操作題操作16藍牙小車課程

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：當按下電腦鍵盤的“上移”鍵時，小車向前開動，當松開“上移”鍵時，小車停住。【實驗準備】scratch 藍牙小車電腦上成功安裝了“s2a 淄博定制藍牙版”程序電腦與小車藍牙配對成功。【原理分析】用Arduino uno 的模式控制電機。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 是對應的

2、藍牙小車實物連接圖?？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 M1；引腳 6、7 控制電機 M2。2.設置小車的初始狀態(tài)：重復執(zhí)行如圖 2-1-3，引腳 4、5、6、7 的值設置為 0，即讓兩個電機的兩段電壓都設為低電平，電機不動，小車為狀態(tài)。針腳功能4電機 1 的方向控制5電機 1 的控制6電機 2 的控制7電機 2 的方向控制3.設置小車的運動狀態(tài)：引腳 4、5 控制電機 M1，設置引腳 4、5 的電壓分別為高電平和低電平，M1 開始工作，同理設置引腳 6、7 為不同的電平，M2 開始工作。小車運動的條件是“上移”鍵按下。4. 消除抖動，如果只執(zhí)行

3、上述，調試時會發(fā)現(xiàn)小車的車輪一會兒轉一會兒停，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，差分驅動仍然是主流驅動方式。差分驅動是指左、右兩個分別用左、右兩個電機驅動，通過分別改變兩個電機的轉速來控制小車前進或者后退。在這里，左右兩個電機的特性肯定不會完全相同，這就將直接導致即使設置的轉速一樣，兩個的實際轉速也是不相同的，所以本來應該走直線的小車行駛軌跡會發(fā)生偏移，也就產生了所謂的“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，對小車左右電機數(shù)值進行微調。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，小車只通過電機控制轉速，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外界信息，根據(jù)這些信息調整自己的運動。在下面的

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

6、運動，如果繼續(xù)像上節(jié)課一樣設計程序的話，程序會顯得繁瑣且易讀性差，因此，可以為四個方向的運動各設計四個程序塊，前、后、左、右四個方向分別對應的程序塊為：go、back、left、right。2.為go 模塊添加。克隆go 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 腳設為輸出？為什么左轉彎、右轉彎時要將其中一個引腳設為 255？設為其他的數(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，并針對與目標的差值再調整輸出。而數(shù)字信號只有 0 與 1 兩種變化，怎么調整控制車輛的轉速呢？知道速度可不能只用 0 和 1 來表

7、示?。∵@時可以將數(shù)字信號轉化成模擬信號，這就是為什么要設置 5、6 腳為的原因了。脈沖寬度調制()，是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫，簡稱脈寬調制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中，它可以將數(shù)字信號轉化為模擬信號。仔細觀察圖 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，電機模塊接到這幾個針腳上面，就可以控制馬達的轉速，不會只有單純的轉與不轉兩種選擇。第二單元 小車亮起來第三課 轉向燈的

8、安裝給小車安裝好轉向燈，實現(xiàn)車輛轉彎過程中點亮轉向燈。【準備器材】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彎和右轉彎時轉向燈的控制信號，實現(xiàn)轉向時對應一側的轉向燈點亮?！揪€路連接】【編寫】此是在小車動起來的之上添加轉向時亮燈修改而成的，小車動起來的請參考第二單元內容1.初始化端口，在第二單元基礎上添加，設置引腳 12 為左轉向燈輸出，引腳 13 為右轉向燈輸出設置不轉向時轉向燈為熄滅狀態(tài)設置左轉時左燈亮同理設置右轉時的狀態(tài)【答疑解惑】LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種能夠將電能轉化

9、為可見光的固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。LED 的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，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。半導體晶片由兩部分組成，一部分是 P 型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N 型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個P-N 結。當電流通過導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 結的材料決定的。上個世紀 60 年代，科技工作者利用半導體 PN

10、結發(fā)光的原理，研制成了 LED 發(fā)光二極管。當時研制的 LED，所用的材料是 GaASP，其發(fā)光顏色為紅色。經過近 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?！緶蕚淦鞑摹?、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?！揪帉憽看巳菔窃谛≤噭悠饋淼闹闲薷亩傻?，小車動起來的請參考第二單元內1、端口初始化，在第二單元基礎上添加設置 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、同理添加當按下C 鍵時關燈的分支，并廣播 “close light”4、完成“open light”和“close light”兩個廣播中的內容第五課的安裝，按A 鍵時燈亮，按S 鍵燈熄滅【準備器材】給小車安裝1、紅藍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?！揪帉憽看巳菔窃谛≤噭悠饋淼闹闲薷亩傻?，小車動起來的請參考第二單元內1、端口初始化，在第二單元基礎上設置 9

12、 腳為紅燈輸出，設置 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；【實驗準備】1scratch 藍牙小車2用杜邦線將有源蜂鳴器到小車上電腦藍牙與小車藍牙配對并連接設置并啟動“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 是對應的藍牙小車表 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。設置小車的發(fā)出聲音：將引腳 12 的值設置為 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；【實驗準備】1scratch 藍牙小車2用杜邦線將有源蜂鳴器到小車上電腦藍牙與小車藍牙配對并連接設置并啟動“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。設置小車的發(fā)出聲音：將引腳 12 的值設置為 1，即讓有源蜂鳴器發(fā)出聲音設置小車的停止發(fā)出聲音：將引腳 12 的值設置為