湖工大实验教材交互式程序设计.doc

实验一、机器人认识实验实验目的：认识能力风暴机器人的根本构造学会能力风暴机器人的连接、检测和程序下载等操作实验要求：可以明确能力风暴机器人的各个组成局部指出主要组成局部的构造和功能学会程序的调试和下载实验内容、步骤：AS—UII的构造〔1〕外观构造〔2〕AS-UII 控制局部控制局部主要是指我们在和AS-UII 机器人进展交流时，对它进展直接操作的部件，AS-UII 的控制局部主要由以下两个局部组成：主板和控制面板主板主板是AS-UII 的大脑，它由很多电子元器件组成它完成接收信息、处理信息、发出指令等一系列过程AS-UII 的大脑有记忆功能，这主要由主板上的内存来实现至于“大脑〞的分析、判断、决策功能则由主板上的众多芯片共同完成控制面板位于AS-UII 背部的控制面板，是AS-UII 机器人的按钮和接口集中的地方，它的组成和功能如下：开关开关顾名思义就是控制AS-UII 电源的按钮，按此按钮可以开机或关机，也就是翻开或关闭机器人电源指示灯电源指示灯的颜色是绿色开机时，这个灯会发光，告诉你机器人已经进入工作状态了关机时，电源指示灯熄灭充电指示灯AS-UII 由电池供电〔在机器底部〕，电量缺乏的时候，需要及时地补充能源。

给机器人充电时，充电指示的红灯发光充电口要给AS-UII 充电，将充电器的直流输出端插在充电口上，再将另一端接到220V 电源上即可下载口下载口用于下载程序到机器人主板上，使用时只需将串口通信线的一端接下载口，另一端连接在电脑机箱后面的一个九针串口上，机器人与计算机就连接起来了〔关闭计算机电源连接/取下九针串口连接线〕“复位/ASOS〞按钮这是个复合按钮，用于下载操作系统和复位复位功能：在机器人运行程序的过程中〔拔下串口通信线〕，按下此按钮，机器人就会中断程序的运行这时，如果要重新运行程序，须按运行键，或关机再按运行键下载操作系统功能：连接好串口通信线，翻开机器人电源开关，在VJC1.0流程图编辑界面中选择“工具〔T〕--更新操作系统〞命令，然后按下此按钮，即可下载操作系统运行〞键机器人开机后，按击“运行〞键，就可以运行最近下载的程序通信指示灯通信指示灯位于机器人主板的前方，是一个黄色的小灯在给机器人下载程序时，这个黄灯闪烁，说明下载正常，程序正在进入机器人主板的内存中〔3〕感官局部――传感器感官局部是AS-UII 机器人采集环境信息的一组传感器用到的传感器有以下5 种：碰撞传感器，红外传感器，光敏传感器，话筒，光电编码器。

1、碰撞传感器碰撞传感器是感知碰撞信息的传感器，能够检测到360°*围内的碰撞，使AS-UII 机器人遭遇到碰撞之后，能够转弯避开，或作出其它反响在AS-UII机器人的左前、右前、左后、右后设置有四个碰撞开关(常开)，它们与碰撞环共同构成了碰撞传感器碰撞环与底盘柔性连接〔通过小弹簧〕，在受力后与底盘产生相对位移，触发固连在底盘上的碰撞开关，使之闭合在JC 语言中，碰撞传感器的库函数是bumper()，在程序运行过程中此库函数仅在被调用到时执行一次，即采集数据一次因此要连续查询碰撞传感器的状态就要在JC 代码编辑界面中间一行编辑框〔JC 对话窗口〕中输入如下程序块〔while(1)表示永远循环〕：void main(){ int bump;while(1) {printf("bump=%d\n",bumper());wait(0.1);}}LCD 显示的值为0意为没有碰撞八个方向发生碰撞时返回值的意义为：1 左前，2 右前，4 左后，8 右后，3 前，12 后，5 左，10 右2、红外传感器红外传感器能够和人眼一样“看见〞前方的障碍物，然后通知“大脑〞作出反响红外传感器共包含两种器件：红外发射管和红外接收模块。

