機(jī)器人技術(shù)與實(shí)踐第四章：Boe-Bot 機(jī)器人巡航控制與觸覺導(dǎo)航

第四章Boe-Bot機(jī)器人巡航控制與觸覺導(dǎo)航第一節(jié)Boe-Bot機(jī)器人巡航控制一、基本的機(jī)器人動作

圖4-1規(guī)定了機(jī)器人的前后左右四個方向，當(dāng)機(jī)器人向前走時，它的左輪會逆時針旋轉(zhuǎn)，而右輪則順時針旋轉(zhuǎn)，4-1Boe-Bot機(jī)器人及其驅(qū)動方向指示

當(dāng)機(jī)器人向前走時，它的左輪會逆時針旋轉(zhuǎn)，而右輪則順時針旋轉(zhuǎn)。如果還沒有領(lǐng)會這一點(diǎn)，觀察一下圖4－2，看能否使自己相信這是真的。從機(jī)器人的左邊看，當(dāng)它向前走時輪子是逆時針旋轉(zhuǎn)的；從右邊看另一個輪子則是順時針旋轉(zhuǎn)的。

圖4-2向前運(yùn)動時兩個輪子的旋轉(zhuǎn)

回憶一下前面內(nèi)容，PULSOUT命令的參數(shù)Duration控制了伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度和方向。FOR…NEXT循環(huán)的參數(shù)StratValue和EndValue控制傳遞給電機(jī)的脈沖數(shù)量。由于每個脈沖的時間是相同的，因而EndValue也控制伺服電機(jī)運(yùn)行的時間。這個例子使機(jī)器人向前走三秒鐘。程序示例：'RoboticswiththeBoe-Bot-BoeBotForwardThreeSeconds.bs2'MaketheBoeBotrroolforwardforthreeseconds'{$STAMPBS2}'{$PBASIC2.5}DEBUG"ProgramRunning!:"counterVARWordFREQOUT4,2000,3000'Signalprogramstart/reset.FORcounter=1TO122'Runservosfor3secondsPULSOUT13,850PULSOUT12,650PAUSE20NEXTEND

該程序使機(jī)器人向前走了3秒鐘我們可以通過修改程序中的參數(shù)值，改變機(jī)器人的運(yùn)行時間，并將PULSOUT命令中的Duration參數(shù)值進(jìn)行修改，看看機(jī)器人的運(yùn)行速度，并以不同的組合實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的行走不同方向，如向前、原地轉(zhuǎn)彎、繞軸轉(zhuǎn)彎等。PULSOUT13，650PULSOUT12，850向后走PULSOUT13，650PULSOUT12，750PULSOUT13，750PULSOUT12，850原地左轉(zhuǎn)原地右轉(zhuǎn)該你了調(diào)節(jié)距離和速度

將FOR…NEXT循環(huán)的EndValue參數(shù)值由122調(diào)到61，使機(jī)器人運(yùn)行時間是剛才的一半，運(yùn)行距離也是一半。程序示例，我們將各個方向組合在一起，命令機(jī)器人行走。'RoboticswiththeBoe-Bot-ForwardLeftRightBackward.bs2'Moveforward,left,right,thenbackwardfortestingandtuning.'{$STAMPBS2}'{$PBASIC2.5}DEBUG"ProgramRunning!:"counterVARWordFREQOUT4,2000,3000'Signalprogramstart/reset.FORcounter=1TO64'ForwardPULSOUT13,850PULSOUT12,650PAUSE20NEXTPAUSE200FORcounter=1TO24'Rotateleft-about1/4turnPULSOUT13,650PULSOUT12,650PAUSE20NEXTPAUSE200FORcounter=1TO24'Rotateright-about1/4turnPULSOUT13,850PULSOUT12,850PAUSE20NEXTPAUSE200FORcounter=1TO64'BackwardPULSOUT13,650PULSOUT12,850PAUSE20NEXTEND該你了使機(jī)器人繞一個輪子旋轉(zhuǎn)。二、調(diào)整基本運(yùn)動

設(shè)想正寫一個程序使機(jī)器人全速向前運(yùn)動十五秒鐘。如果當(dāng)機(jī)器人應(yīng)該向前直線運(yùn)動時有輕微的向左或向右偏移怎么辦呢？不需要拆開機(jī)器人的后半部分并用螺絲刀重新調(diào)整電機(jī)。你可以簡單地修改程序使Boe-Bot的兩個輪子以相同的速度運(yùn)行。螺絲起子調(diào)節(jié)叫做“硬件調(diào)節(jié)”，程序調(diào)節(jié)叫做“軟件調(diào)節(jié)”。

當(dāng)Boe-Bot車用該向前走時，一組鉤長的距離來檢查它是否偏左或偏右，可以簡單的修改程序使Boe-Bot的兩個輪子以相同的速度運(yùn)行，程序示例，觀察在向前走的10秒鐘Boe-Bot是否偏移。表3-1PULSOUTDuration組合P13P12描述運(yùn)動狀況850650全速，P13電機(jī)逆時針，P12電機(jī)順時針

650850850850650650750850650750750750兩個電機(jī)都靜止，因?yàn)樵诘谒墓?jié)所做的中心點(diǎn)調(diào)整760740770730850700800650該你了

調(diào)整電機(jī)的速度使Boe-Bot的運(yùn)動軌跡是一條直線。Duration越接近750，點(diǎn)擊旋轉(zhuǎn)越慢，如果Boe-Bot輕微左偏，要么左輪太慢，要么右輪太快，但因?yàn)锽oe-Bot為全速行駛，因此可減小右輪速度，即使右輪的Duration接近750，要使Boe-Bot走直線必須作多次嘗試。更改程序，使Boe-Bot車向后走10秒鐘，重復(fù)直線運(yùn)動的測試。

