模塊化軟件在單片機及教學(xué)機器人上的應(yīng)用新書介紹

1、模塊化在單片機及教學(xué)機器人上的應(yīng)用新書介紹前言隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能機器人這一綜合技術(shù)（通用技術(shù)與）的前沿領(lǐng)域也得到了飛速的發(fā)展，有，從信息產(chǎn)業(yè)的角度看，本世紀第一個十年將是智能機器人的時代。一、開展智能機器人教育的必要性今日教育的超前發(fā)展，是為以后的經(jīng)濟和社會發(fā)展打基礎(chǔ)。為了使現(xiàn)在的學(xué)生能夠適應(yīng)未來信息時代的要求，在基礎(chǔ)教育內(nèi)容中及時增加有關(guān)智能機器人知識的教學(xué)內(nèi)容是有必要的。隨著智能機器人市場的逐步形成，為青少年專門開發(fā)的智能機器人中學(xué)、小學(xué)開展智能機器人的教學(xué)創(chuàng)造了物質(zhì)條件。也應(yīng)運而生，從而為大專、1智能機器人教育的意義智能機器人的教學(xué)和活動能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，有助于探索

2、我國教育途徑，其意義不言而喻：的新（1）有利于培養(yǎng)創(chuàng)造型，提高國民素質(zhì)，全面實現(xiàn)創(chuàng)新能力教育目標。（2）有利于全面黨的教育方針，全面實施并推進素質(zhì)教育。（3）有利于迎接知識經(jīng)濟的，全面實施科教興國的。（4）有利于挖掘青少年的創(chuàng)造潛能，促進青少年素質(zhì)全面、和諧、創(chuàng)新發(fā)展。2智能機器人的技術(shù)教育價值（1）技術(shù)的綜合性。智能機器人集成了數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、機械、電子、材料、能源、計算機硬件、人工智能、多技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、語音控制與識別等眾多領(lǐng)域的科學(xué)與技術(shù)知識，可以說，目前沒有一種技術(shù)比智能機器人更綜合。技術(shù)的先進性。智能機器人是技術(shù)前沿之一，集成了許多領(lǐng)域的先進技術(shù)。技術(shù)的自我更新性。

3、智能機器人發(fā)展的終極目標是類人機器人，需要人類幾十年的努力，在此發(fā)展過程中，智能機器人能吸收眾多技術(shù)領(lǐng)域的新發(fā)展，具有良好的技術(shù)自我更新性，從而在本質(zhì)上保證了智能機器人作為技術(shù)教育能持續(xù)走在時代前列。（4） 作品的（5）的。體驗性。智能機器人非常便于設(shè)計各種科技作品或比賽，學(xué)生在實施智能機器人科技體驗過程中，能夠培養(yǎng)動手能力、創(chuàng)新能力、綜合能力、協(xié)作能力和等。激發(fā)性。智能機器人科技作品或比賽富有性，趣味盎然，有效激發(fā)學(xué)生對技術(shù)其中（4）、（5）兩項特性和新的體驗教育模式吻合。其實，智能機器人作為新的技術(shù)教育裝備，本質(zhì)上支持實的教育價值。體驗教育模式，也只有采用體驗教育模式，教育智能機器能體現(xiàn)真

4、3智能機器人和高中技術(shù)教育的契合在教育部將頒布的“高中技術(shù)課程標準”的內(nèi)容模塊中，“基礎(chǔ)”、“算法與程序設(shè)計”、“人工智能初步”、“技術(shù)與設(shè)計”、“電子控制技術(shù)”、“簡易機器人制作”等 6 個模塊的知識和實體智能機器人的知識吻合，吻合50，這得益于智能機器人的技術(shù)綜合性?！八惴ㄅc程序設(shè)計”、“網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用”、“多應(yīng)用”、“數(shù)據(jù)管理技術(shù)”、“服裝及其設(shè)計”、“建筑與其設(shè)計”等 6 個模塊的知識和虛擬智能機器人的知識，又有將近 50的吻合度，這得益于虛擬智能機器人的技術(shù)綜合性。虛擬智能機器人與實體智能機器人結(jié)合互動、聯(lián)動，把 12 個模塊的知識和智能機器人的知識吻合，有將近 90以上的吻合度，這得

