入门六 引导机器人寻黑线.doc

机器人制作与创新入门六 引导机器人寻黑线机器人既能够做一些基本动作-前进、后退、左转、右转，又能够唱歌，那么能否沿着一条黑线行走呢？同时能够实现自主的校正的功能，使机器人一直保持在黑线上呢？ 只需在机器人底部安装一个光电模快，机器人就可以完成寻黑线行走了。任务要求：将机器人放在起跑线外（A区内），要求用声音控制机器人的启动，启动后机器人沿着黑线行走，在停止区停止（B区内），然后进行2S钟的声音报警。场地示意图如图6-1所示 。 6.1 场地示意图一、光电模块介绍（一）光电模块的功能光电模块又叫光敏传感器模块，它分为绝对光电模块和模拟光电模块，绝对光电模块可以识别白色和黑色（或有色差的颜色）。绝对光电模块可以识别不同的颜色，如黑色呈现高电位（光敏传感器模块的电位显示灭），白色呈现低电位（光敏传感器模块的电位显示亮），利用它的这一特性，可以让机器人做多种动作。利用左侧和右侧的接受光强不一致，也可以让机器人走规定路线。光电模块调节部分实物如图6-2所示，光电模块调节部分示意图实物如图6-3所示（表示正极），光电模块下半部分实物图如图6-4所示，光电模块下半部分示意图如图6-5所示（表示正极）。右光敏传感器调整电位器右光敏传感器电位显示左光敏传感器电位显示左光敏传感器调整电位器图6-2 光电模块调节部分实物图左光敏传感器调整电位器左光敏传感器电位显示右光敏传感器电位显示右光敏传感器调整电位器右光敏传感器（黄色线）左光敏传感器（绿色线）电源负极（橙色线）右光敏传感器（黄色线）左光敏传感器（绿色线）电源正极（蓝色线）电源负极（橙色线）电源正极（蓝色线）图6-3 光电模块调节部分示意图左光敏电阻 左发光二极管光敏传感器接口右发光二极管右光敏电阻图6-4 光电模块下部分实物图 右发光二极管 左发光二极管右光敏电阻左光敏电阻电源正极（蓝色线）左光敏传感器（绿色线）右光敏传感器（黄色线）电源负极（橙色线）图6-5 光电模块下部分示意图（二）光电模快的原理绝对光电模块由辅助光源（发光二极管）、光敏电阻和比较运算放大器组成。它是利用光敏电阻原理设计的，即：光敏电阻的阻值与其接收的光线强度成反比。光线越强，阻值越小。光电模快的驱动电路图如图66所示。图66 光电模快驱动电路图当光敏电阻接收的光强接近时，其阻值较小，与固定电阻分压后，使比较器的同向输入端电压低于反向输入端，比较运算放大器输出低电平。通过调整电位器滑动臂的位置，即可改变使比较运算放大器输出低电平时的绝对光强。电阻的滑动臂向下调，反向输入端电压降低，需要更强的光照使光敏电阻的阻值更小，才能使同向输入端电压低于反向输入端，输出低电平。反之亦然。两个光电模块配合，即可完成“按黑线行走”。绝对光电模块的缺点是受环境光线影响较大，需要根据环境光线强弱的变化随时调整电阻的电位器滑臂位置，才能获得较好的效果。理想的经常分压点的电压低于电源电压的1/2，在比较器设定的电压之内，两个比较器均输出高电平。当其中一个光敏电阻接收光强较强时，分压点的电压将高于电源电压的1/2，超出比较器设定的电压，相应的比较器输出低电平。（三）光电模块与主板的连接方法绝对光电模块的组合图如图6-7所示，绝对光电模块与主板的组合图如图6-8所示，左光电模快连接到单片机的RC6引脚上，右光电模快连接到单片机的RC7引脚上。对应QBasic程序语言里的pin14和pin15位变量。 图6-7 绝对光电模块的组合图（注：蓝色线连接蓝色线）图6-8 绝对光电模块与主板的组合图（四）光电模快与机器人底盘的固定方法具体的固定方法如图69所示 图69 光电模快与机器人底盘的固定方法（五）光电模快的调整方法把机器人放在黑线上，打开5V电池组的开关，光电模块的工作指示灯的正常状态应为灭，如果不灭，逆时针调整电位器让其指示灯灭。然后把机器人放在白线上，光电模块的工作指示灯的正常状态应该是亮的，如果不亮，顺时针调整电位器让其指示灯变亮。二、程序设计（一）QBasic语言基本语句（四）1定义变量语句（SYMBOL）【格式】 SYMBOL 变量=变量类型 【功能】 字节变量、它位变量、字变量均须用SYMBOL语句定义后才能使用。【说明】 通用QBASIC语言中，位变量bit0bit32、字节变量b0b4、字变量w0w1，均可以直接使用。 除以上变量外，其它字节变量，可直接使用；其它位变量、字变量均须用SYMBOL语句定义后才能使用。 SYMBOL 变量= WORD 定义为双字节变量 SYMBOL 变量= BYTE 定义为单字节变量（可省略不写） SYMBOL 变量= BIT 定义为位变量 一个程序中，最多可用的变量数为128个字节，如使用双字节变量，则占两个空间。2块结构条件转移语句(IF / THEN/ ELSE)【格式】IF 条件表达式 THEN 语句块1ELSE 语句块2END IF【功能】如果条件表达式成立，则执行语句块1，然后转到END IF语句的下一个语句。当条件表达式不成立，则执行ELSE和语句块2，然后转到END IF语句的下一个语句执行。【说明】 从关键词IF到END IF是一个条件条件转移语句。 在块结构条件转移语句中，可缺少ELSE和语句块2，当条件表达式不成立，不执行任何语句，转到END IF语句的下一个语句执行。 END IF是两个词，中间必须骨空格。例1：有声音执行前进500ms后停止，没有声音执行后退500ms后停止；3 .转子程序语句和返回语句(GOSUB/RETURN)【格式】 GOSUB 行标号 ： 程序 主程序 END 行标号 ： ： 程序 子程序1 ： RETURN行标号 ： ： 程序 子程序2 ： RETURN【功能】转子语句（Go Sub）使流程转向一个子程序， 返回语句（RETURN）使流程从子程序返回到调用于程序的Go Sub语句的下一个语句。 【说明】 主程序和子程序是BASIC实现结构化程序设计的重要体现，子程序是一个独立模块，它和主程序不在同一模块中。 子程序用来简化程序并增加程序的可读性。 转子语句使流程转向一个子程序，其语法为：GoSub行标号，其中行标号指明子程序的开始位置。 子程序嵌套一般不超过16级。例2;控制机器人走正方形（二）程序流程图及清单三、运行与调试（一）调试方法与运行过程（1）调试方法将上面的程序按照程序的下载方法下载到机器人主板上，观察机器人运行情况，并调整时间参数，让机器人最终能够沿黑线行走，在停止区域停止。（2）运行过程机器人运行过程视频见光盘视频61所示。（二）故障排除的方法现象解决办法程序无法下传成功，出现错误检查通讯下载线是否正常连接，5V电池组是否电量充足机器人运行时不沿黑线行走（1） 由于绝对光电模块受环境影响很大，因此在运行前应调节绝对光电模块上的电位器，让两个发光二极管在黑线上为全灭，在白色的地方上为全亮，让绝对光电模块处于正常状态。（2） 调整程序的参数，重点是调速前进和左右转的参数，达到一个最佳的值。（3） 检查左右光电模块是否安装反了。四、技能训练1任务要求：机器人启动前必须放在起跑线外（A区），要求声控启