1、 附件1：課程設(shè)計(jì)（學(xué)年設(shè)計(jì)、學(xué)年論文）任務(wù)書模版機(jī)器人光敏電阻感測(cè)導(dǎo)航課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué) 院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院專 業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程課程名稱機(jī)器人光敏電阻感測(cè)導(dǎo)航題 目機(jī)器人光敏電阻感測(cè)導(dǎo)航完成期限自2016年8月22日至2016年8月26日共1周內(nèi)容及任務(wù)一、項(xiàng)目的目的 1、鞏固和加深個(gè)人對(duì)機(jī)器人與智能車基礎(chǔ)知識(shí)的理解和掌握； 2、掌握機(jī)器人與智能車編程和程序調(diào)試的技巧； 3、了解軟件與硬件連接的基本思想，學(xué)會(huì)科學(xué)分析和解決問題。 4、了解和掌握光敏電阻構(gòu)成的光檢測(cè)傳感器的原理和使用方法。 5、利用Parallax智能小車、Arduino套件進(jìn)行基本的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高運(yùn)用C語言開發(fā)機(jī)器人與智能車

2、的能力； 6、提高書寫系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明文檔的能力；二、項(xiàng)目任務(wù)的主要內(nèi)容和要求內(nèi)容：Boe Shield-Bot集成套件中的光傳感器用來探測(cè)可見光，并且可以檢測(cè)不同的光亮度水平。這樣可以編程使Boe Shield-Bot識(shí)別周圍環(huán)境的明暗，報(bào)告探測(cè)到的明暗水平，來改變Boe Shield-bot的行駛速度、轉(zhuǎn)向、避障等功能，并且可以尋找手電筒光束或從門口射進(jìn)黑暗的屋子的光這樣的光源。要求： 1、請(qǐng)裝配智能小車并了解相關(guān)光敏電阻傳感器模塊的功能及使用方法。 2、撰寫程序控制輪式機(jī)器人。 3、沿著制定地圖路線行走，要求通過光照強(qiáng)度的改變控制小車進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，并停止在相應(yīng)指定位置。3、 項(xiàng)目設(shè)計(jì)（研究）思路

3、 1、認(rèn)識(shí)需要使用的硬件，了解其功能 2、BOE Shield-Bot的組裝 3、BOE Shield-Bot舵機(jī)的校準(zhǔn) 4、編寫代碼，控制機(jī)器人小車的運(yùn)動(dòng) 5、了解光敏電阻傳感器的工作原理和性質(zhì)，并安裝到BOE Shield-Bot套件上 6、編寫全部代碼，進(jìn)行運(yùn)行4、 具體成果形式和要求 1、BOE Shield-Bot沿著制定地圖路線跑道行走，通過光照強(qiáng)度的改變控制小車進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，并停止在相應(yīng)指定位置。 2、BOE Shield-Bot安裝了光敏電阻傳感器后，使其滿足在跑道上運(yùn)動(dòng)通過隧道時(shí)進(jìn)行減速，出隧道后恢復(fù)原來行駛速度，最終停止在跑道上相應(yīng)指定位置。進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容2016.8

4、.22至2016.8.23選題，明確任務(wù)，查找相關(guān)資料。2016.8.23至2016.8.25連接硬件并測(cè)試光敏電阻電路,編寫程序沿著制定地圖路線行走，滿足過隧道減速，并停止在相應(yīng)指定位置。2016.8.25至2016.8.26撰寫學(xué)年設(shè)計(jì)報(bào)告、答辯。主要參考資料1、趙負(fù)圖.國(guó)內(nèi)外傳感器手冊(cè)M.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1998.2、楊崇志.特殊新型電子元器件手冊(cè)M.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2003指導(dǎo)教師意見（簽字）： ×年×月×日系（教研室）主任意見（簽字）： ×年×月×日機(jī)器人光敏電阻感測(cè)導(dǎo)航設(shè)計(jì)說明書學(xué)院名稱： 計(jì)算機(jī)與信息

5、工程學(xué)院 班級(jí)名稱： 物聯(lián)網(wǎng)141 學(xué)生姓名： 劉沛然 學(xué) 號(hào)： 2014211637 題 目： 機(jī)器人光敏電阻感測(cè)導(dǎo)航 指導(dǎo)教師姓 名： 尹祿 起止日期： 2016.8.23-2016.8.26 第一部分：正文部分1、 選題背景本次課題要求機(jī)器人小車按照預(yù)定軌道形式，并且在穿過軌道上的隧道中時(shí)降低行駛速度，防止小車因行駛過快在經(jīng)過隧道中時(shí)因跑道過滑導(dǎo)致的小車碰撞到隧道壁上，損傷小車的零器件。光在機(jī)器人和工業(yè)控制領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用。比如在紡織工業(yè)中感應(yīng)織物轉(zhuǎn)筒的邊沿，確定一年中不同時(shí)期什么時(shí)候打開街燈，什么時(shí)候拍照或者什么時(shí)候給許許多多的莊稼灌溉，不同的光傳感器能提供各種獨(dú)特功能。Boe Sh

