操作題操作16藍(lán)牙小車課程

1、目錄目錄2第一單元小車動起來3小車開動起來3第一課第二單元小車亮起來12前照燈的安裝15的安裝18第四課第五課第三單元小車響起來20第六課小車有聲音20第七課小車聲音受控制23第一單元小車動起來第一課 小車開動起來用scratch 為小車編寫第一個程序：當(dāng)按下電腦鍵盤的“上移”鍵時，小車向前開動，當(dāng)松開“上移”鍵時，小車停住?！緦嶒灉?zhǔn)備】scratch 藍(lán)牙小車電腦上成功安裝了“s2a 淄博定制藍(lán)牙版”程序電腦與小車藍(lán)牙配對成功?！驹矸治觥坑肁rduino uno 的模式控制電機(jī)。通過改變兩個數(shù)字 IO 針腳和兩個針腳的對直流電控制端口實現(xiàn)。如表 2-1-1 是分配，圖 2-1-2 是對應(yīng)的

2、藍(lán)牙小車實物連接圖?？刂颇Ｊ降尼樐_表 2-1-1針腳分配【編寫】1.初始化端口，引腳 4、5 控制電機(jī) M1；引腳 6、7 控制電機(jī) M2。2.設(shè)置小車的初始狀態(tài)：重復(fù)執(zhí)行如圖 2-1-3，引腳 4、5、6、7 的值設(shè)置為 0，即讓兩個電機(jī)的兩段電壓都設(shè)為低電平，電機(jī)不動，小車為狀態(tài)。針腳功能4電機(jī) 1 的方向控制5電機(jī) 1 的控制6電機(jī) 2 的控制7電機(jī) 2 的方向控制3.設(shè)置小車的運(yùn)動狀態(tài)：引腳 4、5 控制電機(jī) M1，設(shè)置引腳 4、5 的電壓分別為高電平和低電平，M1 開始工作，同理設(shè)置引腳 6、7 為不同的電平，M2 開始工作。小車運(yùn)動的條件是“上移”鍵按下。4. 消除抖動，如果只執(zhí)行

3、上述，調(diào)試時會發(fā)現(xiàn)小車的車輪一會兒轉(zhuǎn)一會兒停，這是因為程序在不停的判斷是否按下了“上移”鍵。因此，還應(yīng)該加入腳本，即在“上移”鍵松開前，程序一直等待著，也就是“一直運(yùn)動著“?！敬鹨山饣蟆堪聪隆吧弦奇I“后，小車開動，但是為什么走的不是直線？1.小車“走不直”原因分析在目前的智能小車中，差分驅(qū)動仍然是主流驅(qū)動方式。差分驅(qū)動是指左、右兩個分別用左、右兩個電機(jī)驅(qū)動，通過分別改變兩個電機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制小車前進(jìn)或者后退。在這里，左右兩個電機(jī)的特性肯定不會完全相同，這就將直接導(dǎo)致即使設(shè)置的轉(zhuǎn)速一樣，兩個的實際轉(zhuǎn)速也是不相同的，所以本來應(yīng)該走直線的小車行駛軌跡會發(fā)生偏移，也就產(chǎn)生了所謂的“走不直”的現(xiàn)象。影響小

4、車“走不直”的原因還有很多，比如：道的物、瞬間打滑、小車左右重量不一致等等。而且這些是無法消除的，只有使用其他方法來解決這個問題。簡單的做法：根據(jù)小車走直線時，實際路線的偏差，對小車左右電機(jī)數(shù)值進(jìn)行微調(diào)。2.開環(huán)與閉環(huán)在了解開環(huán)與閉環(huán)之前，在地面上畫出一條直線，嘗試先閉著眼睛再睜開眼睛沿著直線走一遍。會發(fā)現(xiàn)，睜開眼睛走直線比閉著眼睛走直線要簡單得多。事實上，沒有安裝任何傳感器的小車就相當(dāng)于眼睛閉著的，顯而易見，這樣走直線是很的。在這里，小車只通過電機(jī)控制轉(zhuǎn)速，而不添加任何傳感器行走的方式稱之為“開環(huán)控制”。相對的，閉環(huán)控制是指小車通過各種傳感器感應(yīng)外界信息，根據(jù)這些信息調(diào)整自己的運(yùn)動。在下面的