5、益于智能機器人的技術(shù)綜合性。如果再加上機器人語音識別技術(shù)，人機及語音控制等應(yīng)用，智能機器人包含的科技知識面更廣泛了。根據(jù)以上分析，教育智能機器人作為技術(shù)教育的全新裝備中將扮演極為重要的角色。即將全面展開的基礎(chǔ)教育4簡易機器人制作的內(nèi)容和要求簡易機器人制作，是基于計算機技術(shù)的學(xué)臺、將機械傳動與單片機的應(yīng)用有機組合的模塊，主要內(nèi)容有單片機及其控制程序、單片機與控制電路、單片機與傳械，如圖 1 所示。通過本模塊的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該知道單片機和機械傳動的基本知識，能設(shè)計與制作由單片機和傳的簡易自動控制機器或簡單的自動控制系統(tǒng)。械等組成簡易機器人制作單片機及其控制程序單片機與控制電路單片機與傳械圖 1 簡易

6、機器人制作模塊教學(xué)中要重視使用計算機技術(shù)提供的學(xué)臺，突出簡易機器人的實際應(yīng)用，合理選擇價格低廉、可多次編程的單片機型號和通俗易懂的單片機編程語言。并應(yīng)注意應(yīng)用實例的典型性，著重系統(tǒng)和技術(shù)試驗等技術(shù)方法在設(shè)計過程中的具體運用，力爭達到舉一反三的效果。二、本書編寫目的SL-DIY08-8 單片機開發(fā)實驗器及教學(xué)機器人可以像積木一樣組合，僅用一條 ISP線就可開發(fā) AVR 系列單片機及教學(xué)機器人。SL-DIY08-8 單片機開發(fā)實驗器及教學(xué)機器人硬件普遍適用于小學(xué)、中學(xué)和大專院校學(xué)生學(xué)習(xí)單片機技術(shù)和機器人創(chuàng)新開發(fā)，簡單易學(xué)，且成本低、應(yīng)用廣泛。雙龍電子公司創(chuàng)建的結(jié)構(gòu)化模塊化 SLBASIC/SLRO

7、BOT C 解釋型語言及模塊化圖形化SLBASIC/SLROBOT C 流程圖語言，語言簡要清晰、直觀、形象、容易掌握，入門快，精通也快，易于初學(xué)者理解和掌握。SLBASIC 語言的語句，采用大家熟悉的高級語言 BASIC 基本語句，以行號形式書寫；SLROBOT C 語言的語句，采用大家熟悉的高級 C 語言的格式書寫。與單片機匯編語言相比，模塊化 SLBASIC/SLROBOT C 解釋型及流程圖語言（簡稱雙龍模塊化語言）有許多優(yōu)點：（1）接近人類語言易學(xué)好用。采用模塊化程序結(jié)構(gòu)，使復(fù)雜問題簡單化無語法編譯錯誤。語句功能強，通用性好，易于移植可以適合各種單片機。（4）程序的可讀性和性好理解快

8、。雙龍模塊化語言有面向通用單片機 I/O 口和外設(shè)的操作語句、結(jié)構(gòu)化語句、模塊化的程序設(shè)計語句，所以可把很多復(fù)雜問題簡單化。雙龍模塊化語言目前適用 AVR 單片機、SPCE061A 語音單片機及含 ISP/IAP 功能的 MCS-51 單片機和 PIC 單片機等，這是跨通高中新課程標準中的有關(guān)課程內(nèi)容，尤其“簡易機器人制作”課程，內(nèi)容豐富且。普很緊，使用雙龍模塊化語言就能很好地解決這種。因為雙龍模塊化語言面向單片機 I/O 口，可以很簡單清晰地講解、演示 I/O 口功能；它采用高級語言書寫形式，接近人類語言及思維方式，有程序流程結(jié)構(gòu)形式，入門容易，精通也快。所以雙龍模塊化語言，是單片機、機器人

9、初學(xué)者的首選語言。學(xué)習(xí)者如果要進一步深造，同樣的單片機硬件、同樣的機器人硬件、同樣的雙龍模塊化語言程序例子，雙龍電子還提供對應(yīng)用單片機匯編語言、對應(yīng)多種高級語言達到同樣效果的程序例子供讀者學(xué)習(xí)參考?；诖?，本書將重點介紹如何利用 SL-DIY08-8 單片機開發(fā)實驗器及教學(xué)機器人進行單片機技術(shù)學(xué)習(xí)、機器人制作及創(chuàng)新開發(fā)，以期為青少年用單片機實現(xiàn)科技創(chuàng)新和用機器人參加 比賽，以及參與單片機、機器人課程教學(xué)提供強有力的工具。1服務(wù)于科技創(chuàng)新大賽，教育要面向現(xiàn)代化，面向世界，面向未來。創(chuàng)新是一個民族進步的，高科技必須從青少年開始抓起。國開展了科技創(chuàng)新大賽。開放以來，我國青少年的高科技教育和創(chuàng)新活動，

