华中科技大学传感器课设报告.doc
华中科技大学计算机科学与技术学院传感器技术课程设计 课程实验报告专业班级： IOT1201姓 名： 韩雨桥 学 号： U201215110 指导老师： 宋恩民、高鹏毅 完成日期： 2015年 6 月 16 日目录一、课程设计的目的 3二、课程设计的内容 3三、课程设计相关器材 3四、课设具体结构分析与实现 4五、课设各部分功能实现 5六、调试结果 15七、课设心得与感想 15一、 课程设计的目的 机器人创意设计与制作课程的总目标是提高学生的创新能力、综合设计能力和动手实践能力，进而培养和提升学生的STEM素养，强调学生在直接经验和亲身经历的基础上，通过观察、思考、设计、制作、试验等活动获得丰富的学习体验，在生活中发现问题，在实践中解决问题，在活动中获得知识。二、 课程设计的内容设计并制作一个小型机器人，要求满足一下几点：1）通信功能：机器人上安装蓝牙模块，手机通过蓝牙串口助手与机器人蓝牙建立联系，实现在手机上分别发送1,2,3,4指令，机器人分别完成“追踪”、“避障”、“漫游”和“循迹”四种不同的控制功能和利用键盘方式或智能手机重力感应模块，遥控机器人做出前进、后退、左转、右转、原地旋转以及停止等动作的功能。2）红外追踪功能：无目标时，机器人静止；当目标较远时，机器人快速接近；目标较近时，机器人慢速接近；距离过近时，机器人停止。机器人可以随目标左转或右转弯。3）前进避障功能：机器人先静止，拍手后（声控启动），机器人开始前进。传感器检测到障碍时，如果障碍在正前方且距离较近时，机器人减速前进；距离过近时，机器人停止，并后退一小段，然后右转绕行。如果障碍在左前方或右前方，机器人则右转或左转绕行。无障碍时，机器人全速前进。如果连拍两次手，机器人停止。4）悬崖漫游功能：机器人沿着桌子边沿行走，既不远离，也不会掉下去，遇到桌角能良好转弯。5）循迹功能：机器人可以沿着黑色或白色的直线、S形线、丁字形线或十字形轨迹行走。三、课程设计相关器材硬件要求：计算机教室、机器人比赛场地、配套ECT-EK实训箱（含全套实训设备）、PC机软件环境：需要安装Arduino IDE软件，可以采用图形化编程插件Ardublock，也可以直接使用IDE环境编写代码。四、 课设具体结构分析与实现 根据课程设计的内容和要求，我们需要搭建一个对应的系统结构，同时将机器电机、红外传感器、灰度传感器、声音传感器和蓝牙模块与主控板进行通讯连接。具体实现结构应为差速运动控制、声控运动、红外追踪、前进避障、悬崖漫游、循迹追踪、蓝牙通讯递进式功能实现。1、差速运动控制编写代码，实现以下动作： （1）一侧电机转动，另一侧不转，实现转动； （2）一侧电机快动，另一侧慢转，实现转动； （3）原地等速旋转；2 、声控运动加装声控传感器，编写一段代码，使你拍手后，机器人做出一套动作。3、红外追踪安装近红外传感器，并编写代码，用手做追踪目标，实现以下功能：（1） 无目标时，机器人静止；（2） 有目标时，机器人向目标行驶靠近。若左传感器检测到目标而右传感器没有检测到，则向左转。若右传感器检测到目标而左传感器没有检测到，则向右转。若两侧传感器同时检测到则前进。4、前进避障为机器人安装2个或以上近红外传感器，并编写代码，实现以下功能：（1）无障碍时，机器人前进；（2）左前方有障碍时，机器人右转绕行；（3）右前方有障碍时，机器人左转绕行；（4）正前方有障碍时，机器人后退一段距离，右转，绕行。5、悬崖漫游 为机器人加装近红外传感器和灰度传感器，编写代码，将机器人放置于桌子边缘，使机器人可以沿着悬崖漫游，既不远离，也不会掉下去，遇到桌角能良好转弯。6、循迹追踪为机器人加装2个灰度传感器，在地面粘贴黑胶带（也可用深色地面粘白胶带）形成平滑的轨迹，编写代码，将机器人放置于胶带轨迹附件，使机器人可以沿着轨迹行走。7、蓝牙通讯机器人上安装蓝牙模块，手机通过蓝牙串口助手与机器人蓝牙建立联系，实现在手机上分别发送1,2,3,4指令，机器人分别完成“追踪”、“避障”、“漫游”和“循迹”四种不同的控制功能和利用键盘方式或智能手机重力感应模块，遥控机器人做出前进、后退、左转、右转、原地旋转以及停止等动作的功能。五、 课设各部分功能实现定义左右轮电机端口：char getstr;const int right = A4;const int left = A3;定义各端口输入输出关系与电位关系：void setup()Serial.begin(9600);pinMode( A3, INPUT); pinMode( A2 , INPUT); pinMode( A4, INPUT); pinMode( A1 , INPUT); pinMode( left, INPUT); pinMode( right, INPUT); pinMode( 5 , OUTPUT); pinMode( 9 , OUTPUT); pinMode( 6 , OUTPUT); pinMode( 10 , OUTPUT); digitalWrite( 5 , LOW ); digitalWrite( 9 , LOW ); digitalWrite( 6 , LOW ); digitalWrite( 10 , LOW );定义进程循环：void loop() char a; char getstr; getstr=Serial.read(); a=getstr;红外追踪部分功能实现： while(a='1') /红外追踪 if ( !( digitalRead(right) ) && digitalRead(left) ) digitalWrite( 5 , LOW ); digitalWrite( 10 , LOW ); delay( 200 ); digitalWrite( 6 , HIGH ); digitalWrite( 9 , LOW ); else if ( digitalRead(right) && !