1.3安防機(jī)器人的制作實(shí)踐(第二課時)（課件）-九年級信息技術(shù)下冊課堂（川教2019版）

1課堂導(dǎo)入同學(xué)們：上一節(jié)課我們完成了機(jī)器人小車的搭建和功能調(diào)試，今天這節(jié)課我們要為機(jī)器人小車設(shè)計程序并編譯程序、調(diào)校參數(shù)。學(xué)習(xí)目標(biāo)11.能根據(jù)機(jī)器人小車的功能需求，設(shè)計流程圖。2.能根據(jù)流程圖編寫程序，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人小車的各項功能。2目錄一、程序設(shè)計二、編譯上傳、調(diào)校參數(shù)程序設(shè)計一一、程序設(shè)計程序設(shè)計一1.繪制流程圖（1）機(jī)器人小車工作流程圖為你厘清編程思路，可以采用先總后分的編程模式，先思考總體方案，再分子項目解決方案。下圖是城市安防機(jī)器人小車“定線不定向”巡邏工作流程圖：程序設(shè)計一開始超聲波檢測前方是否有障礙物巡線LED燈閃爍小車停止是否程序設(shè)計一小提示：由于Arduino控制器執(zhí)行的特殊性，只要Arduino開始運(yùn)行，程序會一直循環(huán)執(zhí)行。因此，會出現(xiàn)沒有結(jié)束環(huán)節(jié)的無限循環(huán)流程圖。（2）循跡流程圖機(jī)器人小車在沿直線或弧線運(yùn)動過程中，可能會偏離黑線。因此，需要設(shè)計機(jī)器人小車循跡工作流程圖。程序設(shè)計一開始如果僅中間傳感器檢測到黑線小車直行脫線校正或遇路口轉(zhuǎn)向處理是否紅外循跡檢測黑線是如果僅左側(cè)傳感器檢測到黑線如果僅右側(cè)傳感器檢測到黑線是小車左轉(zhuǎn)否小車右轉(zhuǎn)否程序設(shè)計一思考：機(jī)器人小車在運(yùn)動時，可能會因速度過快、偏轉(zhuǎn)的角度過大，而偏離黑線，導(dǎo)致三個紅外循跡傳感器都未能檢測到黑線。在這兩種情況下，小車該如何判斷是向右還是向左偏離了黑線？機(jī)器人小車在運(yùn)動過程中，可能需要處理多個結(jié)果，編程時通常會用變量來標(biāo)識可能出現(xiàn)的結(jié)果，就是給初始狀態(tài)下的機(jī)器人小車賦一個值（初始值），當(dāng)機(jī)器人小車運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化時，變量的值也隨之發(fā)生改變，以此來判斷和描述機(jī)器人小車運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化后的結(jié)果。探索實(shí)踐：先聲明一個標(biāo)志變量，并賦予其一定的初始值，用于標(biāo)志小車“脫線”偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)小車發(fā)生偏轉(zhuǎn)時，標(biāo)志變量在初始值基礎(chǔ)上增加或減少一定值，從而完成小車“脫線”前偏轉(zhuǎn)狀態(tài)的“記錄”，據(jù)此，完善流程圖。程序設(shè)計一開始如果只有左側(cè)傳感器檢測到黑線小車直行說明小車已向左脫離黑線，脫險標(biāo)志變量新賦值是給脫線標(biāo)志變量賦初始值否如果左側(cè)傳感器也沒檢測到黑線是否紅外循跡根據(jù)標(biāo)志變量值的變化，小車應(yīng)快速向右轉(zhuǎn)。說明小車已向右偏離黑線，小車應(yīng)快速向左轉(zhuǎn)。程序設(shè)計一（3）不同類型路口檢測編程流程圖機(jī)器人小車行駛會遇到“”形、“T”形或“+”形路口。小車經(jīng)過不同類型路口時，多個紅外循跡傳感器可能會檢測到相同的值。因此，要對遇到不同路口時得到同一檢測值的情況加以判斷。如果小車?yán)^續(xù)直行，就能判斷路口的類型。據(jù)此，以“”形路口與“