6、ield-Bot集成套件中的光傳感器用來探測(cè)可見光，并且可以檢測(cè)不同的光亮度水平。這樣可以編程使Boe Shield-Bot識(shí)別周圍環(huán)境的明暗，報(bào)告探測(cè)到的明暗水平，來改變Boe Shield-bot的行駛速度、轉(zhuǎn)向、避障等功能，并且可以尋找手電筒光束或從門口射進(jìn)黑暗的屋子的光這樣的光源。（標(biāo)題：四號(hào)仿宋加粗，頂格，行間距：24磅，上下間距：段前0.5行，段后0.5行）（內(nèi)容：用小四號(hào)仿宋，首行空兩格）（說明本課題應(yīng)解決的主要問題及應(yīng)達(dá)到的要求。）2、 方案論證（或設(shè)計(jì)理念）1、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求： （1）請(qǐng)裝配智能小車并了解相關(guān)光敏電阻傳感器模塊的功能及使用方法。（2）撰寫程序控制輪式機(jī)器人。（3

7、）沿著制定地圖路線行走，要求通過光照強(qiáng)度的改變控制小車進(jìn)行轉(zhuǎn)彎,并停 止在相應(yīng)指定位置。2、理論依據(jù)：（1）光照強(qiáng)度的信號(hào)采集部分采用光敏電阻作為信號(hào)采集器件。光敏電阻是基于光電導(dǎo)效應(yīng)的一種光電器件，無光照時(shí)，光敏電阻值（暗電阻）很大，電路中的電流（暗電流）很小；當(dāng)受到光照時(shí)，半導(dǎo)體材料電導(dǎo)率增加，電阻減小，其阻值隨光照增強(qiáng)而減小。光敏電阻作為光電式傳感器的一種，它具有靈敏度高、光譜響應(yīng)范圍寬、體積小、重量輕、機(jī)械強(qiáng)度高、耐沖擊、耐振動(dòng)、抗過載能力強(qiáng)和壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。所以選擇光敏電阻采集光照信號(hào)，并把不同的光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為不同的電阻值。把光敏電阻串聯(lián)在直流電路中即可把不同的電阻值轉(zhuǎn)化為不同的電壓值

8、，于是，就把對(duì)光照信號(hào)的處理轉(zhuǎn)化為對(duì)電壓信號(hào)V的處理。（2） BOE Shield-Bot與Arduino開發(fā)板BOE Shield-Bot是將Arduino開發(fā)板，BOE Shield和車體機(jī)構(gòu)這三者進(jìn)行結(jié)合。Arduino是一類便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺(tái)包含硬件（各種型號(hào)的Arduino板）和軟件（Arduino IDE），同時(shí)還有各種各樣的周邊的硬件去兼容Arduino這個(gè)平臺(tái)，并且這些硬件通常都已經(jīng)帶有了兼容Arduino控制的函數(shù)庫，讓人們更加簡(jiǎn)單方便的控制機(jī)器人。（3） BOE Shield-Bot特性 BOE: Board of Education 與Arduino開發(fā)

9、板輕松結(jié)合，簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì) 與面包板(2 x17)整合容易與輪式機(jī)器人地盤、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、傳感器結(jié)合 透過四個(gè)角落的孔（Hole）和伺服電動(dòng)機(jī)埠(Servo Port) 三處電源開關(guān)，可單獨(dú)控制或監(jiān)控Servo、傳感器是否正常運(yùn)作3、 過程論述1、 使用硬件的介紹Arduino UNO R3BOE Shield底盤(Chassis)部分輪子(Wheel)部分小零件部分電子零件部分2、 BOE Shield-Bot的組裝（1） BOE Shield與Arduino開發(fā)板結(jié)合（2）車體的組裝（3） BOE Shield&Arduino開發(fā)板與車體結(jié)構(gòu)結(jié)合（4）連接Servo至BOE Shield