红外接收模块位于AS-UII 机器人的正前方，两只红外发射管紧靠在红外接收模块的两侧，它们共同组成了AS-UII 机器人的“眼睛〞红外发射管可以发出红外线，红外线在遇到障碍后反射回来，红外接收模块接收到被反射回来的红外线以后，发出电信号给机器人主板，这样机器人就“看见〞东西了AS-UII 的“可视*围前方10cm∼80cm，90°*围内的障碍物，障碍物面积须在210mm*150mm以上如果障碍物太小太细(或颜色太深) 、或者在可视*围以外，它可就没法看到了用户可以通过调节两个电位器〔主板上靠近红外传感器接口的黄色旋钮〕来调节左右两个红外的检测距离，顺时针红外发射强，检测距离远，逆时针红外发射弱，检测距离近逆时针将电位器旋转到底，将关闭红外发射管红外传感器检测障碍的过程如下：1．首先，左右发射管均关闭，红外探测器探测一次当前信号，并保存下来，以跟后面采集到的数据比拟2．当程序中调用库函数ir_detector()时，红外探测系统启动左红外发射管先发射一次，延时1ms 后红外接收模块探测一次信号；然后，右红外发射管发射一次，延时1ms 后红外接收模块探测一次信号红外接收模块采样一次信号的时间为0.064ms。

红外接收模块通过PE4 口采样当前值，并保存下来由于先后时间的不同，就可以分别探测左右两边的红外信号3．每调用一次ir_detector()函数，红外探测系统开启一次完成后，左右红外发射管关闭根据采集的数据可以判断是否有反射在初始探测无反射而第二次探测有反射时，左反射管才是有反射的，这样系统认为左方有障碍同理，初始探测无反射而第三次探测有反射时，右反射管才是有反射的，右方被认为有障碍采用这种方法可以抑制许多环境红外噪音在JC 语言中，红外传感器的库函数是ir_detector()，void main(){int ir;while(1) {printf("ir=%d\n", ir_detector());wait(0.5);}}用一*白纸分别挡在能力风暴智能机器人的前方、左方和右方，液晶显示屏上显示的ir 的值都不一样，可总结如下： 无障碍 左方 右方 前方十进制表示：0 1 243、光敏传感器能力风暴智能机器人上有2 只光敏传感器，在机器人左前和右前方，可以检测到光线的强弱光敏传感器是一个光敏电阻，它的阻值随光线强弱而变化能力风暴智能机器人所用的光敏电阻的阻值在很暗的环境下为几百ＫΩ，室内照度下几ＫΩ，阳光或强光下几十Ω。

在JC 语言中，光敏传感器的库函数是：左光敏photo(1)，右光敏photo(2)void main(){int photoleft;while(1) {printf("photoleft=%d\n",photo(1));wait(0.5);}}〔程序中仅采集了左光敏的读数〕编译这一段程序并下载运行，LCD 上会有如下显示：photoleft=180 〔表示此时照射在左光敏上的光强值是180〕返回值从0到255，光越暗，数字越大，光越强，数字越小4、麦克风〔话筒〕能力风暴智能机器人上的麦克风(microphone)是能够检测声强大小的声音传感器，麦克风的安装位置在主板上喇叭的内侧，液晶显示屏的下方它听见声音频率*围跟人能听到的*围大致一样为16Hz到20KHz在JC 语言中，声音传感器的库函数是microphone( )，void main(){int mic;while(1) {printf("mic=%d\n", microphone());wait(0.5);}}编译这一段程序并下载运行，如果周围的环境很静LCD 上显示：mic = 12 〔表示此时很安静〕对着麦克风发出声音，可以看到显示值不断变化。