我們可以通過調(diào)節(jié)Boe-Bot車旋轉(zhuǎn)期望的角度，用FOR….NEXT循環(huán)控制旋轉(zhuǎn)角度。這是程序ForwardLeftRightBackward.bs2的向左旋轉(zhuǎn)子程序。FORcounter=1TO24'Rotateleft-about1/4turnPULSOUT13,650PULSOUT12,750PAUSE20NEXT

比如說Boe-Bot轉(zhuǎn)動90°多一點(diǎn)的情況。試試FORcounter=1TO23,或者用偶數(shù)個循環(huán)FORcounter=1TO22。如果旋轉(zhuǎn)的角度不夠，可以增加FOR…NEXT循環(huán)的EndValue參數(shù)值來增加旋轉(zhuǎn)四分之一周所需的時間如果發(fā)現(xiàn)一個值使旋轉(zhuǎn)超過90°，而另一個使旋轉(zhuǎn)小于90°，嘗試選擇一個使其旋轉(zhuǎn)更多的值，然后稍微減小電機(jī)速度。在向左旋轉(zhuǎn)的情況下，兩個PULSOUT命令的Duration參數(shù)值都要從650改到接近750。在直線運(yùn)動中，這也是一個迭代法。該你了——90°旋轉(zhuǎn)

更改程序ForwardLeftRightBackward.bs2使其做精確的90°旋轉(zhuǎn)。

三、計(jì)算運(yùn)動距離我們知道：時間=距離/速度，可以用機(jī)器人做同樣的練習(xí)，只要掌握了距離是多少，則

但這里必須要測試Boe-Bot車的速度，我們把Boe-Bot車放在尺子旁邊，讓Boe-Bot車向前走1秒鐘，測試Boe-Bot車走了多遠(yuǎn)，得到它的速度。輸入、保存并運(yùn)行程序ForwardOneSecond.bs2。'RoboticswiththeBoe-Bot-ForwardOneSecond.bs2'MaketheBoe-Botrollforwardforonesecond.'{$STAMPBS2}'{$PBASIC2.5}DEBUG"ProgramRunning!"counterVARWordFREQOUT4,2000,3000'Signalprogramstart/reset.FORcounter=1TO41PULSOUT13,850PULSOUT12,650PAUSE20NEXTEND

在前面的學(xué)習(xí)中，我們認(rèn)識到在一個FOR…NEXT循環(huán)中，每次執(zhí)行兩個電機(jī)的PULSOUT命令和一個PAUSE命令需要24.6ms(0.024s)的時間。此數(shù)的倒數(shù)就是每秒鐘傳遞給每個電機(jī)的脈沖數(shù)。倒數(shù)即是交換一個分?jǐn)?shù)的分子和分母。取得倒數(shù)的另一個方法是用1除這個數(shù)，換句話說，(1/0.024)s/pulse=40.65pulses/s.因?yàn)槟阒繠oe-Bot車向前移動的時間(2.22s)和BASICStamp每秒發(fā)給伺服電機(jī)的脈沖數(shù)(40.65pulses/s)，就可以用這些數(shù)來計(jì)算發(fā)給電機(jī)的脈沖數(shù)。這個數(shù)就是FOR…NEXT循環(huán)中的EndValue參數(shù)值

'RoboticswiththeBoe-Bot-ForwardOneSecond.bs2例――51厘米所需的時間例――20英寸所需的時間以9英寸/秒的速度,你的Boe-Bot車以23cm/s的速度,你的Boe-Bot必須必須用2.22s才能走20英寸運(yùn)行2.22s才能運(yùn)行51cm。.

四勻變速運(yùn)動

勻變速是漸漸增加或減小電機(jī)速度的一種方式，而不是驟起或驟停。這種方法可以增加Boe-Bot機(jī)器人的電池和電機(jī)的壽命。編寫勻變速運(yùn)動的程序勻變速運(yùn)動的關(guān)鍵是給PULSOUT命令的Duration參數(shù)賦予變量。圖4-4顯示的是一個FOR…NEXT循環(huán)它能使Boe-Bot機(jī)器人的速度由停止到全速。FOR…NEXT循環(huán)每重復(fù)執(zhí)行一次，pulseCount變量就增加1。第一次循環(huán)后，pulseCount變量的值是1，就像是在執(zhí)行命令PULSOUT13,751和PULSOUT12,749。第二次循環(huán)后，pulseCount變量的值是2，象在執(zhí)行命令PULSOUT13,752和PULSOUT12,748。隨著pulseCount變量值的增，電機(jī)的速度也在逐漸增加。到循環(huán)執(zhí)行100次后，pulseCount變量的值是100，就象在行電機(jī)全速運(yùn)轉(zhuǎn)的命令PULSOUT13,850和PULSOUT12,650回顧第二章任務(wù)5，F(xiàn)OR…NEXT循環(huán)也可以由高向低記數(shù)。你可以通過使用FORpulseCount=100TO1來實(shí)現(xiàn)速度的逐漸減小。這是一個使用FOR…NEXT循環(huán)來實(shí)現(xiàn)速度逐漸增加到全速然后減小的例子。示例程序:StartAndStopWithRamping.bs2

'---[Title]----------------------------------------------------'RoboticswiththeBoe-Bot-StartAndStopWithRamping.bs2'Rampup,goforward,rampdown.'{$STAMPBS2}'{$PBASIC2.5}DEBUG"ProgramRunning!"pulseCountVARWord'FOR...NEXTloopcounter.'---[Initialization]------------------------------------------FREQOUT4,2000,3000'Signalprogramstart/reset.'-----[MainRoutine]--------------------------------------------'Rampupforward.FORpulseCount=1TO100'Looprampsupfor100pulses.