10、（5）組裝完成示意圖3、 舵機(jī)的校準(zhǔn)通過傳送“stay-still”信號(hào)給舵機(jī)來調(diào)校舵機(jī)以確定其真正處于still狀態(tài)。如果未調(diào)校，則當(dāng)servo收到“stay-still”信號(hào)時(shí)可能會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)(turn)、震動(dòng)(vibrate)或者發(fā)出嗡嗡的噪音聲(humming noise)。調(diào)校的步驟：（1） 切換power switch至”2”。（2） 供電給servo。（3） 分別執(zhí)行 “LeftServoStayStill” 及 “RightServoStayStill” 程 序分別調(diào)校左、右兩個(gè)舵機(jī)。（4） 調(diào)教操作如圖（5） “LeftServoStayStill” 及 “RightServoSt

11、ayStill” 程序代碼4、 編寫代碼由于該電機(jī)裝的方向不同所以控制端口輸出的PWM的值也不同，所以我們要經(jīng)過測(cè)試才知道如何運(yùn)動(dòng)。 關(guān)鍵代碼如下：（1）前進(jìn)代碼： #include <Servo.h>Servo servoLeft; /左邊電機(jī)Servo servoRigth; /右邊電機(jī)void setup() Serial.begin(9600); servoRigth.attach(12); /左邊電機(jī)對(duì)應(yīng)開發(fā)板上的端口為12引腳 servoLeft.attach(13); /右邊電機(jī)對(duì)應(yīng)開發(fā)板上的端口為13引腳void loop() servoLeft.writeMicr

12、oseconds(1700); /左邊電機(jī)對(duì)應(yīng)開發(fā)板上的端口為12引腳 輸出1700 servoRigth.writeMicroseconds(1300); /左邊電機(jī)對(duì)應(yīng)開發(fā)板上的端口為12引腳 輸出1300 （2）后退代碼:#include <Servo.h>Servo servoLeft; /左邊電機(jī)Servo servoRigth; /右邊電機(jī)void setup() Serial.begin(9600); servoRigth.attach(12); /左邊電機(jī)對(duì)應(yīng)開發(fā)板上的端口為12引腳 servoLeft.attach(13); /右邊電機(jī)對(duì)應(yīng)開發(fā)板上的端口為13引腳

13、void loop() servoLeft.writeMicroseconds(1700); /左邊電機(jī)對(duì)應(yīng)開發(fā)板上的端口為12引腳 輸出1300 servoRigth.writeMicroseconds(1300); /左邊電機(jī)對(duì)應(yīng)開發(fā)板上的端口為12引腳 輸出1700 （3）左轉(zhuǎn)代碼#include <Servo.h>Servo servoLeft; /左邊電機(jī)Servo servoRigth; /右邊電機(jī)void setup() Serial.begin(9600); servoRigth.attach(12); /左邊電機(jī)對(duì)應(yīng)開發(fā)板上的端口為12引腳 servoLeft.a

14、ttach(13); /右邊電機(jī)對(duì)應(yīng)開發(fā)板上的端口為13引腳void loop() servoLeft.writeMicroseconds(1500); /左邊電機(jī)對(duì)應(yīng)開發(fā)板上的端口為12引腳 輸出1300 servoRigth.writeMicroseconds(1300); /左邊電機(jī)對(duì)應(yīng)開發(fā)板上的端口為12引腳 輸出1700 （4）右轉(zhuǎn)代碼 #include <Servo.h>Servo servoLeft; /左邊電機(jī)Servo servoRigth; /右邊電機(jī)void setup() Serial.begin(9600); servoRigth.attach(12);/

15、左邊電機(jī)對(duì)應(yīng)開發(fā)板上的端口為12引腳 servoLeft.attach(13); /右邊電機(jī)對(duì)應(yīng)開發(fā)板上的端口為13引腳void loop() servoLeft.writeMicroseconds(1700); /左邊電機(jī)對(duì)應(yīng)開發(fā)板上的端口為12引腳 輸出1300 servoRigth.writeMicroseconds(1500); /左邊電機(jī)對(duì)應(yīng)開發(fā)板上的端口為12引腳 輸出1700 5、 安裝光敏電阻傳感器（1） 光電晶體工作原理 光電晶體對(duì)于不同的亮度可以感測(cè)到不同的電壓 Arduino的類比輸入有10位元的精準(zhǔn)度，因此可以感應(yīng)01023共1024個(gè)等級(jí)的亮度（數(shù)值越大，亮度越強(qiáng)）