”形路口設(shè)計來工作流程圖。程序設(shè)計一開始如果中間與右側(cè)傳感器同時檢測到黑線小車直行小車根據(jù)隨機(jī)數(shù)值完成右轉(zhuǎn)或直行是否如果只有中間傳感器檢測到黑線是否紅外循跡生成2個隨機(jī)數(shù)值小車右轉(zhuǎn)小車后退小車后退程序設(shè)計一2.根據(jù)流程圖編寫程序（1）設(shè)計并聲明相關(guān)變量程序的編寫會用到變量，需要在用之前進(jìn)行聲明，如下圖所示：脫線判斷變量三組紅外循跡傳感器返回值左側(cè)脫線判斷變量右側(cè)中間程序設(shè)計一（2）直流電機(jī)運(yùn)行模塊函數(shù)拖動“執(zhí)行模塊”中的電機(jī)控制模塊，通過選擇左右電機(jī)控制管腳號及運(yùn)轉(zhuǎn)速度，編寫小車不同運(yùn)行模式（直行、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)、快速右轉(zhuǎn)、快速左轉(zhuǎn)、停止）的子程序，如下圖所示：直行函數(shù)：右轉(zhuǎn)函數(shù)：快速右轉(zhuǎn)函數(shù)：改變速度的正負(fù)值可控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向程序設(shè)計一課堂練習(xí)：請照上圖的程序示例，完成機(jī)器人小車左轉(zhuǎn)、快速左轉(zhuǎn)、后退等行駛狀態(tài)的子模塊函數(shù)的編寫。（3）遇障礙提示程序當(dāng)超聲波傳感器檢測到障礙物與小車的距離小于等于30cm時，小車停止，LED燈開始間隔0.5s閃爍，其程序示例如下圖所示：程序設(shè)計一（4）邏輯判斷對照各工作流程圖，編寫判斷程序。直行：當(dāng)只有中間紅外循跡傳感器檢測到黑線時，小車直行，其程序示例如下圖：右轉(zhuǎn)：當(dāng)小車向左偏離時，右側(cè)紅外循跡傳感器會檢測到黑線，小車需要右轉(zhuǎn)。但為了預(yù)防小車向左偏離過快而三組紅外循跡傳感器均為檢測到黑線的情況發(fā)生，這時，設(shè)定“脫線變量”遞增。同理，若小車向右脫離黑線，“脫線變量”遞減，其程序示例如下圖：程序設(shè)計一快速右轉(zhuǎn)：當(dāng)小車向左脫線，需要小車快速右轉(zhuǎn)回到黑線上時。其程序示例如下圖：程序設(shè)計一“”形路口與“

”形路口的判斷當(dāng)中間紅外循跡傳感器與右側(cè)紅外循跡傳感器同時檢測到黑線時，可視為小車遇到了“”形路口或“

”形路口，其判斷語句示例如下圖：當(dāng)機(jī)器人小車行駛至“”形路口或“

”形路口時的控制程序編寫如下圖：程序設(shè)計一“+”形路口或“T”形路口的判斷當(dāng)三個紅外循跡傳感器均檢測到黑線時，可能是遇到了“T”形路口，也可能是遇到了“+”形路口，需要小車再向前直行0.1s，然后再次其判斷，其程序示例如下圖：當(dāng)只有中間紅外循跡傳感器檢測到黑線時，則判斷為“+”形路口。此時，小車后退0.1s，并生成3個隨機(jī)數(shù)，以確定小車的運(yùn)動方向，其程序示例如下圖：程序設(shè)計一當(dāng)三個紅外循跡傳感器都沒有檢測到黑線時，則判斷為“T”形路口。此時，小車后退0.1s，并生成2個隨機(jī)數(shù)，以確定小車是向左還是向右轉(zhuǎn)，其程序示例如下圖：程序設(shè)計一（5）組合各功能程序模塊按以上邏輯，將各功能程序模塊組合成完整的程序。實(shí)踐與探索：根據(jù)自己的設(shè)計，請你將各功能子程序模塊進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人小車“定線不定向”巡邏的功能。編譯上傳、調(diào)校參數(shù)二二、編譯上傳、調(diào)校參數(shù)編譯上傳、調(diào)校參數(shù)二1.檢查各條命令是否完整，函數(shù)、變量等命名是否符合要求，通過“編譯”檢查是否成功。2.通過USB數(shù)據(jù)線將Arduino控制器連接電腦，選擇對應(yīng)的板卡和串口端口上傳控制程序。3.通過校準(zhǔn)紅外循跡傳感器檢測距離和左右電機(jī)速度參數(shù)，完成機(jī)器人小車的調(diào)校。4.記錄機(jī)器人小車的運(yùn)動情況，完成程序中各參數(shù)的調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)城市安防機(jī)器人小車“定線不定向”巡邏的主要功能。編譯上傳、調(diào)校參數(shù)二小提示：在通電之前，請再次檢查小車結(jié)構(gòu)是否完好，各運(yùn)動部件之間是否存在相互干涉的情況。思考：如果需要機(jī)器人小車實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)物體的功能，還需要用到哪些器材?拓展閱讀：《自動駕駛》——教材35-36頁。3課堂小結(jié)安防機(jī)器人的制作實(shí)踐（二）搭建機(jī)器人小車1.確立搭建要求2.搭建機(jī)器人小車3.系統(tǒng)接線：接入傳感系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動及電機(jī)的接線功能調(diào)試1.紅外循跡傳感器工作調(diào)試2.超聲波傳感器工作調(diào)試3.電機(jī)工作調(diào)試程序設(shè)計1.繪制流程圖：機(jī)器人小