第十一课 听话的Arduino机器人（课件+素材）
文档属性
| 名称 | 第十一课 听话的Arduino机器人（课件+素材） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 7.6MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 粤教版 | ||
| 科目 | 信息技术（信息科技） | ||
| 更新时间 | 2018-06-05 17:50:07 | ||
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文档简介
(共34张PPT)
听话的Arduino机器人
信息技术 五年级上
导入新知
大家还记得我们之前做过的《小瓢虫找妈妈》吗，其实我们还可以用实物进行模拟。
小瓢虫：Arduino机器人
妈妈留下的痕迹
小瓢虫妈妈
新知讲解
一、认识Arduino机器人
新知讲解
Arduino的中文发音可读作“阿杜伊诺”。它最早由欧洲一个开发团队于2005年冬季开发。
团队的主要开发人员喜欢去一家名叫di Re Arduino的酒吧，该酒吧是以1000年前意大利国王Arduino的名字命名的。为了纪念这个地方，他将这块电路板命名为Arduino。目前，Arduino已经从最早的一块开源电路板发展成为一个开源硬件平台。
Arduino的来源
新知讲解
Arduino是一种使用方便、功能强大的开源硬件控制器，其中含有可存储和执行ArduinoScratch程序的微电脑装置。用它做主控器制作的机器人，称为Arduino机器人。
Arduino机器人
新知讲解
Arduino主控器
马达驱动装置
供电装置
超声波测距传感器
车体、轮子等结构装置
Arduino机器人不仅仅只是一块主控器，它和所有机器人一样，还需要驱动装置、相应的支撑结构以及外部传感器等设备。
左图展示的是一款常见的小车形态的Arduino机器人，它能实现识别障碍、沿黑线行走等功能。
新知讲解
二、让机器人动起来
新知讲解
怎样用ArduinoScratch对Arduino机器人编程，指挥它做出我们想要的动作效果呢？让我们从最简单的“让它动起来”开始学习吧！
新知讲解
1. 连接硬件
首先把Arduino机器人的主控器与选用的驱动装置、支撑构件以及外部传感器等设备连接起来。
电源接口
电源开关
USB数据线接口
左电机接口
数字接口
超声波传感接口
右电机接口
模拟接口
主控器接口板
如右图，将相关硬件正确地连接到对应的接口。其中USB数据线接口用于与电脑连接并下载程序到主控器。
新知讲解
接口名称 接口说明
电源开关 控制外部电源的打开与关闭
电源接口 连接外部供电设备
点机接口 连接马达，驱动马达实现不同速度和方向的转动
数字接口 D2~D13，连接数字输入输出设备
模拟接口 A0~A5，连接模拟输入设备
电源接口
电源开关
USB数据线接口
左电机接口
数字接口
超声波传感接口
右电机接口
模拟接口
主控器接口板
新知讲解
2. 设置软件
USB数据线正确连接至电脑后，在ArduinoScratch软件的“连接”菜单中勾选相应的COM7端口号，确保软件和硬件的正常通信。
新知讲解
3. 搭建脚本
在电脑中应用ArduinoScratch搭建机器人脚本程序，实现让机器人小车前进一秒之后再后退一秒。这样做的原因是什么呢？
这样可以帮助我们初步测试机器人各部分连接是否正常。
我们怎样对Arduino机器人搭建脚本程序，实现让机器人前后移动呢？
新知讲解
效果：启动Arduino机器人程序
效果：实现小车重复“前进1秒之后再后退1秒”。
值越大机器人移动速度越快
新知讲解
4. 上传程序