PULSOUT13,750+pulseCount'Pulse=1.5ms+pulseCount.PULSOUT12,750–pulseCount'Pulse=1.5ms–pulseCount.PAUSE20'Pausefor20ms.NEXT'Continueforwardfor75pulses.FORpulseCount=1TO75'Loopsends75forward.pulses.PULSOUT13,850'1.7mspulsetoleftservoPULSOUT12,650'1.3mspulsetorightservo.PAUSE20'Pausefor20ms.NEXT'Rampdownfromgoingforwardtoafullstop.FORpulseCount=100TO1'Looprampsdownfor100pulses.PULSOUT13,750+pulseCount'Pulse=1.5ms+pulseCount.PULSOUT12,750-pulseCount'Pulse=1.5ms-pulseCount.PAUSE20'Pausefor20msNEXTEND'Stopuntilreset該你了

創(chuàng)建一個程序，將加速或減速與其他的動作結(jié)合起來。下面是一個逐漸增加速度后走而不是向前走的例子。加速向后走與向前走的唯一不同之處在于PULSOUT13命令中pulseCount的值由750逐漸減小，而向前走是逐漸增加的，相應(yīng)的，PULSOUT12命令中pulseCount的值由750減少改為逐步增加。

RampuptofullspeedgoingbackwardsFORpulseCount=1TO100PULSOUT13,750-pulseCountPULSOUT12,750+pulseCountPAUSENEXT

通過增加兩個PULSOUT命令中pulseCount的值到750來創(chuàng)建一個在旋轉(zhuǎn)中勻變速的程序。通過逐漸減小兩個PULSOUT命令中pulseCount的值，可以沿另一個方向勻變速旋轉(zhuǎn)。這是一個勻變速旋轉(zhuǎn)四分之一周的例子。在伺服電機(jī)不得不減速之前沒機(jī)會增加到全速。

FORpulseCount=0TO30PULSOUT13,750+pulseCountPULSOUT12,750+pulseCountPAUSE20NEXT'RampdownrightrotateFORpulseCount=30TO0PULSOUT13,750+pulseCountPULSOUT12,750+pulseCountPAUSE20NEXT從任務(wù)1中打開程序ForwardLeftRightBackward.bs2，存為ForwardLeftRightBack更改新的程序，使Boe-Bot機(jī)器人的每一個動作能夠勻加速和勻減速。提示：你可以使用上面的代碼片段和StartAndStopWithRamping.bs2程序中相似的片段。五、用子程序簡化導(dǎo)航

1、子程序一個PBASIC子程序有兩個部分。一部分是子程序調(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)。另一部分是實(shí)際的子程序，它以作為自己的名字的標(biāo)號為子程序的起點(diǎn)，以RETURN命令結(jié)束。這個標(biāo)號和RETURN命令之間的命令組成一個代碼段，執(zhí)行你想讓子程序做的工作。

上圖是包括一個子程序調(diào)用和一個子程序的PBASIC程序的一部分。子程序調(diào)用是GOSUBMy_Subroutine命令。實(shí)際的子程序是從標(biāo)號My_Subroutine到RETURN命令之間的部分。它是這樣工作的：當(dāng)程序運(yùn)行到GOSUBMy_Subroutine命令時，它會尋找標(biāo)號My_Subroutine：，如箭頭（1）所示，程序跳到My_Subroutine處并開始執(zhí)行命令。程序從標(biāo)號處向下逐行執(zhí)行命令，在調(diào)試終端你會看到“Commandinsubroutine”信息。PAUSE1000會使程序中斷一秒鐘，然后程序執(zhí)行到RETURN命令處，箭頭（2）顯示了GOSUB命令執(zhí)行后如何立即跳回。在這種情況下，DEBUG命令顯示信息“Aftersubroutine”。程序示例：OneSubroutine.bs2'RoboticswiththeBoe-Bot-OneSubroutine.bs2.'Thisprogramdemonstratesasimplesubroutinecall'{$STAMPBS2}'{$PBASIC2.5}DEBUG"Beforesubroutine",CRPAUSE1000GOSUBMy_Subroutine:DEBUG"Aftersubroutine",CRENDMy_Subroutine：DEBUG"Commandinsubroutine",CRPAUSE1000RETURN

監(jiān)視調(diào)試終端,按幾次復(fù)位按鈕。每一次你應(yīng)該得到和命令右邊相同的三個信息

下面是有兩個子程序的例子，一個產(chǎn)生高音另一個產(chǎn)生低音。在DO和LOOP之間的命令依次調(diào)用子程序，驗(yàn)證次程序并關(guān)注其結(jié)果。'RoboticswiththeBoe-Bot-TwoSubroutine.bs2'Thisprogramdnmonstratesthatasubroutineisareusableblockofcommands.'{$STAMPBS2}'{$PBASIC2.5}DOGOSUBHIGH-PitchDEBUG"Backinmain",CRPAUSE1000GOSUBLOW-PitchDEBUG"Backinmainagain",CRPAUSE1000DEBUG"Repeat...",CR,CRLOOPHIGH-Pitch:DEBUG"Highpitch",CRFREQOUT4,2000,3500RETURNLOW-Pitch:DEBUG"Lowpitch",CRFREQOUT4,2000,2000

讓我們試著將前，左，右和后四個導(dǎo)航程序放在子程序中，下面是一個例子。示例程序：

MovementsWithSubroutines.bs2'RoboticswiththeBoe-Bot-MoventsWithSubroutines.bs2'Makeforward,left,right,andbackwardmovements.'{$STAMPBS2}'{$PBASIC2.5}DEBUG"ProgramRunning!:"counterVARWordFREQOUT4,2000,3000'Signalprogramstart/reset.GOSUBForwardGOSUBLeftGOSUBRightGOSUBBackwardENDForward:FORcounter=1TO64'ForwardPULSOUT13,850PULSOUT12,650PAUSE20NEXTPAUSE200RETURNLeft:FORcounter=1TO24'Rotateleft-about1/4turnPULSOUT13,650PULSOUT12,650PAUSE20NEXTPAUSE200RETURNRight:FORcounter=1TO24'Rotateright-about1/4turnPULSOUT13,850PULSOUT12,850PAUSE20NEXTPAUSE200RETURNBackward:FORcounter=1TO64'BackwardPULSOUT13,650PULSOUT12,850PAUSE20NEXTRETURN