( digitalRead(left) ) ) digitalWrite( 6 , LOW ); digitalWrite( 9 , LOW ); delay( 200 ); digitalWrite( 5 , LOW ); digitalWrite( 10 , HIGH ); else if ( !( digitalRead(right) ) && !( digitalRead(left) ) ) digitalWrite( 5 , LOW ); digitalWrite( 9 , LOW ); delay( 200 ); digitalWrite( 6 , HIGH ); digitalWrite( 10 , HIGH ); else digitalWrite( 6 , LOW ); digitalWrite( 10 , LOW ); delay( 200 ); digitalWrite( 5 , LOW ); digitalWrite( 9 , LOW );getstr=Serial.read(); if(getstr='2'|getstr='3'|getstr='4'|getstr='5'|getstr='6'|getstr='7'|getstr='8'|getstr='9'|getstr='0') a=getstr;前进避障部分功能实现：while(a='2') /前进避障if ( !( digitalRead(right) ) && !( digitalRead(left) ) ) digitalWrite( 5 , HIGH ); digitalWrite( 6 , LOW ); digitalWrite( 9 , HIGH ); digitalWrite( 10 , LOW ); delay( 1000 ); digitalWrite( 9 , LOW ); digitalWrite( 10 , HIGH ); delay( 1000 ); else if ( !( digitalRead(right) ) && digitalRead(left) ) digitalWrite( 5 , LOW ); digitalWrite( 6 , HIGH ); digitalWrite( 9 , HIGH ); digitalWrite( 10 , LOW ); delay( 500 ); digitalWrite( 9 , LOW ); digitalWrite( 6 , HIGH ); digitalWrite( 5 , LOW ); else if ( digitalRead(right) && !( digitalRead(left) ) ) digitalWrite( 6 , LOW ); digitalWrite( 5 , HIGH ); digitalWrite( 9 , LOW ); digitalWrite( 10 , HIGH ); delay( 500 ); digitalWrite( 5 , LOW ); digitalWrite( 9 , LOW ); digitalWrite( 10 , HIGH ); else digitalWrite( 6 , HIGH ); digitalWrite( 10 , HIGH ); digitalWrite( 5 , LOW ); digitalWrite( 9 , LOW );getstr=Serial.read();if(getstr='1'|getstr='3'|getstr='4'|getstr='5'|getstr='6'|getstr='7'|getstr='8'|getstr='9'|getstr='0') a=getstr;悬崖漫游部分功能实现： while(a='3') /悬崖漫游if ( digitalRead(right) ) && ( digitalRead(left) ) )analogWrite( 5 , 200 );digitalWrite( 6 , LOW );analogWrite( 9 , 200 );digitalWrite( 10 , LOW );delay( 50 );if ( ( !(digitalRead(right) ) && (digitalRead(left) )digitalWrite( 5 , LOW );analogWrite( 6 , 200 );analogWrite( 9 , 200 );digitalWrite( 10 , LOW );delay( 50 ); if( digitalRead(right) ) && ( !(digitalRead(left) )analogWrite( 5 , 200 );analogWrite( 10 , 200 );digitalWrite( 6 , LOW );digitalWrite( 9 , LOW );delay( 50 ); if( !( digitalRead(right) ) && (!( digitalRead(left) ) analogWrite( 6 , 200 ); analogWrite( 10 , 200 ); digitalWrite( 5 , LOW ); digitalWrite( 9 , LOW ); delay( 50 );getstr=Serial.read();if(getstr='1'|getstr='2'|getstr='4'|getstr='5'|getstr='6'|getstr='7'|getstr='8'|getstr='9'|getstr='0') a=getstr;循迹追踪部分功能实现： while(a='4') /循迹 if ( !