用鼠标右键单击“Arduino程序”模块，在弹出的快捷菜单中点击“上传到arduino”，程序便开始上传至Arduino主控器，上传成功后会出现提示。
新知讲解
思考
数字接口和模拟接口有什么区别呢？请观看课本P93回答问题。
新知讲解
长见识
拿它们连接的传感器来说，数字传感器接数字接口，它们返回的信息只有两种状态，一般标记为0或者1，比如按钮传感器就是一个数字传感器，它只有按下和弹起两种状态。
模拟传感器接模拟接口，它们返回的信息是一组连续数值中的一个，取值范围一般为0~1023，比如旋钮传感器就是一个模拟传感器，随着旋钮位置的变化，它返回的值再0~1023范围内相应发生变化。
小试牛刀
请自己尝试让机器人向前前进一秒之后再后退一秒。
新知讲解
三、自动识别和障碍
新知讲解
机器人如何识别轨迹和障碍物呢？
机器人识别轨迹和障碍物要借助传感器，它们就像机器人的眼睛，不断捕捉外界信息并传回主控器。
这里，我们选择轨迹传感器来识别黑线，选择超声波传感器来识别障碍物。
新知讲解
1. 安装传感器
1. 轨迹传感器能区分黑色和白色以及中间过渡的灰色，把它接在模拟接口上，它可以返回一个范围在0~1023之间的值，地面越黑，值越小；底面越白、值越大。
2. 我们一般会取白色底面和黑线读值中间值作为比较值，当读取值大于比较值时，认为轨迹传感器位于白色地面，否则认为它处于黑线上。轨迹传感器一般安装在机器人底部，贴近底面。如果使用两个或两个以上轨迹传感器，能更方便、更精确地识别黑线。
3. 超声波传感器能检测与前方障碍物之间的距离。
新知讲解
（1）安装轨迹传感器
正面
底面
左侧轨迹传感器A1口
右侧传感器A2口
将两个轨迹传感器安装在小车底部，用数据线将左侧轨迹传感器接在主控器A1口，右侧轨迹传感器接在主控器A2口。
注意：线的颜色与接口的颜色要保持对应。
新知讲解
（2）安装超声波传感器
将超声波传感器直接插在主控器超声波接口上。
超声波传感器
新知讲解
2. 搭建脚本
怎样把传感器识别到的数据信息传给主控器呢？
Arduino的针脚读取模块。
作用：读取数字口针脚的值
作用：读取模拟口针脚的值（模拟传感器）
作用：读取距离值
（超声波传感器）
新知讲解
2. 搭建脚本
有了传感器传来的外界信息，主控器就可以指挥机器人按正确的方向行走了。机器人的行走该如何实现呢？
机器人的行走靠电机执行程序命令来实现，电机的驱动可以使用“Arduino机器人”模块类的下列模块实现。
新知讲解
请参照下面的方法，搭建机器人按轨迹行走、知道障碍物停止的脚本程序。
新知讲解
效果：启动Arduino机器人程序
效果：侦测左侧传感器是否压在黑线上。
500为比较值，当读值大于比较值时，认为传感器离开了黑线。
新知讲解
效果：根据左侧轨迹传感器的返回值，确定其是否离开黑线，如果离开，则让机器人右转。
当A1模拟口读取值大于500时，代表左侧轨迹传感器离开了黑线，需要让小车右转回到黑线。
新知讲解
效果：根据右侧轨迹传感器的返回值，确定其是否离开黑线，如果离开，则让机器人左转，否则让机器人前进。
判断右侧传感器是否离开黑线
新知讲解
效果：根据超声波传感器返回的读取值判断是否抵达障碍物前方，如果抵达则机器人停止，否则机器人沿黑线行走。
获取与前方障碍物的距离值，根据其读值是否小于10来判断是否抵达障碍物前方。
新知讲解
4. 上传、调试程序
用前面的方法将程序上传至Arduino机器人小车的主控器，关闭电源，拔除数据线。
选择平整的桌面或者底面，将小车放置在黑色的轨迹线上，注意轨迹传感器要对准黑线，打开小车电源开关，开始测试。
小试牛刀
上面的程序中，机器人小车行走的速度是固定的，如果想调整它的速度，就需要在程序中更改速度值后重新上传程序。怎样更方便地调整小车的速度呢？请你利用主控器上的滑杆传感器实现这一功能。