我們還可以用其他的方法來實(shí)現(xiàn)這些動作，如用一個子程序和一些變量來實(shí)現(xiàn)。我們可以注意到，目前為止每個機(jī)器人動作都用相同的代碼塊來完成，比較下面兩個片段:'Forwardfullspeed'RampdownfromfullspeedbackwardsFORcounter=1TO64FORpulseCount=100TO1PULSOUT13,850PULSOUT13,750-pulseCountPULSOUT12,650PULSOUT12,650+pulseCountPAUSE20PAUSE20NEXTNEXT

使這兩個代碼塊做不同操作的是變量StartValue和EndValue以及PULSOUT的參數(shù)Duration的改變。這些變量是可變的，這些變量可以在程序運(yùn)行的過程中被重復(fù)更改來產(chǎn)生不同的動作。下面的程序重復(fù)同樣的子程序而不是使用帶有特定的PULSOUT命令參數(shù)Duration的單獨(dú)的子程序。產(chǎn)生不同動作的關(guān)鍵是在調(diào)用子程序前將變量設(shè)為適當(dāng)?shù)闹怠?/p>

程序示例：

'RoboticswiththeBoe-Bot-MoventsWithVariablesAndOneSubroutine.bs2'Makeanavigationroutinethatacceptsparameters.'{$STAMPBS2}'{$PBASIC2.5}DEBUG"ProgramRunning!:"counterVARWordpulseLeftVARWordpulseRightVARWordpulseCountVARWordFREQOUT4,2000,3000'Signalprogramstart/reset.'ForwardpulseLeft=850:pulseRight=650:pulseCount=64:GOSUBNavigate'LeftturnpulseLeft=650:pulseRight=650:pulseCount=24:GOSUBNavigate'RightturnpulseLeft=850:pulseRight=850:pulseCount=24:GOSUBNavigate'BackwardpulseLeft=650:pulseRight=850:pulseCount=64:GOSUBNavigateENDNavigate:FORcounter=1TOpulseCountPULSOUT13,pulseLeftPULSOUT12,pulseRightPAUSE20NEXTPAUSE200RETURN

這個程序中的指令以一種新的方式排列。每個變量聲明和GOSUB命令在同一行用冒號分隔開，而不是在不同的行。這里，冒號的功能和回車鍵一樣，分隔開每個PBASIC指令。這種方式允許所有指定動作的新變量值放在一起，并且和子程序調(diào)用在同一行。六：在EEPROM中建立復(fù)雜動作

EEPROM意為電可擦除可編程只讀存儲器，BASICStemp中能夠容納2048字節(jié)的信息，EEPROM存儲器與RAM(隨機(jī)存取存儲器)變量存儲器在幾個方面不同:1、EEPROM存儲一個值要花費(fèi)更多時間，有時需要幾毫秒。2、EEPROM可以接受寫操作的次數(shù)是一個有限數(shù)，大約10百萬次，而RAM能無限次的讀寫。3、EEPROM的主要功能是存儲程序，數(shù)據(jù)可以存在剩余的部分。可以通過單擊BASICStamp編輯器中的Run菜單，選擇“MemoryMap”來瀏覽BASICStamp的EEPROM的內(nèi)容。圖4-6顯示了程序MovementsWithSubroutines.bs2的存儲圖。

注意左邊的EPROM精簡圖。底部的小框圖的陰影部分顯示了程序MovemntsWithSubroutines.bs2占用的內(nèi)存數(shù)量。在這兒，聲明成字變量的“counter”變量在RAM圖的寄存器0中。這個個程序在輸入的時候似乎比較大，但是它只占用了可用的2048字節(jié)程序存儲區(qū)的136個字節(jié)。這里還有足夠的空間來存放一串相當(dāng)長的指令。因?yàn)樵趦?nèi)存中一個字符占用一個字節(jié)，因此還有可以存放1912個單字符指令的空間。EEPROM指南到目前為止我們已經(jīng)試過三種不同的編程方法來使Boe－Bot車向前走，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)和向后走。每種方法都有它的優(yōu)點(diǎn)，但是如果你要讓機(jī)器人執(zhí)行一個更長，更復(fù)雜的動作作時用這些方法都很麻煩。下面要介紹的一個例子將在子程序中使用熟悉的代碼塊來實(shí)現(xiàn)每個簡單的動作，每個動作都用一個單字母代碼來表示，一長串代碼字母存儲在EEPROM中，然后在程序執(zhí)行過程中讀出并解碼。避免了重復(fù)執(zhí)行一長串子程序或者每個GOSUB命令執(zhí)行前更改變量。這種編程方法需要一些新的PBASIC指令：DATA指令，READ和SELECT...CASE...ENDSELECT命令，在試驗(yàn)示例程序之前，讓我們先學(xué)習(xí)一下這些新的指令。每個基本動作都由一個與子程序相符的單字母代碼來代替F代表Forward，B代表Backward，L代表Left_Turn，R代表RightTurn，復(fù)雜的Boe－bot運(yùn)動可以很快的用這些代碼設(shè)計(jì)字母出來。一串字母的最后一個字母是Q，意思是動作完成后退出（Quit）。下載程序時用DATA指令把這個字母串存在EEPROM中。如下所示：DATA"FLFFRBLBBQ"每個字母被存在EEPROM中的一個字節(jié)里，由地址0開始（除非我們告訴它在哪里），READ命令能夠在程序運(yùn)行的時候從EEPROM中讀出這個字母串。這些值可以這樣從DO…LOOP循環(huán)中讀出：

DOUNTIL(instruction="Q")READaddress，instructionaddress=address+1'PBASICcodeblockomittedhere.LOOPaddress變量是每個存放代碼字母的EEPROM字節(jié)的地址。Instruction變量擁有字節(jié)的實(shí)際值，即代碼字符。注意每執(zhí)行一次循環(huán)，address變量的值增加1。這就使每個字母從地址0開始從EEPROM字節(jié)中連續(xù)的讀出。DO…LOOP命令有可選的條件，這對于不同的情況是很便利的。DONUTIL(condition)…LOOP允許循環(huán)重復(fù)執(zhí)行直到確定的情況發(fā)生。DOWHILE(condition)...LOOP允許當(dāng)某一個條件存在循環(huán)重復(fù)執(zhí)行。我們的例子將使用DO…LOOPUNTIL。在這種情況下DO…LOOP循環(huán)重復(fù)執(zhí)行直到從EEPROM中讀到Q字符。