10、在全（1）每年四月，由教育部關(guān)心下一代工作、中國關(guān)心下一代青少年工作部、中國發(fā)明、中國少年先鋒隊工作、中國科學(xué)技術(shù)等主辦創(chuàng)新與實踐活動”，競賽項目共有 8 大類 15 小類，其中智能機器人與發(fā)性“中小學(xué)生明創(chuàng)新占了重要地位。（2）每年八月，由中國科協(xié)、教育部、科技部、國家環(huán)境保護、國家體育、自然科學(xué)基金、共青團、婦聯(lián)等主辦的“青少年科技創(chuàng)新大賽”，已有二十多年的歷史，設(shè)專區(qū)展示青少年機器人創(chuàng)意設(shè)計的優(yōu)秀作品。設(shè)立這些性青少年科技創(chuàng)新和科學(xué)研究項目的科技比賽的根本在于推動青少年科技活動的開展，培養(yǎng)青少年的創(chuàng)新精神和實踐能力，提高青少年的科技素質(zhì)，鼓勵優(yōu)秀的涌現(xiàn)。最近幾屆青少年創(chuàng)新大賽中，利用單片

11、機的創(chuàng)新項目占總項目的比例大幅度增加，這使得人們開始關(guān)注簡便易學(xué)的單片機，了解單片機作為青少年動手能力、提高學(xué)生素質(zhì)教育的好方法。微控制器的真實含義，并且已這是提高在最近幾年的創(chuàng)新大賽中，雙龍公司的 SL-DIY 系列實驗板得到了廣泛的應(yīng)用，也取得了不俗的成績，例如景山學(xué)校的“跳舞機器人”和“雙足行走機器人”、101 中學(xué)的“習(xí)遠程控制可視探測機器人”等。另外，中國礦大（徐州）、郵電大學(xué)、重慶師范大學(xué)等應(yīng)用 SL-DIY系列實驗板參加大學(xué)生電子大賽及 CCTV 大賽，也獲得了多項大獎。2服務(wù)于“簡易機器人制作”等課程目前根據(jù)我國相關(guān)規(guī)定，普通高中技術(shù)課程標準中，“簡易機器人制作”已經(jīng)被納入普通

12、高中選修課程。簡易機器人制作課程為學(xué)生運用先進技術(shù)和先進方法進行創(chuàng)新設(shè)計和制作，提供了展示才華的舞臺。另外高中新課程標準中“電子控制技術(shù)”、“技術(shù)與設(shè)計”等課程中的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容也可用通用單片機來做演示實驗和創(chuàng)新開發(fā)。三、本書主要內(nèi)容和使用說明1主要內(nèi)容本書結(jié)合廣州天河雙龍電子研發(fā)的 SL-DIY08-8 單片機開發(fā)實驗器及以該主機板為核心組成的教學(xué)機器人，著重闡述了如何創(chuàng)新開發(fā)制作，以及如何對教學(xué)機器人設(shè)計編程、對教學(xué)機器人進行調(diào)試控制。第 1 章講述了 SL-DIY08-8 系列單片機開發(fā)實驗板工作原理，以及如何用積木式組成單片機實驗板及構(gòu)建教學(xué)機器人硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。第 2 章介紹了模塊化圖形

13、化 SLBASIC 流程圖的特點、的特流程圖的基本模塊及編程調(diào)試方法。第 3 章介紹了模塊化 SLBASIC 解釋型語言點及其使用。第 4 章介紹了模塊化圖形化SLROBOT C 流程圖的特點、流程圖的基本模塊及編程調(diào)試方法。第 5 章介紹了模塊化SLROBOT C 解釋型語言的特點及其使用。第 6 章介紹了如何用 SL-DIY08-8 單片機開發(fā)實驗器及教學(xué)機器人去實現(xiàn)科技創(chuàng)新開發(fā)。第 7 章研究SLBASIC 語言綜合程序編程設(shè)計，從大量程序?qū)嵗?，了解、掌握程序設(shè)計方法，從而達到自己創(chuàng)新開發(fā)編寫應(yīng)用程序。第 8 章介紹了 SL-DIY08-8 教學(xué)機器人用多種的開發(fā)方法。第 9 章介紹了

