《服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用開發(fā)》課件 項(xiàng)目二 遙控發(fā)光生日音樂盒

項(xiàng)目二遙控發(fā)光生日音樂盒服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用開發(fā)UBTECHCONTENTS01.學(xué)習(xí)目標(biāo)UBTECH02.內(nèi)容結(jié)構(gòu)03.任務(wù)背景04.任務(wù)描述05.知識鏈接06.任務(wù)實(shí)施07.擴(kuò)展任務(wù)08.項(xiàng)目小結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解蜂鳴器的發(fā)音原理；2.了解紅外遙控器的工作原理；3.了解發(fā)光二極管的工作原理；4.熟練掌握紅外遙控器的使用；5.熟練掌握發(fā)光二極管的使用；6.熟練掌握程序調(diào)用控制蜂鳴器發(fā)音；7.熟練掌握程序調(diào)用紅外遙控器控制開發(fā)板。內(nèi)容結(jié)構(gòu)任務(wù)背景在我們?nèi)粘Ｉ钪校?jīng)常使用到的遙控器，是目前使用最廣泛的一種遙控通信方式。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，因而，繼彩電、錄像機(jī)之后，在錄音機(jī)、音響設(shè)備、空調(diào)以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。在Arduino中可以用紅外遙控來做許多事情，例如可以用紅外遙控來控制小車的移動、控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)動等。任務(wù)描述本項(xiàng)目主要任務(wù)有：1、在Arduino開發(fā)板上通過編程制作一個“音樂盒”，程序控制開發(fā)板的蜂鳴器發(fā)出“生日快樂”的音樂；2、同時外加的LED燈一起隨著音樂閃爍，營造溫馨、快樂、科技感十足的生日Party氣氛；3、整個音樂盒的演奏通過紅外遙控器來進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；（一）（二）（三）（四）知識鏈接認(rèn)識蜂鳴器認(rèn)識紅外傳感器認(rèn)識LED燈認(rèn)識面包板知識鏈接一、認(rèn)識蜂鳴器聲音是一種壓力波，當(dāng)演奏樂器、拍打一扇門或者敲擊桌面時，他們的振動會引起介質(zhì)——空氣分子有節(jié)奏的振動，使周圍的空氣產(chǎn)生疏密變化，形成疏密相間的縱波，這就產(chǎn)生了聲波，這種現(xiàn)象會一直延續(xù)到振動消失為止。一般的聲音總是包含一定的頻率范圍。人耳可以聽到的聲音的頻率范圍在20赫茲到2萬赫茲之間。振動與聲音知識鏈接一、認(rèn)識蜂鳴器蜂鳴器，從字面意思就可以知道，這是一個會發(fā)聲的元件。蜂鳴器按構(gòu)造方式的不同，可分為：電磁式蜂鳴器和壓電式蜂鳴器。電磁式蜂鳴器廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件；壓電式蜂鳴器用于音樂賀卡、電子門鈴和電子玩具等小型電子用品上作發(fā)聲器件。蜂鳴器原理知識鏈接一、認(rèn)識蜂鳴器蜂鳴片為銀色的金屬，有些不帶焊接線纜，主要是靠兩個振動板在通電的情況下，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而發(fā)聲。壓電蜂鳴片聲音元件的聲源主要來自壓電振動板。壓電振動板由一塊兩面印刷有電極的壓電陶瓷板和一塊金屬板（黃銅或不銹鋼等）組成。使用粘合劑，將壓電振動板和金屬片粘接在一起，這就是我們俗稱的蜂鳴片。蜂鳴片的發(fā)聲原理知識鏈接一、認(rèn)識蜂鳴器在程序中調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)，就可以使用uKitExplore開發(fā)板上面的蜂鳴器，使其產(chǎn)生各種聲音。比如，調(diào)用Tone()函數(shù)用以在一個引腳上產(chǎn)生一個特定頻率的方波。調(diào)用noTone()函數(shù)用以停止由tone()產(chǎn)生的方波。蜂鳴器的使用知識鏈接二、認(rèn)識紅外傳感器人的眼睛能看到的可見光按波長從長到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。其中紅光的波長范圍為0.62～0.76μm；紫光的波長范圍為0.38～0.46μm。比紫光波長還短的光叫紫外線，比紅光波長還長的光叫紅外線。紅外線遙控就是利用波長為0.76～1.5μm之間的近紅外線來傳送控制信號的。紅外線知識鏈接二、認(rèn)識紅外傳感器紅外線發(fā)射管（IRLED）也稱紅外發(fā)射二極管，屬于二極管類。