SELECT...CASE...ENDSELECT指令用來選擇一個變量并求值，然后執(zhí)行CASE列中對應(yīng)的代碼塊下面的代碼塊將根據(jù)instruction變量中的字母值調(diào)用合適的子程序：SELECTinstructionCASE"F":GOSUBForwardCASE"B":GOSUBBackwardCASE"R":GOSUBRight_TurnCASE"L":GOSUBLeft_TurnENDSELECT程序示例：EepromNavigation.bs2，機(jī)器人按矩形行走'RoboticswiththeBoe-Bot-EepromNavigation.bs2'NavigationusingcharactersstoredinEEPROM.'{$STAMPBS2}'{$PBASIC2.5}DEBUG"ProgramRunning!:"'-[Variables]------------------------------------------------------pulseCountVARWord'StoresnumbeiofpulsesaddressVARByte'StoresEEPROMaddress.instructionVARByte'StoresEEPROMinstruction.'--[EEPROMData]----------------------------------------------------'Address:0123456789'Thesetwocommentedlinesshow'/////'EEPROMaddressofeathdatum.DATA"FLFFRBLBBQ"'Navigationinstruction.'----[Initialization]----------------------------------------------FREQOUT4,2000,3000'Signalprogramstart/reset.'-----[MainRoutine]------------------------------------------------DOUNTIL(instruction="Q")READaddress,instruction'Dataataddressininstruction.address=address+1'Add1toaddressfornextread.SELECTinstruction'Calladifferentsubroutine.CASE"F":GOSUBForward'foreachpossiblecharactorCASE"B":GOSUBBackward'thatcanbefetchedfromCASE"L":GOSUBLeft_Turn'EEPROMCASE"R":GOSUBRight_TurnENDSELECTLOOPEND'Stopexecutinguntilreset'---[SubroutineForward]------------------------------------------Forward:'ForwardSubroutineFORpulseCount=1TO64'Send64forwardpulses.PULSOUT13,850'1.7mspulsestoleftservo.PULSOUT12,650'1.3mspulsestorightservo.PAUSE20'Pausefor20ms.NEXTRETURN'ReturntoMainRoutineloop.'-----[Subroutine_Backward]----------------------------------------Backward:'Backwardsubroutine.FORpulseCount=1TO64'Send64backwardpulses.PULSOUT13,650'1.3mspulsestoleftservo.PULSOUT12,850'1.7mspulsestorightservo.PAUSE20'Pausefor20ms.NEXTRETURN'ReturntoMainRoutineloop.'-----[Subroutine_Left_Turn]----------------------------------------Left_Turn:'Left_TurnsubroutineFORpulseCount=1TO24'Send24leftrotatepulses.PULSOUT13,650'1.3mspulsestoleftservo.PULSOUT12,650'1.3mspulsestorightservo.PAUSE20'Pausefor20ms.NEXTRETURN'ReturntoMainRoutineloop.'-----[Subroutine_Right_Turn]----------------------------------------Right_Turn:'Right_TurnsubroutineFORpulseCount=1TO24'Send24rightrotatepulses.PULSOUT13,850'1.7mspulsestoleftservo.PULSOUT12,850'1.7mspulsestorightservo.PAUSE20'Pausefor20ms.NEXTRETURN'ReturntoMainRoutineloop.該你了

程序進(jìn)行完畢后，在BASICStamp編輯器中單擊Run菜單并選擇MemoryMap，就可以看到詳細(xì)的EEPROM圖，我們存放的指令將以藍(lán)色高亮顯示，顯示的數(shù)據(jù)是十六進(jìn)制的ASCII碼與我們在DATA指令中輸入的字符一致。

單擊圖中左下角的DisplayASCII復(fù)選框，它顯示的是你使用DATA指令記錄的實(shí)際字符，不是ASCII碼。

這個程序在EEPROM中存儲了10個字符。這10個字符被READ命令的address參數(shù)訪問。address變量聲明成一個字節(jié)變量，因而可以訪問256個地址，包含我們需要的10個地址。如果address被重聲明為一個自變量，你理論上可以訪問65535個地址。記住如果你的程序越長，EEPROM中可以用來存儲數(shù)據(jù)的地址會越少可以更改現(xiàn)有的數(shù)據(jù)串為一系列新的方向。你也可以增加另外的DATA指令。這些數(shù)據(jù)被連續(xù)存儲.但應(yīng)注意：DATA指令中最后的字符應(yīng)該是“Q”.

下一個例看起來很復(fù)雜，但是它是一個非常有效的設(shè)計(jì)Boe－Bot運(yùn)動的方法。這個例子使用了EEPROM數(shù)據(jù)存儲區(qū)，但是沒有使用子程序，而是使用單個的用變量代替FOR...NEXT循環(huán)的EndValue和PULSOUTDuration的代碼塊。缺省的，DATA指令在EEPROM中存儲字節(jié)信息，要存儲字長的數(shù)據(jù)項(xiàng)，可以增加Word修飾符在DATA指令中。每個字長數(shù)據(jù)項(xiàng)需要占用EEPROM中的兩個字節(jié)的存儲位置，因此每個數(shù)據(jù)要通過每個數(shù)據(jù)的另一個地址來訪問。當(dāng)使用多個DATA指令時，最方便的方法是給每個指令加標(biāo)簽。這樣，READ命令就可以根據(jù)標(biāo)簽得到數(shù)據(jù)，不用你計(jì)算在EEPROM中每串?dāng)?shù)據(jù)開始的地址?？聪旅娴拇a片段：'addressOffset02468Pulses_CountDATAWord64,Word24,Word24,Word64,Word0Pulses_LeftDATAWord850,Word650,Word850,Word650Pulses_RightDATAWord650,Word650,Word850,Word850