14、SLVOC50S 語音模塊的開發(fā)與應(yīng)用，學(xué)會設(shè)計“會說話”的產(chǎn)品。2使用說明本書是一本實用性、實踐性很強的機器人開發(fā)應(yīng)用指導(dǎo)，可作為“簡易機器人制作”課程、青少年科技創(chuàng)新大賽的教學(xué)參考書或指導(dǎo)老師的實用參考書，也可作為單片機、教學(xué)機器人的培訓(xùn)。廣州天河雙龍電子還可提供機器人、單片機相關(guān)工作、單片機及機器人應(yīng)用源程序， 以及圖文并茂的多培訓(xùn)光盤作為本書的補充。讀者可以從雙龍公司的安裝調(diào)上免費獲得雙龍圖形編輯、虛擬機器人、語音識別試，真正體驗智能機器人的神奇之處。有條件的讀者也可以SL-DIY08-8 實體機器人，使實體機器人與虛擬機器人同步協(xié)調(diào)工作，并設(shè)計出“會說話”的科技作品，真正使自己投身于

15、單片機學(xué)習(xí)、機器人的創(chuàng)新開發(fā)中。四、其他SL-DIY08-8 單片機實驗器及教學(xué)機器人由廣州天河雙龍電子開發(fā)，本書的每個實驗程序都是在 SL-DIY08-8 單片機實驗器及教學(xué)機器人上進行的，并由廣州天河雙龍電子的、司徒、及中青世紀科技的等科技實驗通過。為了配合本書讀者有效地進行機器人制作實踐活動，雙龍電子提供了多教學(xué)培訓(xùn)光盤，光盤內(nèi)有 AVR 單片機及教學(xué)機器人各 種工具 及大量程序源代碼，也可 從雙龍 站.cn/gb/nsoft.asp 及中青世紀科技ht。本書由耿德根、等編著，廣州天河雙龍電子總經(jīng)理、總工前及中青世紀科技提供大量資料及實驗設(shè)備，并給予了多方面的幫助，在此一并致謝!作者20

16、06 年 6 月 7 日于廣州目錄前言第 1 章 SL-DIY08-8 教學(xué)機器人SL-DIY08-8 教學(xué)機器人主機板概況1SL-DIY08-8 教學(xué)機器人主機控制板2SL-DIY02-8C 焊接擴展板9SL-DIY02-8D 紅外傳感器板9SLVOC50S 語音模塊板9第 2 章模塊化圖形化 SLBASIC 流程圖交互式編程132.1.1 概述14系統(tǒng)特點14SLBASIC 系統(tǒng)組成14系統(tǒng)要求15進入SLBASIC 流程圖工作窗口15運行SLBASIC 流程圖15快捷按鈕16模塊庫區(qū)16流程圖程序生成區(qū)16機器人源文件顯示區(qū)17流程圖編輯模塊的使用17直行模塊的操作17轉(zhuǎn)向模塊的操作18

17、啟動電機模塊操作（V2.0 版本有）20停止電機模塊操作（V2.0 版本有）21延時模塊操作22發(fā)音模塊的操作22發(fā)光二極管模式操作25舵機（伺服電機）控制模塊操作26表達式模塊操作26多次循環(huán)模式操作27無條件跳轉(zhuǎn)模塊操作即循環(huán)28條件跳轉(zhuǎn)模塊操作29結(jié)束模塊操作29I/O 控制模塊30開關(guān)量傳感器模塊操作31模擬量傳感器模塊操作31流程圖中語音模塊的操作32流程圖中調(diào)用子程序、子程序開始及子程序結(jié)束的操作33編程思路33循環(huán)模塊的使用33把解釋型SLBASIC 程序用SLBASIC 流程圖替代33運動參數(shù)的測定33程序操作34第 3 章模塊化 SLBASIC 解釋型語言小型模塊化SLBAS