它是可以將電能直接轉(zhuǎn)換成近紅外光（不可見光）并能輻射出去的發(fā)光器件。紅外發(fā)射管紅外光電二極管又叫紅外接收二極管，也可稱紅外光敏二極管，其主要功能是把光信號轉(zhuǎn)換成電信號。紅外接收管知識鏈接二、認(rèn)識紅外傳感器通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應(yīng)用編/解碼專用集成電路芯片來進(jìn)行控制操作。其中，紅外遙控器發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；設(shè)備的接收部分包括光/電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。紅外遙控器的工作原理知識鏈接三、LED燈發(fā)光二極管發(fā)光二極管簡稱LED燈，它由鎵（Ga）砷（AS）磷（P）的化合物制成的二極管，其正負(fù)極管腳長度不一樣，圖中長的（右邊）是正極，短的（左邊）是負(fù)極。知識鏈接所謂呼吸燈，就是讓燈有一個由亮到暗，再到亮的逐漸變化的過程，感覺像是在均勻的呼吸。認(rèn)識LED呼吸燈PWM是使用數(shù)字手段來控制模擬輸出的一種方法。使用數(shù)字控制產(chǎn)生占空比不同的方波（一個不停在開與關(guān)之間切換的信號）來控制模擬輸出。認(rèn)識PWM三、LED燈知識鏈接pinMode()函數(shù)用以配置引腳為輸入或輸出模式，它是一個無返回值函數(shù)，pin參數(shù)表示所要配置的引腳，mode表示設(shè)置的模式—INPUT(輸入)或OUTPUT(輸出)。配置管腳功能的函數(shù)pinMode()從一個引腳輸出模擬值（PWM）?？捎糜谧孡ED以不同的亮度點(diǎn)亮或驅(qū)動電機(jī)以不同的速度旋轉(zhuǎn)。模擬輸出函數(shù)函數(shù)analogWrite()三、LED燈知識鏈接面包板是由于板子上有很多小插孔，專為電子電路的無焊接實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)制造的。面包板作用面包板的得名可以追溯到真空管電路的年代，當(dāng)時的電路元器件大都體積較大，人們通常通過螺絲和釘子將他們固定在一塊切面包用的木板上進(jìn)行連接，后來電路元器件體積越來越小，但面包板的名稱沿用了下來。名稱由來四、認(rèn)識面包板知識鏈接整板使用熱固性酚醛樹脂制造，板底有金屬條，在板上對應(yīng)位置打孔使得元件插入孔中時能夠與金屬條接觸，從而達(dá)到導(dǎo)電目的。一般將每5個孔板用一條金屬條連接。板子中央一般有一條凹槽，這是針對需要集成電路、芯片試驗(yàn)而設(shè)計(jì)的。板子兩側(cè)有兩排豎著的插孔，也是5個一組。這兩組插孔是用于給板子上的元件提供電源。四、認(rèn)識面包板構(gòu)造特點(diǎn)知識鏈接面包板種類無焊面包板就是沒有作為底座的母板，沒有焊接電源插口引出但是能夠擴(kuò)展單面包板的板子。單面包板就是有母板作為底座，并且電源接入有專用接線柱，甚至有些能夠進(jìn)行高壓實(shí)驗(yàn)的還有地線接線柱的面包實(shí)驗(yàn)板。四、認(rèn)識面包板（一）（二）（三）（四）任務(wù)1：讓蜂鳴器發(fā)聲任務(wù)2：LED燈閃爍任務(wù)3：LED呼吸燈任務(wù)4：遙控發(fā)光音樂盒任務(wù)實(shí)施任務(wù)實(shí)施任務(wù)1：讓蜂鳴器發(fā)聲輸入完成后，點(diǎn)擊“編譯”檢查代碼有無錯誤。編寫代碼編譯確保代碼沒有錯誤后就可以開始上傳了，點(diǎn)擊“上傳”之后IDE會把代碼發(fā)送給uKitExplore開發(fā)板。上傳任務(wù)實(shí)施任務(wù)2：LED燈閃爍本項(xiàng)目需要使用的器件有：uKitExplore開發(fā)板1個，紅外遙控器1個，面包板1個，發(fā)光二極管1個，1K電阻1個，連接線若干。硬件連接任務(wù)實(shí)施完成以上步驟后，我們可以嘗試連接兩個或者三個LED燈，并嘗試點(diǎn)亮它們?；蛘邍L試變換LED的亮滅速度，讓LED保持關(guān)閉5秒，然后快速閃爍一下（250毫秒），就像汽車報警器上的LED指示燈那樣。編寫代碼拓展實(shí)驗(yàn)任務(wù)2：LED燈閃爍任務(wù)實(shí)施任務(wù)3：LED呼吸燈在了解過PWM、pinMode()和analogWrite()函數(shù)后，我們利用面包板，制作一個簡單的串聯(lián)電路來實(shí)現(xiàn)LED呼吸燈。任務(wù)實(shí)施任務(wù)4：遙控發(fā)光音樂盒電路連接如任務(wù)2中，不需要做改動。硬件連接電路連接如任務(wù)2中，不需要做改動。硬件連接輸入完成后，點(diǎn)擊“編譯”檢查代碼有無錯誤。確保無誤后就可上傳了，點(diǎn)擊“上傳”之后IDE會把代碼發(fā)送給uKitExplore開發(fā)板。編譯上傳并觀察結(jié)果拓展任務(wù)對照簡