(digitalRead(right) ) &&( digitalRead(left) ) digitalWrite( 5 , LOW ); digitalWrite( 10 , LOW ); digitalWrite( 6 , LOW ); analogWrite( 9 , 100 ); delay( 50 ); if ( digitalRead(right) &&( !( digitalRead(left) ) ) digitalWrite( 9 , LOW ); digitalWrite( 6 , LOW ); digitalWrite( 10 , LOW ); analogWrite( 5 , 100 ); delay( 50 ); if ( !( digitalRead(right) ) && (!( digitalRead(left) ) ) digitalWrite( 6 , LOW ); digitalWrite( 9 , LOW ); analogWrite( 5 , 100); digitalWrite( 10 , LOW ); delay( 50 ); if ( digitalRead(right) ) &&( digitalRead(left) ) analogWrite( 5 ,100); digitalWrite( 6 , LOW ); digitalWrite( 10 ,LOW ); analogWrite( 9 , 100 ); delay( 50 );getstr=Serial.read(); if(getstr='1'|getstr='2'|getstr='3'|getstr='5'|getstr='6'|getstr='7'|getstr='8'|getstr='9'|getstr='0') a=getstr;简单前进部分功能实现：while(a='5')/前进 digitalWrite( 5 ,HIGH ); digitalWrite( 6 , LOW ); digitalWrite( 9 , HIGH ); digitalWrite( 10 , LOW ); getstr=Serial.read(); if(getstr='1'|getstr='2'|getstr='3'|getstr='4'|getstr='6'|getstr='7'|getstr='8'|getstr='9'|getstr='0') a=getstr;简单后退部分功能实现： while(a='6')/后退 digitalWrite( 6 , HIGH ); digitalWrite( 5 , LOW ); digitalWrite( 10 , HIGH ); digitalWrite( 9 , LOW ); getstr=Serial.read(); if(getstr='1'|getstr='2'|getstr='3'|getstr='4'|getstr='5'|getstr='7'|getstr='8'|getstr='9'|getstr='0') a=getstr;左转功能实现：while(a='7')/左转 analogWrite( 5 , 200 ); digitalWrite( 6 , LOW ); analogWrite( 9 , 50 ); digitalWrite( 10 , LOW ); getstr=Serial.read(); if(getstr='1'|getstr='2'|getstr='3'|getstr='4'|getstr='5'|getstr='6'|getstr='8'|getstr='9'|getstr='0') a=getstr;右转功能实现： while(a='8')/右转 analogWrite( 5 , 50 ); digitalWrite( 6 ,LOW ); analogWrite( 9 , 200 ); digitalWrite( 10 , LOW ); getstr=Serial.read(); if(getstr='1'|getstr='2'|getstr='3'|getstr='4'|getstr='5'|getstr='6'|getstr='7'|getstr='9'|getstr='0') a=getstr;原地自转部分功能实现： while(a='9')/原地旋转 digitalWrite( 5 , LOW ); digitalWrite( 6 ,HIGH ); digitalWrite( 9 , HIGH ); digitalWrite( 10 , LOW ); getstr=Serial.read(); if(getstr='1'|getstr='2'|getstr='3'|getstr='4'|getstr='5'|getstr='6'|getstr='7'|getstr='8'|getstr='0') a=getstr;停止功能实现：while(a='0')/停止 digitalWrite( 6 , LOW ); digitalWrite( 5 , LOW ); digitalWrite( 9 , LOW ); digitalWrite( 10 , LOW ); getstr=Serial.read(); if(getstr='1'|getstr='2'|getstr='3'|getstr='4'|getstr='5'|getstr='6'|getstr='7'|getstr='8'|getstr='9') a=getstr;六、 调试结果执行结果为随压缩包附上的视频，在此不便过多赘述。七、 课设心得与感想 在这次课设中，出力最大的当属组长聂刚，一开始茫无头绪的时候最先动手进行尝试的就是聂刚同学，在编写各部分功能代码时，很多问题和bug也都仰赖了他的帮助。尽管由于器材原因，我们未能完成超声波测距相关功能，两轮的电机自然差速也非常大，但是我们依然尽到了我们最大的努力去完成这次实验。
