程序設計——智能風扇教學案

1、第9課 程序設計智能風扇教學案一、提出問題 在前面的課程中，我們制作了手搖風扇，如圖9-1所示。那么如何讓風扇更加智能呢?在日常生活中，我們都是通過開關來控制風扇，這節(jié)課我們就來給風扇加上開關，通過開關來控制風扇的轉(zhuǎn)動。 二、聯(lián)想 我們要利用EV3控制器(圖9-2)控制風扇的轉(zhuǎn)動。并且要使用一個按鈕當作開關去控制風扇轉(zhuǎn)動的開始和停止。圖9-1 手搖風扇 圖9-2 EV3控制器三、要求 智能風扇制作 1. 使用EV3控制電機轉(zhuǎn)動風扇 2. 通過開關控制風扇轉(zhuǎn)動四、構建 技能牌：觸動傳感器 觸動傳感器相當于是機器人的手，當觸動傳感器的紅色觸點被按下或松開的時候，這些事件都可以被機器人所感知,如圖9

2、-3所示。樂高觸動傳感器有三種狀態(tài)：按壓、松開和碰撞。 圖9-3 觸動傳感器 按壓：當觸點被按下后，觸動記數(shù)加1。 松開：當觸點松開后，觸動記數(shù)加1。 碰撞：當觸點按下，然后松開后，觸動記數(shù)加1。 智能風扇的安裝1. 電機的選擇電機選擇樂高的中型電機，又稱為高速電機，如圖9-4所示。它的轉(zhuǎn)速在每分鐘250轉(zhuǎn)。但是中型電機的扭矩相對較小。圖9-4 樂高中型電機2. 電機的安裝將風扇的手柄去掉，把電機直接安裝在這個位置。這時會發(fā)現(xiàn)風扇會往電機這一側(cè)傾斜，為了調(diào)整好重心，在另一側(cè)安裝一個黑色的配重塊。這樣使風扇能夠平穩(wěn)地立在桌面上，如圖9-5所示。圖9-5 中型電機控制風扇轉(zhuǎn)動3. 安裝觸動與3控制

3、器 電機通過數(shù)據(jù)線連接在輸出口A，觸動傳感器通過數(shù)據(jù)線連接在輸入口1，如圖9-6所示。 圖9-6 EV3控制風扇轉(zhuǎn)動五、算法與程序 算法： 當?shù)谝淮伟聪掠|動傳感器時，風扇轉(zhuǎn)動；再次按下觸動傳感器時，風扇停止。 程序：1. 選擇“等待”模塊，并選擇“觸動傳感器”的“比較”選項，端口選擇1，狀態(tài)選擇“1”按壓，如圖9-7所示。圖9-7 等待觸動被按壓2. 控制中型電機轉(zhuǎn)動中型電機的設置為“開啟”模式，如圖9-8所示。圖9-8 中型電機模塊設置“開啟”模式3. 完整程序再次按下觸動按鈕使風扇停止，因此再放入一個觸動等待模塊，并停止電機，如圖9-9所示。圖9-9 觸動按鈕控制風扇轉(zhuǎn)動和停止注意：一定要

4、把程序放入循環(huán)語句中，否則只會運行一次。六、優(yōu)化與改進 剛才的程序在運行的時候大家有沒有發(fā)現(xiàn)問題呢?當我們長時間按觸動后，松開的時候電機可能不會轉(zhuǎn)動，這是為什么呢?由于EV3控制器采集一次觸動狀態(tài)的時間非常短，由于程序中的兩個觸動等待模塊都是等待“按下”的狀態(tài)，因此，當我們在長按觸動時，控制器已經(jīng)采集了很多次“按下”的狀態(tài)，這樣電機還沒有轉(zhuǎn)動，就已經(jīng)執(zhí)行了后面停止電機的程序。 我們需要改進一下程序，讓我們的程序不再出現(xiàn)這樣的情況，在觸動傳感器的狀態(tài)中有一種狀態(tài)是“碰撞”，它的意思是觸動傳感器按下然后松開算為碰撞一次。我們利用這個“碰撞”狀態(tài)就可以解決我們剛才的問題，程序修改如圖9-10所示。圖

5、9-10 觸動狀態(tài)改為2“碰撞” 七、實踐與討論 請你說說觸動傳感器中的“按壓”，“松開”和“碰撞”有什么區(qū)別?_ _八、拓展 避障小車 觸動傳感器除了用做開關以外，還有一個重要的用途就是避障，將傳感器安裝在機器人小車的前面，當觸動傳感器接觸到前方障礙物的時候，機器人就可以感知前方有障礙物并進行躲避或繞行。 1. 構建：觸動傳感器的安裝要注意兩個問題：第一個問題是觸動傳感器前面的紅色觸點很小，這樣在碰撞障礙物的時候有可能碰不到，這是個很嚴重的問題，會影響到機器人的運行。因此，我們要制作一個輔助的接觸面，來增大接觸面積，讓觸動傳感器的接觸點更容易接觸到障礙物。第二個問題是觸動傳感器安裝到機器人小

6、車上要非常牢固，由于觸動傳感器會與障礙物進行碰撞，傳感器一旦在碰撞中掉落，那么機器人就會四處亂撞了。1) 增大觸動傳感器的接觸面積。用樂高積木搭建輔助接觸面，并且要牢固的安裝到觸動傳感器上，如圖9-11和圖9-12所示。圖9-11 觸動傳感器側(cè)面圖9-12觸動傳感器正面 2) 將觸動傳感器安裝在機器人的最前面，要能夠保證當碰到障礙物的時候，觸動傳感器是最先接觸到的，如圖9-13所示。圖9-13 觸動傳感器固定到小車前面算法與程序 算法： 當機器人小車沒有碰到障礙物時一直前進，當碰到障礙物后后退，并向左轉(zhuǎn)向，然后繼續(xù)前進。 程序：避障小車的程序，如圖9-14所示。圖9-14 避障小車程序九、作業(yè)

7、 請利用觸動傳感器做一輛線控小車，使用三個觸動傳感器控制小車行走，一個控制向左走，一個控制向右走，還有一個控制向前走。 提示：可以用多任務程序結(jié)構，在程序中可以并行連接多條程序，這些程序可以并行運行，并行程序的連接如圖9-15所示。圖9-15 并行程序連接提示 第9課智能風扇1. 樂高中型電機2. 軸銷直角連通器3. 軸銷轉(zhuǎn)接件4. 軸銷連接件連接到馬達上5. 樂高鉛塊6. 樂高鉛塊固定在風扇底部7. 十字軸和軸套8. 十字軸固定到中型電機下方9. 三孔連接件連接紅色長銷10. 智能控制的風扇制作完成避障小車搭建圖1. 樂高觸動傳感器2. 長銷與十字軸固定到傳感器上3. 圓梁與黑色圓梁連接4. 連接直角圓梁5. 制作一個對稱的積木件6. 積木件固定到觸動傳感器上7. 觸動的前視圖8. 直角圓梁9. 直角圓梁與長銷連接10. 三孔圓梁11. 三孔圓梁固定到直角圓梁上12. 兩孔圓梁13. 兩孔圓梁與直角圓梁連接14. 制作一個對稱的直角圓梁并連接15. 十字軸16. 十字軸與直角圓梁連接17. 黑色十字長軸