课堂小结
了解Arduino机器人的基本硬件连接；
了解轨迹传感器的使用；
了解超声波传感器的使用；
了解Arduino机器人程序的编写；
了解Arduino机器人程序的上传。
谢谢
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听话的Arduino机器人
信息技术 五年级上
导入新知
大家还记得我们之前做过的《小瓢虫找妈妈》吗，其实我们还可以用实物进行模拟。
小瓢虫：Arduino机器人
妈妈留下的痕迹
小瓢虫妈妈
新知讲解
一、认识Arduino机器人
新知讲解
Arduino的中文发音可读作“阿杜伊诺”。它最早由欧洲一个开发团队于2005年冬季开发。
团队的主要开发人员喜欢去一家名叫di Re Arduino的酒吧，该酒吧是以1000年前意大利国王Arduino的名字命名的。为了纪念这个地方，他将这块电路板命名为Arduino。目前，Arduino已经从最早的一块开源电路板发展成为一个开源硬件平台。
Arduino的来源
新知讲解
Arduino是一种使用方便、功能强大的开源硬件控制器，其中含有可存储和执行ArduinoScratch程序的微电脑装置。用它做主控器制作的机器人，称为Arduino机器人。
Arduino机器人
新知讲解
Arduino主控器
马达驱动装置
供电装置
超声波测距传感器
车体、轮子等结构装置
Arduino机器人不仅仅只是一块主控器，它和所有机器人一样，还需要驱动装置、相应的支撑结构以及外部传感器等设备。
左图展示的是一款常见的小车形态的Arduino机器人，它能实现识别障碍、沿黑线行走等功能。
新知讲解
二、让机器人动起来
新知讲解
怎样用ArduinoScratch对Arduino机器人编程，指挥它做出我们想要的动作效果呢？让我们从最简单的“让它动起来”开始学习吧！
新知讲解
1. 连接硬件
首先把Arduino机器人的主控器与选用的驱动装置、支撑构件以及外部传感器等设备连接起来。
电源接口
电源开关
USB数据线接口
左电机接口
数字接口
超声波传感接口
右电机接口
模拟接口
主控器接口板
如右图，将相关硬件正确地连接到对应的接口。其中USB数据线接口用于与电脑连接并下载程序到主控器。
新知讲解
接口名称 接口说明
电源开关 控制外部电源的打开与关闭
电源接口 连接外部供电设备
点机接口 连接马达，驱动马达实现不同速度和方向的转动
数字接口 D2~D13，连接数字输入输出设备
模拟接口 A0~A5，连接模拟输入设备
电源接口
电源开关
USB数据线接口
左电机接口
数字接口
超声波传感接口
右电机接口
模拟接口
主控器接口板
新知讲解
2. 设置软件
USB数据线正确连接至电脑后，在ArduinoScratch软件的“连接”菜单中勾选相应的COM7端口号，确保软件和硬件的正常通信。
新知讲解
3. 搭建脚本
在电脑中应用ArduinoScratch搭建机器人脚本程序，实现让机器人小车前进一秒之后再后退一秒。这样做的原因是什么呢？
这样可以帮助我们初步测试机器人各部分连接是否正常。
我们怎样对Arduino机器人搭建脚本程序，实现让机器人前后移动呢？
新知讲解
效果：启动Arduino机器人程序
效果：实现小车重复“前进1秒之后再后退1秒”。
值越大机器人移动速度越快
新知讲解
4. 上传程序
用鼠标右键单击“Arduino程序”模块，在弹出的快捷菜单中点击“上传到arduino”，程序便开始上传至Arduino主控器，上传成功后会出现提示。
新知讲解
思考
数字接口和模拟接口有什么区别呢？请观看课本P93回答问题。
新知讲解
长见识
拿它们连接的传感器来说，数字传感器接数字接口，它们返回的信息只有两种状态，一般标记为0或者1，比如按钮传感器就是一个数字传感器，它只有按下和弹起两种状态。
