServoRunTimes.bs2：1、輸入、保存并運行程序ControlServoRunTimes.bs2。2、驗證程序運行效果是否為：與P13端口連接的服電機先逆時針旋轉23s，與P12端口連接的伺服電機再逆時針旋轉4.6s。用FORNEXT循環(huán)語句控制伺服電機的運行時間感謝觀看“十三五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材基礎機器人制作與編程(第3版)基礎機器人制作與編程(第3版)第三講機器人的組裝和測試“十三五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材任務一組裝機器人3.1組裝機器人1、L型2x2連接件6個；2、2x10板件2個；3、2x11板件2個；4、開槽桿件5個；5、鋼珠1個；6、萬向輪2個；7、不銹鋼·螺釘2個；8、不銹鋼六角螺母2個；9、墊圈筒2個10、鉚釘18個；11、十字沉頭M3x10螺釘(黑色尼龍)2個；需要的零件3.1組裝機器人12、十字沉頭M3x6螺釘(黑色尼龍)38個；13、車輪固定螺釘2個；14、M3六角螺母（透明）24個；15、單通M3x10+6六角螺柱(黑色尼龍)2個；16、單通M3x12+6六角螺柱(黑色尼龍)2個；17、單通M3x15+6六角螺柱(黑色尼龍)10個；18、雙通M3x30六角螺柱(黑色尼龍)4個；需要的零件3.1組裝機器人19、雙通M3x35六角螺柱(黑色尼龍)2個；20、電池盒1個；21、拓展蓋板1個；22、車輪2個；

23、BasicDuino微控制器1個；24、QTI傳感器(綠色)4個；25、面包板1個；26、伺服舵機2個；27、扎帶1條；28、杜邦線4條；29、橢圓形金色QC標貼1個。需要的零件3.1組裝機器人1、螺絲刀1把；2、尖嘴鉗1把。需要的工具3.1組裝機器人第一步：把鉚釘安裝在機器人板件上，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，如圖3.5所示；組裝步驟3.1組裝機器人第五步：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。組裝步驟任務二重新測試伺服電機3.2重新測試伺服電機下面的例程用來測試連接右輪的伺服電機，程序將使右輪先順時針旋轉3s，再停止1s最后逆時針旋轉3s。測試右輪1、伺服電機根本不轉。（1）確定BasicDuino微控制器上的三擋電源開關撥到了“2”位，然后按下并釋放復位鍵重新運行程序；（2）參照圖2.3仔細檢查同服電機的接線；(3)檢查程序輸入是否正確。伺服電機故障排除些常見的故障現(xiàn)象和維修方法3.2重新測試伺服電機2、右邊的伺服電機不轉，但是左邊的伺服電機旋轉。（1）斷開電源，拔下伺服電機插頭。（2）把原來連接到P12端口的何服電機連接到P13端口，把原來連接到P13端口的服電機連接到P12端口。（3）打開電源，重新運行程序RightServoTest.bs2。伺服電機故障排除些常見的故障現(xiàn)象和維修方法3.2重新測試伺服電機3、輪子不能完全停下來，而是緩慢地旋轉。（1）如果輪子緩慢地逆時針旋轉，則換一個比750小一點的數(shù)；（2）如果輪子緩慢地順時針旋轉，則換一個比750大一點的數(shù)；（3）如果在740~760中找到了一個數(shù)能讓服電機完全停止，則用這個數(shù)代替程序中所有PULSEOUT12750語句中的750。伺服電機故障排除些常見的故障現(xiàn)象和維修方法4、輪子在順時針旋轉和逆時針旋轉之間不停止。（1）拆除輪子，取下伺服電機；（2）重新執(zhí)行第2講中的任務2，完成同服電機調零。任務三開始/復位指示電路和編程01部件清單1、已經(jīng)過測試的機器人。2、揚聲器1個。3、連接線若干。01搭建開始/復位指示電路如圖3.11所示是揚聲器報警指示電路，而圖3.12是其實際接線電路。按照圖3.11