每個DATA指令以自己的標(biāo)簽開始。Word修飾符在每個用逗號分開得數(shù)據(jù)項(xiàng)之前。這三個數(shù)據(jù)串將被依次存儲在EEPROM中。我們不用計(jì)算出數(shù)據(jù)項(xiàng)的地址，因?yàn)闃?biāo)簽和addressOffset變量會自動去做。READ命令用每個標(biāo)簽算出EEPROM中數(shù)據(jù)串開始的地址，然后增加addressOffset變量的值就知道要移動多少來找到正確的數(shù)據(jù)項(xiàng)（DataItem）。找到DataItem.后Address將被存儲在READ命令的Variable變量中。注意，Word修飾符應(yīng)該放在存儲從EEPROM中取出的值的變量之前。DOREADPulses_Count+addressOffset,WordpulseCountREADPulses_Left+addressOffset,WordpulseLeftREADPulses_Right+addressOffset,WordpulseRightaddressOffset=addressOffset+2'PBASICcodeblockomittedhere.LOOPUNTIL(pulseCount=0)

第一次執(zhí)行完循環(huán)后，addressOffset=0。第一個READ命令將從Pulses_Count標(biāo)簽的第一個地址中得到一個值64，并把它放在pulseCount變量中。第二個READ命令從Pulses_Left標(biāo)簽指定的第一個地址中得到值850，并把它放在pulseLeft變量中。第三個EAD命令從Pulses_Right標(biāo)簽指定的第一個地址得到值650，并把它放在pulseRight變中。注意，這些是上面代碼片段第“0”列的三個值，當(dāng)這些變量值被放在下面的代碼塊中時，F(xiàn)ORcounter=1TOpulseCountFORcounter=1TO64PULSOUT13,pulseLeftPULSOUT13,850PULSOUT12,pulseRightPULSOUT12,650PAUSE20becomesPAUSE20NEXTNEXT然后FOR...NEXT代碼執(zhí)行第二、第三和第四個循環(huán)。

程序示例：EepromNavigationWithWordValues.bs2.'RoboticswiththeBoe-Bot-EepromNavigationWithWordValues.bs2'Storelistsofwordvaluesthatdictate.'{$STAMPBS2}'Stampdirective.'{$PBASIC2.5}'PBASICdirective.DEBUG"ProgramRunning!“'--[Variables]-----------------------------------------------counterVARWordpulseCountVARWord'Storesnumberofpulses.addressOffsetVARByte'Storesoffsetfromlabel.instructionVARByte'StoresEEPROMinstruction.pulseRightVARWord'Storesservopulsewidths.pulseLeftVARWord'--[EEPROMData]--------------------------------------------'addressOffset02468Pulses_CountDATAWord64,Word24,Word24,Word64,Word0Pulses_LeftDATAWord850,Word650,Word850,Word650Pulses_RightDATAWord650,Word650,Word850,Word850'–[Initialization]---------------------------------FREQOUT4,2000,3000'Signalprogramstart/reset.'--[MainRoutine]-----------------------------------DOREADPulses_Count+addressOffset,WordpulseCountREADPulses_Left+addressOffset,WordpulseLeftREADPulses_Right+addressOffset,WordpulseRightaddressOffset=addressOffset+2FORcounter=1TOpulseCountPULSOUT13,pulseLeftPULSOUT12,pulseRightPAUSE20NEXTLOOPUNTIL(pulseCount=0)END'Stopexecutinguntilreset.挑戰(zhàn)課題！1、用下面的代碼代替DATA指示，運(yùn)行程序，觀察Boe－Bot會做些什么。Pulses_CountDATAWord60,Word80,Word100,Word110,Word110,Word100,Word80,Word60,Word0Pulses_LeftDATAWord850,Word800,Word785,Word760,Word750,Word740,Word715,Word700,Word650,Word750Pulses_RightDATAWord650,Word700,Word715,Word740,Word750,Word760,Word785,Word800,Word850,Word7502、寫個程序讓Boe-Bot能沿著（1）直徑為1m的圓形軌跡運(yùn)行（2）邊長為1m的正三角形軌跡行走。(3)走“8”形軌跡。總結(jié)這章節(jié)介紹了Boe-Bot的許多基本操作：前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、以中心旋轉(zhuǎn)。這些操作是由PULSOUT指令中的Duration參數(shù)所控制，而每個動作的時間是由FOR…NEXT循環(huán)中的StartValue和Endvalue參數(shù)所控制。第二章介紹的是硬件的調(diào)整，用螺絲起子來校正Boe-Bot的伺服機(jī)。而這章節(jié)是注重在軟件方面的調(diào)整，尤其是當(dāng)兩個伺服馬達(dá)的轉(zhuǎn)速不等時，必須對PULSOUT指令中的Duration參數(shù)進(jìn)行修改，降低轉(zhuǎn)速較快的伺服馬達(dá)，如果兩輪的轉(zhuǎn)速沒有配合好，做了這個修改就可以讓Boe-Bot的軌跡從曲線變成直線。至于調(diào)整Boe-Bot的旋轉(zhuǎn)角度，則可以從FOR…NEXT循環(huán)中的StartValue與EndValue參數(shù)著手。為了寫程序讓Boe-Bot行走事先決定好的距離，可以先用尺測量出Boe-Bot行走一秒的距離，有了這個距離與每秒鐘的脈沖數(shù)就可以計(jì)算出特定距離所需要的脈沖數(shù)。Ramping是一種逐漸加速與逐漸減速的方式，這種方式對于伺服馬達(dá)是較適合的操作，所以建議在Boe-Bot的起始與結(jié)束時使用這種操作。逐漸加速的方法是在FOR…NEXT循環(huán)中聲明一個Counter參數(shù)，在PULSOUT指令中的Duration參數(shù)從750開始增加與減少。