模拟传感器接模拟接口，它们返回的信息是一组连续数值中的一个，取值范围一般为0~1023，比如旋钮传感器就是一个模拟传感器，随着旋钮位置的变化，它返回的值再0~1023范围内相应发生变化。
小试牛刀
请自己尝试让机器人向前前进一秒之后再后退一秒。
新知讲解
三、自动识别和障碍
新知讲解
机器人如何识别轨迹和障碍物呢？
机器人识别轨迹和障碍物要借助传感器，它们就像机器人的眼睛，不断捕捉外界信息并传回主控器。
这里，我们选择轨迹传感器来识别黑线，选择超声波传感器来识别障碍物。
新知讲解
1. 安装传感器
1. 轨迹传感器能区分黑色和白色以及中间过渡的灰色，把它接在模拟接口上，它可以返回一个范围在0~1023之间的值，地面越黑，值越小；底面越白、值越大。
2. 我们一般会取白色底面和黑线读值中间值作为比较值，当读取值大于比较值时，认为轨迹传感器位于白色地面，否则认为它处于黑线上。轨迹传感器一般安装在机器人底部，贴近底面。如果使用两个或两个以上轨迹传感器，能更方便、更精确地识别黑线。
3. 超声波传感器能检测与前方障碍物之间的距离。
新知讲解
（1）安装轨迹传感器
正面
底面
左侧轨迹传感器A1口
右侧传感器A2口
将两个轨迹传感器安装在小车底部，用数据线将左侧轨迹传感器接在主控器A1口，右侧轨迹传感器接在主控器A2口。
注意：线的颜色与接口的颜色要保持对应。
新知讲解
（2）安装超声波传感器
将超声波传感器直接插在主控器超声波接口上。
超声波传感器
新知讲解
2. 搭建脚本
怎样把传感器识别到的数据信息传给主控器呢？
Arduino的针脚读取模块。
作用：读取数字口针脚的值
作用：读取模拟口针脚的值（模拟传感器）
作用：读取距离值
（超声波传感器）
新知讲解
2. 搭建脚本
有了传感器传来的外界信息，主控器就可以指挥机器人按正确的方向行走了。机器人的行走该如何实现呢？
机器人的行走靠电机执行程序命令来实现，电机的驱动可以使用“Arduino机器人”模块类的下列模块实现。
新知讲解
请参照下面的方法，搭建机器人按轨迹行走、知道障碍物停止的脚本程序。
新知讲解
效果：启动Arduino机器人程序
效果：侦测左侧传感器是否压在黑线上。
500为比较值，当读值大于比较值时，认为传感器离开了黑线。
新知讲解
效果：根据左侧轨迹传感器的返回值，确定其是否离开黑线，如果离开，则让机器人右转。
当A1模拟口读取值大于500时，代表左侧轨迹传感器离开了黑线，需要让小车右转回到黑线。
新知讲解
效果：根据右侧轨迹传感器的返回值，确定其是否离开黑线，如果离开，则让机器人左转，否则让机器人前进。
判断右侧传感器是否离开黑线
新知讲解
效果：根据超声波传感器返回的读取值判断是否抵达障碍物前方，如果抵达则机器人停止，否则机器人沿黑线行走。
获取与前方障碍物的距离值，根据其读值是否小于10来判断是否抵达障碍物前方。
新知讲解
4. 上传、调试程序
用前面的方法将程序上传至Arduino机器人小车的主控器，关闭电源，拔除数据线。
选择平整的桌面或者底面，将小车放置在黑色的轨迹线上，注意轨迹传感器要对准黑线，打开小车电源开关，开始测试。
小试牛刀
上面的程序中，机器人小车行走的速度是固定的，如果想调整它的速度，就需要在程序中更改速度值后重新上传程序。怎样更方便地调整小车的速度呢？请你利用主控器上的滑杆传感器实现这一功能。
课堂小结
了解Arduino机器人的基本硬件连接；
了解轨迹传感器的使用；
了解超声波传感器的使用；
了解Arduino机器人程序的编写；
了解Arduino机器人程序的上传。
谢谢
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