16、我們可以利用讀取到亮度的值來控制BOE Shield-Bot的動(dòng)作（2） 安裝完成圖（2）讀取光電晶體數(shù)據(jù)6、運(yùn)行全部代碼#include <Servo.h>int z,y; /左邊 右邊采集值int i=0; Servo servoLeft; /左邊電機(jī)Servo servoRigth; /右邊電機(jī)void setup() Serial.begin(9600); servoRigth.attach(12);/左邊電機(jī)對(duì)應(yīng)開發(fā)板上的端口為12引腳 servoLeft.attach(13); /右邊電機(jī)對(duì)應(yīng)開發(fā)板上的端口為13引腳void loop() unsigned long S

17、=millis(); /獲取當(dāng)前的系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)度 y = volts(A0); /獲取A0口即左邊光敏電阻采集的值 z = volts(A1)+5; /獲取A1口即右邊光敏電阻采集的值 /如果系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間大于10*1000切i=0，進(jìn)行右轉(zhuǎn)彎 if(S>10*1000&&i=0) servoLeft.writeMicroseconds(1700); servoRigth.writeMicroseconds(1500); i=1; delay(1400); /如果系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間大于S>15*1000切i=1，進(jìn)行左轉(zhuǎn)彎 else if(S>15*1000&

18、;&i=1) servoLeft.writeMicroseconds(1700); servoRigth.writeMicroseconds(1500); i=2; delay(1400); /如果光照正常全速直行 else if(z<200&&y<200) servoLeft.writeMicroseconds(1700); servoRigth.writeMicroseconds(1300); /如果光照較強(qiáng)減速行駛 else if(z>200&&y>200) servoLeft.writeMicroseconds(1550)

19、; servoRigth.writeMicroseconds(1450); /如果時(shí)間大于行駛26*1000切i=2 停車 while(S>26*1000&&i=2) servoLeft.writeMicroseconds(1500); servoRigth.writeMicroseconds(1500); i=2; delay(1400); /采集傳感器值函數(shù)float volts(int adpin) return float(analogRead(adpin); 四、結(jié)果分析1、BOE Shield-Bot通過利用Parallax智能小車、Arduino開發(fā)板進(jìn)行基

20、本的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，撰寫程序控制輪式機(jī)器人。沿著制定地圖路線跑道行走，通過光照強(qiáng)度的改變控制小車進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，并停止在相應(yīng)指定位置。實(shí)驗(yàn)結(jié)果演示圖如下：2、BOE Shield-Bot安裝了光敏電阻傳感器，了解相關(guān)光敏電阻傳感器模塊的功能及使用方法，撰寫程序控制輪式機(jī)器人，使其滿足在跑道上運(yùn)動(dòng)通過隧道時(shí)進(jìn)行減速，出隧道后恢復(fù)原來行駛速度，最終停止在跑道上相應(yīng)指定位置。實(shí)驗(yàn)結(jié)果演示圖如下：5、 結(jié)論（或總結(jié)）通過本次學(xué)年設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，第一次對(duì)BOE Shield-Bot小車有了深刻的認(rèn)識(shí)和了解，更加深刻的理解了書本中的相關(guān)知識(shí)，并且在實(shí)踐中進(jìn)行了相應(yīng)的擴(kuò)展，很多平時(shí)模棱兩可的知識(shí)點(diǎn)都認(rèn)真復(fù)習(xí)并實(shí)踐了。對(duì)智能

21、車設(shè)計(jì)提升了認(rèn)識(shí)，我意識(shí)到我們所學(xué)的東西將來都是要付諸實(shí)踐的，所以一切要從實(shí)際情況出發(fā)，理論聯(lián)系實(shí)際，這樣才能真正發(fā)揮我們所具備的能力。讓我受益匪淺。在這次的學(xué)年設(shè)計(jì)里，經(jīng)過查閱收集相關(guān)資料，讓我加深了理論的基礎(chǔ)，最重要的是讓我能夠?qū)W以致用，讓我意識(shí)到僅僅死學(xué)書本上的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，要想設(shè)計(jì)出一個(gè)完整的智能車系統(tǒng)，還需要按照一定的科學(xué)分析方法，用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃悸芬徊揭徊降倪M(jìn)行。在設(shè)計(jì)智能車系統(tǒng)的過程中，我也遇到了很多問題，比如說：電路是否斷路、傳感器采集值等問題，在逐個(gè)的解決問題之后，我的操作能力也有了一定的提升，對(duì)于智能車與機(jī)器人設(shè)計(jì)有了更深刻的認(rèn)識(shí)。當(dāng)然，設(shè)計(jì)出的智能車還有許多不足，比如代碼冗余問題，這讓我意識(shí)到自己對(duì)于機(jī)器人與智能車還有很多需要學(xué)習(xí)的地方。同時(shí)，我也強(qiáng)烈地意識(shí)到動(dòng)手能力