guide-of-robot-relay20111017

广东省机器人大赛
接力赛机器人
说明手册
广东省智能软件与机器人分会华南理工大学智能软件与机器人研究室
2011.10.17
目录
目录 (2)
1.概况 (3)
2.部件 (3)
2.1.主要部件 (3)
2.2.主要部件及数量 (5)
2.3.嵌入式控制板 (5)
2.4.传感器 (7)
2.5.RGB发光管 (8)
2.6.光敏电阻 (8)
2.7.高分子材料 (9)
3.编程 (9)
3.1.Arduino软件开发环境 (9)
3.2.例子程序 (12)
1.概况
接力赛机器人由普通电池供电，具有前进、后退、转弯、颜色检测、障碍物检测等功能。

机器人在运动的过程中能同时检测地面颜色，如果偏离了正常轨道，也能及时调整前进的方向。

碰撞开关可用来获取障碍物信息和向队友传递接力信息。

2.部件
2.1.主要部件
机器人部件主要包括骨架、面包板、嵌入式控制板、轮子、电机、万向轮、电池盒、RGB管、光敏电阻、变阻器、杜邦线、高分子材料和电容等。

图1-5为部件示意图。

图1 面包板、控制板等
图2 机器人底部视图
图3 机器人俯瞰图
图4 杜邦线、电池盒
图5 高分子材料
2.2.主要部件及数量
骨架：1个
面包板：1个
嵌入式控制板：1个
电容：1个（0.1uF）
RGB管：1个
光敏电阻：1个
变阻器：4个（3量程为1K，1个量程为10K）
轮子：2个
电机：2个
万向轮：1个
触碰开关：1对
电池盒：1个
高分子材料：（1小袋）
杜邦线：若干
螺丝：若干
2.3.嵌入式控制板
控制板主要包括单片机Atmel Atmega8A、电机驱动电路及相应外围电路。

控
制板通过USB 线连接PC 机，需安装所提供的驱动程序（CP210x.rar ）。

安装完毕后，系统显示为一个串口设备comX （X 为串口的编号，具体编号请在“控制面板”中的硬件信息查看）。

图 6 嵌入式控制板的接口
（蓝色框内端口为地GND ，红色框内端口为电源VDD ）
左电机 接口
右电机 接口
电池 接口
电源 开关
USB 接口
图7 嵌入式控制板管脚图
在图7中，模拟端口0-5分别和数字端口14-19共用管脚。

2.4.传感器
机器人前方安装两个碰撞开关，红色线（编号2）为公共端口，蓝色线为左碰撞开关（编号3），黑色线为右碰撞开关（编号1）。

在未触碰情况下，1、3与2均为断开状态；若左碰撞开关发生碰撞，则3和2导通；若右碰撞开关发生碰撞，则1和2导通。

传感器接入电路的方法是：2接地，1和3分别接到单片机的两个端口，每个端口配置有上拉电阻。

图8 碰撞开关
VDD
B
VDD
GND
B
(a)未碰撞 (b)碰撞
图 9 碰撞开关的接入原理图
2.5. RGB 发光管
RGB 发光管能发出红、绿、蓝3种颜色的光，发光管的一端接地，另一端通过变阻器接到嵌入式控制板的端口，变阻器的量程为1K ，电路图如下：
变阻器
D2D3D4
RGB 管
图 10 RGB 管与变阻器电路图
2.6. 光敏电阻
光敏电阻与变阻器连接，变阻器的量程为10K ，电路图如下：
VCC
图 11 光敏电阻与变阻器电路图
2.7. 高分子材料
高分子材料为白色颗粒状的绝缘体，在高于60℃的水中会熔化，在凝固之前可用手将其捏成任意形状，凝固后形状稳定、可重复使用。

图12 用高分子材料装饰后的RGB 管
3. 编程
3.1. Arduino 软件开发环境
Arduino 用于编写及下载嵌入式控制板的程序（软件网址为 ），解压arduino-0018.zip 到一个目录即可直接使用。

软件平台提供的API 见帮助文件（目录为reference ），索引文件为Index.html 。

核心源代码见目录
\hardware\arduino\cores\arduino。

软件设置选择板的类型为Atmega8，串口选择根据嵌入式板对应的编号。

程序Project的目录名必须与程序的文件名一致。

图9 控制板类型设置
图10 串口选择
图11 Project目录名与程序名的关系
图12 下载程序按钮
图1 串口调试按钮
发送数据区
接收数据区
波特率
图2 串口调试界面
3.2.例子程序
例子程序见sample.rar。

每个程序的功能在readme文件中都有详细说明。

共4个程序，部分代码如下。

程序一：使LED灯每秒闪烁一次
digitalWrite(led, 1); //亮
delay(1000); //延迟1000毫秒
digitalWrite(led,0); //熄
delay(1000); //延迟1000毫秒
程序二：测试颜色值
//读取环境颜色值
ambientvalue=0; //初始化环境基准值
ambientvalue=analogRead(RGBLDRpin); // 读取环境颜色值
delay(100); //延迟100毫秒
ambientvalue+=analogRead(RGBLDRpin); //再次读取环境颜色值
ambientvalue=ambientvalue >>1; // 求平均值
// 读取红色值
digitalWrite(RedLEDpin,1); //发出红光
delay(100); // 延迟100毫秒
redvalue=analogRead(RGBLDRpin); //读取红色值
digitalWrite(RedLEDpin,0); //关闭红光
redvalue=redvalue-ambientvalue; //减去环境颜色值，即为反射的红色值…… //同理，读取绿色值、蓝色值
//根据RGB值的比例来确定颜色
lightvalue=redvalue+greenvalue+bluevalue;
redvalue=redvalue*100/lightvalue; //红色值所占的百分比
if(redvalue>redThreshold) //如果红色值的比例超过了某个阈值，则 Serial.println(" =red= "); //为红色，并通过串口输出
程序三：测试传感器是否正常
pinMode(lsensor,INPUT); // 定义左传感器的对应管脚为输入模式
digitalWrite(lsensor,1); // 配置上拉电阻
if(digitalRead(lsensor)==0) // 如果检测到障碍，则读取的值为0，否则为1 {
}
程序四：测试小车能否正常运动
//设定轮子的速度和方向，检验其是否正常运动
pinMode(7,OUTPUT); // 7号管脚对应左轮子的方向
pinMode(9,OUTPUT); // 9号管脚对应左轮子的速度
digitalWrite(7, 1); // 设定左轮子的方向，1表示前进、0表示后退
analogWrite(9, 50); // 左轮子的速度值。