子程序是一種事先寫好程序的方法，可供PBASIC重復(fù)使用。使用子程序就不需要為每一個操作都寫一個完整的FOR…NEXT循環(huán)，因?yàn)槊總€子程序中就會包含一個FOR…NEXT循環(huán)，在需要子程序時就以GOSUB呼叫子程序。子程序以標(biāo)記為開始，以RETURN指令作為結(jié)束。在主程序中以GOSUB指令呼叫子程序，當(dāng)子程序執(zhí)行完畢后就會執(zhí)行RETURN指令，下一個被執(zhí)行的指令就是緊接在GOSUB指令后的程序。BASICStamp的EEPROM儲存現(xiàn)在執(zhí)行的程序，不過你可以利用程序中任何未使用的部分來儲存數(shù)值，這是儲存預(yù)存操作程序的好方式。DATA指令可將數(shù)值存入EEPROM，預(yù)設(shè)模式是以byte存入，若在數(shù)據(jù)前面加上Word，就可使用EEPROM內(nèi)存中的2個byte儲存數(shù)值，數(shù)值得大小可提升至65535。我們用READ指令來將存入EEPROM的數(shù)值讀取出來。如果你要使用的是字符變量是Word格式，記得在變數(shù)前面加上Word。

SELECT…CASE…ENDSELECT敘使用來選擇一個特定的變量，然后開始評估它屬于那種情形，之后才執(zhí)行某種情形下相對應(yīng)的程序。附加的DO…LOOP循環(huán)這個功能相當(dāng)?shù)姆奖?，可以在很多情況下達(dá)到我們的目的；DOUNTIL(情況)…LOOP和DO…LOOPUNTIL(情況)允許循環(huán)不斷重復(fù)，直到某種條件發(fā)生才跳出循環(huán)。第二節(jié)Boe-Bot機(jī)器人觸覺導(dǎo)航

本章中，我們將在Boe-Bot車上安裝并測試一個稱為胡須的觸覺開關(guān)。并對Boe-Bot機(jī)器人編程來監(jiān)視觸覺開關(guān)的狀態(tài)，以及決定當(dāng)它遇到障礙物時如何去做。最終的結(jié)果就是通過觸覺給機(jī)器人自動導(dǎo)航——即觸覺導(dǎo)航。胡須：是因?yàn)檫@些緩沖開關(guān)看起來象胡須，也象觸角。安裝好的胡須如圖5-1所示。胡須讓機(jī)器人有能力通過接觸來判斷周邊的環(huán)境，很象螞蟻的觸角，或是貓的胡須。一、安裝并測試機(jī)器人的胡須1、胡須的電路及裝配斷開主板和電機(jī)的電源，元件清單：須狀金屬絲、平頭M4-40螺絲釘、?″圓形套管、3-pin公-公接頭、220Ω電阻（紅-紅-棕）、10kΩ電阻（棕-黑-橙）。安裝步驟：（1）拆掉連接主板到前面支架的兩顆螺釘；（2）參考圖5-3，螺釘依次穿過尼龍墊圈、螺釘穿過主板上的圓孔之后，擰進(jìn)主板下面的支架中，但不要擰緊；（3）把須狀金屬絲帶勾的部分?jǐn)Q在螺釘上，將螺釘擰緊在支架上，調(diào)整胡須的位置使它們橫向交叉但不接觸。。電路：把圖所示的胡須電路添加到壓電式揚(yáng)聲器和你曾在前面學(xué)習(xí)中搭建并測試過的伺服電機(jī)電路中，確定兩條胡須比較靠近，但又不接觸面包板上的3-pin頭。推薦保持3mm的距離。2、測試胡須

觀察胡須電路示意圖，每條胡須都是一個機(jī)械式的、接地常開的單刀單擲開關(guān)。胡須接地（Vss）是因?yàn)橹靼逋鈬腻兘鹂锥歼B接到Vss。金屬支架和螺絲釘提供電氣連接給胡須。通過編程讓BASICStamp微控制器探測什么時候胡須被觸動。連接到每個開關(guān)電路的I/O腳監(jiān)視著10K上拉電阻上的電壓變化。圖5-8說明是如何工作的。當(dāng)胡須沒有被觸動，連接胡須的I/O管腳的電壓是5V；當(dāng)胡須被觸動時，I/O短接到地，所以I/O管腳的電壓是0V。PBASIC程序開始運(yùn)行時，所有的I/O插腳缺省為輸入。也就是說，連接到胡須的I/O管腳會自動作為輸入。作為輸入，如果I/O腳上的電壓為5V（胡須沒有被觸動），則其寄存器存儲1；如果電壓為0V（胡須被觸動），則存儲0。調(diào)試終端可以顯示這些數(shù)值。

接下來的示例程序是用來測試胡須的功能是否正常。通過顯示存儲在P7和P5的輸入寄存器（IN7和IN5）中的二進(jìn)制數(shù)字，程序?qū)⒏嬖V你BASICStamp是否檢測到胡須的狀態(tài)。當(dāng)輸入寄存器存儲的值為1，說明胡須沒有被觸動；當(dāng)存儲值為0時，胡須被觸動。程序示例：TestWhiskers.bs2

'RoboticswiththeBoe-Bot-TestWhiskers.bs2'DisplaywhattheI/Opinsconnectedtothewhiskerssense.'{$STAMPBS2}'Stampdirective.'{$PBASIC2.5}'PBASICdirective.DEBUG"WHISKERSTATES",CR,"LeftRight",CR,"------------"DODEBUGCRSRXY,0,3,"P5=",BIN1IN5,"P7=",BIN1IN7PAUSE50LOOP注意調(diào)試終端的顯示值；此時P7和P5的顯示值應(yīng)該都為1。檢查圖5-5，弄清哪條胡須是左胡須，哪條是右胡須。（1）把右胡須按到3-pin轉(zhuǎn)接頭上，注意調(diào)試終端的數(shù)值，數(shù)值應(yīng)該為：P5=1P7=0（2）把左胡須按到3-pin轉(zhuǎn)接頭上，注意調(diào)試終端的數(shù)值，數(shù)值應(yīng)該為：P5=0P7=1（3）同時把兩個胡須按到各自的3-pin轉(zhuǎn)接頭上，此時數(shù)值應(yīng)該為：P5=0P7=0（4）如果兩個胡須都通過測試，你可以繼續(xù)下面的內(nèi)容；否則檢查程序或電路中存在的錯誤。