18、IC 解釋型語言35模塊化SLBASIC 解釋型語言開發(fā)環(huán)境36標識注釋語句36輸出語句373.4 語句41條件判斷、轉(zhuǎn)移及循環(huán)語句43子程序調(diào)用與返回語句44伺服電機（舵機）機器人控制語句45其他語句49字符集55算術(shù)運算符55關(guān)系運算符55音樂樂曲的編寫56第 4 章模塊化圖形化 SLROBOT C 流程圖交互式編程604.1.1 概述60系統(tǒng)特點60SLROBOT C 系統(tǒng)組成61系統(tǒng)要求61進入SLROBOT C 流程圖工作窗口62運行SLROBOT C 流程圖62快捷按鈕62模塊庫顯示區(qū)63流程圖編輯區(qū)63源文件顯示區(qū)63流程圖編輯模塊的使用64直行模塊的操作64轉(zhuǎn)向模塊的操作65啟

19、動電機模塊操作67停止電機模塊操作68延時模塊操作68發(fā)音模塊的操作69“發(fā)光二極管”模塊操作71舵機（伺服電機）“控制”模塊操作72表達式模塊操作73多次循環(huán)模式操作73循環(huán)頭、循環(huán)尾74條件跳轉(zhuǎn)模塊操作74條件判斷跳轉(zhuǎn)模塊操作75結(jié)束模塊操作76“I/O 控制”模塊76“開關(guān)量傳感器”模塊操作77“模擬量傳感器”模塊操作78流程圖中“語音”模塊的操作79編程思路79循環(huán)模塊的使用79把SLROBOT C 解釋型語言程序用SLROBOT C 流程圖替代80運動參數(shù)的測定80程序操作80SLROBOT C 的TXT 文件的操作80SLROBOT C 流程圖的操作81第 5 章模塊化 SLROB

20、OT C 解釋型語言小型機器人模塊化SLROBOT C 解釋型語言83模塊化SLROBOT C 解釋型語言開發(fā)環(huán)境84標識注釋語句84輸出語句84輸入語句89條件判斷、轉(zhuǎn)移及循環(huán)語句91伺服電機（舵機）機器人控制語句95其他語句965.1.8 字符集101算術(shù)運算符101邏輯運算符101關(guān)系運算符102音樂樂曲的編寫103SLROBOT C 的編輯“玩”105SLROBOT C 文檔編輯操作105SLROBOT C 的TXT 文件的操作105第 6 章 SL-DIY08-8 教學(xué)機器人的創(chuàng)新開發(fā)創(chuàng)新是一個民族進步的107創(chuàng)新思維（創(chuàng)意）方法108以發(fā)光二極管為例說他的應(yīng)用或創(chuàng)新109機器人創(chuàng)意

21、產(chǎn)品109伺服電機（舵機）創(chuàng)意細分110輸血血型配對指示器的設(shè)計111用單片機演示父母血型與間血型關(guān)系113雙龍機器人發(fā)出語音后動作116機器人發(fā)出語音后，機器人邊運動邊發(fā)出樂曲聲117加語音提示程序機器人邊講邊運動117跳舞機器人、歌曲指揮機器人設(shè)計118男聲指揮女聲機器人119第 7 章SLBASIC 綜合程序編程設(shè)計程序舉例 1：聲控機器人行走121程序舉例 2：機器人行走循環(huán)程序121程序舉例 3：機器人行走多次循環(huán)程序122程序舉例 4：測試微動開關(guān)狀態(tài)122程序舉例 5：機器人避懸崖程序123程序舉例 6：機器人邊走邊唱避懸崖程序123程序舉例 7：機器人原地轉(zhuǎn)圈，邊轉(zhuǎn)邊唱歌程序1

22、24程序舉例 8：機器人走 8 字循環(huán)程序125程序舉例 9：機器人走S 形字，碰到，后退轉(zhuǎn)彎程序125程序舉例 10：用 1 只電機制作仿生機器人行走126程序舉例 11：機器人走 8 字（用電機調(diào)速方法）126程序舉例 12：機器人走園漸開線127程序舉例 13：用 2 只伺服電機控制的四足仿生機器人127程序舉例 14：聲控伺服電機及輪式機器人行走127程序舉例 15：單只紅外光電開關(guān)尋黑線程序128程序舉例 16：2 只紅外光電開關(guān)尋黑線程序128程序舉例 17：3 只紅外光電開關(guān)尋黑線程序129程序舉例 18：“會說話”的語音電壓表132第 8 章SL-DIY08-8 用多種語言的開發(fā)方法SL-DIY08-