5、課程學(xué)習(xí)中，會增加多種傳感器，繼續(xù)了解奧秘所在。第二課 小車轉(zhuǎn)彎與通過控制鍵盤“左移鍵“、”右移鍵“、”下移鍵“，實現(xiàn)小車的”左轉(zhuǎn)“、”右轉(zhuǎn)“和”“?！緦嶒灉?zhǔn)備】同上一課?！驹矸治觥康男≤囀怯?2 個電機(jī)和 2 個的（這里不考慮主要起支撐作用的萬向輪）。對于采用這種驅(qū)動方式的小車來說，它運(yùn)動時會有以下幾種情況出現(xiàn)：小車前進(jìn)（上節(jié)課已經(jīng)學(xué)習(xí)過）小車后退（將電機(jī)反接，或者程序設(shè)置反向電壓即可）小車轉(zhuǎn)彎左右轉(zhuǎn)動速度不同時，小車就會轉(zhuǎn)彎。左右兩個轉(zhuǎn)動的速度之差決定小車轉(zhuǎn)彎半徑大小。如果左右兩個動。轉(zhuǎn)動的速率相同，方向正好相反，小車會原地轉(zhuǎn)【編寫】1.新建模塊。這節(jié)課要實現(xiàn)小車的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、三個方向的

6、運(yùn)動，如果繼續(xù)像上節(jié)課一樣設(shè)計程序的話，程序會顯得繁瑣且易讀性差，因此，可以為四個方向的運(yùn)動各設(shè)計四個程序塊，前、后、左、右四個方向分別對應(yīng)的程序塊為：go、back、left、right。2.為go 模塊添加?？寺o 模塊編寫主程序。，依次修改為另外三個方向的?！敬鹨山饣蟆繛槭裁匆獙?5、6 腳設(shè)為輸出？為什么左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎時要將其中一個引腳設(shè)為 255？設(shè)為其他的數(shù)值比如 256、1000可以嗎？現(xiàn)今多數(shù)系統(tǒng)皆采用數(shù)字控制的方式，由微處理器接收回傳的感測信息，并針對與目標(biāo)的差值再調(diào)整輸出。而數(shù)字信號只有 0 與 1 兩種變化，怎么調(diào)整控制車輛的轉(zhuǎn)速呢？知道速度可不能只用 0 和 1 來表

7、示??！這時可以將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化成模擬信號，這就是為什么要設(shè)置 5、6 腳為的原因了。脈沖寬度調(diào)制()，是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中，它可以將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號。仔細(xì)觀察圖 2-2-6 Arduino uno 控制器，會發(fā)現(xiàn)它的數(shù)字口上有 6 個針腳支持信號，即 3、5、6、9、10 和 11。的輸出值為 0255，電機(jī)模塊接到這幾個針腳上面，就可以控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，不會只有單純的轉(zhuǎn)與不轉(zhuǎn)兩種選擇。第二單元 小車亮起來第三課 轉(zhuǎn)向燈的

8、安裝給小車安裝好轉(zhuǎn)向燈，實現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)彎過程中點(diǎn)亮轉(zhuǎn)向燈。【準(zhǔn)備器材】黃色led 燈兩只固定片雙面膠【原理分析】使用Arduino 控制板上的 12、13 數(shù)字引腳的輸出信號來分別表示左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎時轉(zhuǎn)向燈的控制信號，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向時對應(yīng)一側(cè)的轉(zhuǎn)向燈點(diǎn)亮?！揪€路連接】【編寫】此是在小車動起來的之上添加轉(zhuǎn)向時亮燈修改而成的，小車動起來的請參考第二單元內(nèi)容1.初始化端口，在第二單元基礎(chǔ)上添加，設(shè)置引腳 12 為左轉(zhuǎn)向燈輸出，引腳 13 為右轉(zhuǎn)向燈輸出設(shè)置不轉(zhuǎn)向時轉(zhuǎn)向燈為熄滅狀態(tài)設(shè)置左轉(zhuǎn)時左燈亮同理設(shè)置右轉(zhuǎn)時的狀態(tài)【答疑解惑】LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化

9、為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED 的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是 P 型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N 型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時候，它們之間就形成一個P-N 結(jié)。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P 區(qū)，在P 區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是 LED燈發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成 P-N 結(jié)的材料決定的。上個世紀(jì) 60 年代，科技工作者利用半導(dǎo)體 PN