它的变化*围是0～2555、光电编码器光电编码器是一种能够传递位置信息的传感器，它由码盘和光电编码模块组成，分别安装在主动轮内侧和轮子支架内侧光电编码模块运用反射式红外发射接收模块反射器(即码盘)是黑白相间的铝合金圆片，黑白条纹把圆分成66 等分当码盘随轮子旋转时，光电编码模块发出的红外线照射在码盘上，黑条和白条反射回来的信号状态不同,从而产生一个脉冲轮子转一圈共产生33 个脉冲，每个脉冲对应角度约为10.91 度库函数rotation(1)、rotation(2)可以读出左右光电编码器脉冲累计值脉冲数值除以33即得旋转圈数检测左右光电编码器当前状态的库函数为：encoder〔1〕，encoder〔2〕在JC 对话窗口中输入如下程序块：void main(){int encoder_1;while(1){printf("encoder_1=%d\n",encoder(1));wait(1.0);}}编译这一段程序并下载运行，LCD 上会显示0 或10 表示当前无反射信号，码盘片的黑格正对编码器；1 表示当前有反射信号，码盘片的白格正对编码器然后缓慢转动左轮，看转一圈是否有33 个脉冲〔4〕执行局部AS-UII 机器人的执行局部是执行具体功能时所要用到的部件，机器人的执行局部共有以下五种：喇叭，液晶显示屏，主动轮，从动轮，电机。

1. 喇叭〔扬声器〕喇叭按照输入的频率和时间来发声2. LCD —液晶显示屏LCD 显示屏可以显示英文、数字等字符，在你调试程序时它们有用3. 主动轮及其驱动机构主动轮有两只，电机输出的动力通过齿轮箱传给主动轮，带动整个机器人运动AS-UII是平面移动机器人，它能够完成直行、走弧线、左转、右转、原地打转这些技术动作机器人采用的是差动驱动方式，即每只主动轮由独立的电机驱动，这使得机器人有较高的灵活性4. 从动轮如果AS-UII 机器人只靠两个主动轮，难以保持平衡有了从动轮作为支撑，就能实现动态和静态的平衡了从动轮共2 只，与机身弹性连接，可以在垂直于地面的方向上下移动，以保持机器人动态平衡，并能实现一定的越障功能5. 直流电机AS-UII 机器人上有两个直流电机，可以将电池提供的电能转化为动能，让机器人动起来机器人的运动速度是通过电机来调节的控制电机的库函数有两个：motor〔a，b〕控制单个电机a，b为整数，a取值1表示左轮，取值2表示右轮，b代表转速，取值-100到100drive〔a，b〕控制两个电机a，b为整数，a代表平移速度，b代表旋转速度VL=a-bVR=a+b二、AS—UII的翻开、连接和检测翻开：翻开开关键，见到电源指使灯发光说明电池有电，通电正常。

LCD显示正常，右下角有太极状的图标在跳太极图跳动表示AS-UII 的系统运行正常，假设没有说明操作系统没有正常运行，按下复位键重启系统，假设还是不正常则需要重新下载操作系统连接：连接串口通信线是一项根本操作，取出串口通信线一端接AS-MII 的下载口，另一端接电脑机箱后的9 针串口〔连接/取下串口连接时，关闭计算机电源〕翻开开关键，即可进展通讯检测：配置机器人型号VJC1.0是能力风暴机器人专用的编程软件VJC1.0安装好之后，需要配置机器人型号，也就是使编程软件与机器人相匹配配置机器人型号是编写程序之前必须要做的工作，否则程序就不能正确地下载运行操作步骤如下：〔1〕翻开流程图界面〔参见图2－2〕〔2〕单击菜单栏中的“工具〔T〕〞选项卡，在下拉菜单中单击“设置选项〞，随之会弹出一个设置对话框〔参见图2－3〕〔3〕在设置对话框中，单击“机器人型号〞下的箭头，会弹出一串型号，单击“AS－UⅡ〞如图2－3所示：图2—3〔4〕单击“确定〞按钮，退出设置〔5〕关闭窗口，回到桌面，重新翻开流程图界面，。