3、實(shí)地測試胡須假設(shè)你以后不得不脫機(jī)測試胡須。不能用到調(diào)試終端，我們可以對BASICStamp編程，讓它發(fā)送一些和其接收到的輸入信號相符合的輸出信號。利用含有一對LED的電路和基于胡須的輸入讓LED亮或滅的程序來實(shí)現(xiàn)。所需元件：220Ω電阻（紅-紅-棕）、紅色LED（1）搭建LED胡須測試電路斷開電源，按圖示搭建電路（2）對LED胡須測試電路編程

重新連接主板的電源，將程序TestWhiskers.bs2另存為TestWhiskersWithLeds.bs2在PAUSE50和LOOP命令之間插入以下兩段IF...THEN語句IF(IN7=0)THENHIGH1ELSELOW1ENDIFIF(IN5=0)THENHIGH10ELSELOW10ENDIF這是IF...THEN條件判斷語句。第一個IF...THEN語句當(dāng)連接到P7的胡須被觸動（IN7=0）時，設(shè)置P1為高電平LED亮，ELSE部分當(dāng)胡須沒有被觸動時，設(shè)置P1為低電平LED滅。第二個IF...THEN語句對連接到P5的胡須和P10的LED做同樣的事情。運(yùn)行程序TestWhiskersWithLeds.bs2輕輕的觸動胡須，測試該程序。每個胡須接觸到自己的3-pin轉(zhuǎn)接頭時，紅色LED會變亮。'RoboticswiththeBoe-Bot-TestWhiskersWithLeds.bs2'DisplaywhattheI/Opinsconnectedtothewhiskerssense.'{$STAMPBS2}'{$PBASIC2.5}DEBUG"WHISKERSTATES",CRDEBUG"LeftRight",CRDEBUG"-------------"DODEBUGCRSRXY,0,3,"P5=",BIN1IN5"P7=",BIN1IN7PAUSE50IF(IN7=0)THENHIGH1ELSELOW1ENDIFIF(IN5=0)THENHIGH10ELSELOW10ENDIFLOOP二、通過胡須導(dǎo)航在Boe-Bot車行走過程中，如果有胡須被觸動，那就意味著碰到了什么。導(dǎo)航程序需要接受這些輸入信息，判斷它的意義，調(diào)用一系列使Boe-Bot車倒退、旋轉(zhuǎn)并朝不同的方向行走的動作子程序，完成胡須導(dǎo)航。PBASIC語言中有個條件判斷命令語句IF…THEN，其句法是：IF(condition)THEN…{ELSEIF(condition)}…{ELSE}…ENDIF句中“…”的意思是，你可以在關(guān)鍵詞之間放置一個代碼段（由一條或多條命令組成）。下面的示例程序會基于胡須的輸入做出選擇，然后調(diào)用相關(guān)子程序使Boe-Bot車采取行動。子程序同你在第四章里用到的類似。這是IF…THEN怎樣使用：IF(IN5=0)AND(IN7=0)THENGOSUBBack_Up'Bothwhiskersdetectobstacle,GOSUBTurn_Left'backup&U-turn(lefttwice)GOSUBTurn_LeftELSEIF(IN5=0)THEN'LeftwhiskercontactsGOSUBBack_Up'Backup&turnrightGOSUBTurn_RightELSEIF(IN7=0)THEN'RightwhiskercontactsGOSUBBack_Up'Backup&turnleftGOSUBTurn_LeftELSE'Bothwhiskers1,nocontactsGOSUBForward_Pulse'Applyaforwardpulse&ENDIF'checkagain示例程序：RoamingWithWhiskers.bs2這個示例程序示范了一種利用IF…THEN語句評估胡須的輸入并決定調(diào)用哪個導(dǎo)航子程序的方法。重新打開主板和伺服電機(jī)的電源輸入、保存并運(yùn)行程序RoamingWithWhiskers.bs2嘗試讓Boe-Bot車行走，當(dāng)在其路線上遇到障礙物時，它將后退、旋轉(zhuǎn)并向另一個方向行走。

'-----[Title]--------------------------------------------------------------'RoboticswiththeBoe-Bot-RoamingWithWhiskers.bs2'Boe-Botuseswhiskerstodetectobjects,andnavigatesaroundthem.'{$STAMPBS2}'Stampdirective.'{$PBASIC2.5}'PBASICdirective.DEBUG"ProgramRunning!“'-----[Variables]----------------------------------------------------------pulseCountVARByte'FOR...NEXTloopcounter.'-----[Initialization]-----------------------------------------------------FREQOUT4,2000,3000'Signalprogramstart/reset.'-----[MainRoutine]-------------------------------------------------------DOIF(IN5=0)AND(IN7=0)THEN'BothwhiskersdetectobstacleGOSUBBack_Up'Backup&U-turn(lefttwice)GOSUBTurn_LeftGOSUBTurn_LeftELSEIF(IN5=0)THEN'LeftwhiskercontactsGOSUBBack_Up'Backup&turnrightGOSUBTurn_RightELSEIF(IN7=0)THEN'RightwhiskercontactsGOSUBBack_Up'Backup&turnleftGOSUBTurn_LeftELSE'Bothwhiskers1,nocontactsGOSUBForward_Pulse'ApplyaforwardpulseENDIF'andcheckagainLOOP'-----[Subroutines]--------------------------------------------------------Forward_Pulse:'Sendasingleforwardpulse.PUL