10、結(jié)發(fā)光的原理，研制成了 LED 發(fā)光二極管。當(dāng)時研制的 LED，所用的材料是 GaASP，其發(fā)光顏色為紅色。經(jīng)過近 30 年的發(fā)展，大家十分熟悉的 LED，已能發(fā)出紅、橙、黃、綠、藍(lán)等多種色光。第四課 前照燈的安裝給小車安裝頭燈，按L 鍵時燈亮，按C 鍵燈熄滅?！緶?zhǔn)備器材】1、白色LED 燈兩只2、固定片3、雙面膠【線路連接】【原理分析】使用arduino 線路版上的 11 數(shù)字端口作為頭燈的輸出信號端口，通過按鍵控制端口的高低電平輸出實現(xiàn)頭燈的開關(guān)?！揪帉憽看巳菔窃谛≤噭悠饋淼闹闲薷亩傻模≤噭悠饋淼恼垍⒖嫉诙卧獌?nèi)1、端口初始化，在第二單元基礎(chǔ)上添加設(shè)置 11 腳為頭燈輸出2、在主程序

11、中添加按下L 鍵時開燈的分支，并發(fā)送“open light”廣播 3、同理添加當(dāng)按下C 鍵時關(guān)燈的分支，并廣播 “close light”4、完成“open light”和“close light”兩個廣播中的內(nèi)容第五課的安裝，按A 鍵時燈亮，按S 鍵燈熄滅【準(zhǔn)備器材】給小車安裝1、紅藍(lán)LED 燈各兩只2、固定片3、雙面膠【線路連接】【原理分析】使用arduino 線路板的 D9、D10 端口作為的控制端口，D9 控制紅燈，D10 控制，按下a 鍵時紅交替閃爍，按下s 鍵時停止閃爍。【編寫】此容是在小車動起來的之上修改而成的，小車動起來的請參考第二單元內(nèi)1、端口初始化，在第二單元基礎(chǔ)上設(shè)置 9

12、 腳為紅燈輸出，設(shè)置 10 腳為輸出2、在主程序中添加按下a 鍵時打開的分支，并廣播“alarm”3、閃爍與關(guān)閉的如下第三單元 小車響起來第六課 小車有聲音1用杜邦線在小車上一個有源蜂鳴器；2用scratch 為小車編寫第一個程序，讓蜂鳴器響起來；【實驗準(zhǔn)備】1scratch 藍(lán)牙小車2用杜邦線將有源蜂鳴器到小車上電腦藍(lán)牙與小車藍(lán)牙配對并連接設(shè)置并啟動“s2a”和“Scratch2.0”程序【原理分析】有源蜂鳴器工作的理想信號是直流電。因為蜂鳴器有一簡單的振蕩電路，能將恒定的直流電轉(zhuǎn)化成一定頻率的脈沖信號，從面實出磁場交變，帶動鉬片振動發(fā)音。用杜邦線把Arduino 板子的 12 號、GND

13、與有源蜂鳴器的正極、負(fù)極連接起來，通過改變 12 號數(shù)字 IO 針腳，來控制蜂鳴器的實物連接圖。圖 4-1-1 是對應(yīng)的藍(lán)牙小車表 4-1-1 針腳分配【編寫】初始化端口：引腳 12 為輸出，用于控制有源蜂鳴器，如圖 4-1-2 所示。設(shè)置小車的發(fā)出聲音：將引腳 12 的值設(shè)置為 1，即讓有源蜂鳴器發(fā)出聲音。3.最終實現(xiàn)的如圖 4-1-4 所示。針腳功能12有源蜂鳴器正極GND有源蜂鳴器負(fù)極圖 4-1-4【答疑解惑】發(fā)出為什么只有一種呢？因為有源蜂鳴器的震蕩器就可以產(chǎn)生固定頻率的信號，只需要在其供電端加上額定直流電壓，其驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出聲音。因此，有源蜂鳴器只發(fā)出這一種聲音。第七課 小車聲音受控制用scratch 為小車編程，使用鍵盤上的按鍵控制有源蜂鳴器發(fā)出聲音；【實驗準(zhǔn)備】1scratch 藍(lán)牙小車2用杜邦線將有源蜂鳴器到小車上電腦藍(lán)牙與小車藍(lán)牙配對并連接設(shè)置并啟動“s2a”和“Scratch2.0”程序【原理分析】用杜邦線把Arduino 板子的 12 號、GND 與有源蜂鳴器的正極、負(fù)極連接起來，通過改變 12 號數(shù)字 IO 針腳，來控制蜂鳴器的。表 4-1-1 針腳分配【編寫】初始化端口：引腳 12 為輸出，用于控制有源蜂鳴器。設(shè)置小車的發(fā)出聲音：將引腳 12 的值設(shè)置為 1，即讓有源蜂鳴器發(fā)出聲音設(shè)置小車的停止發(fā)出聲音：將引腳 12 的值設(shè)置為