智能垃圾分类机器人课件.pptx

2 01A什么是Arduino？ 02 BArduino能做什么？03CArduino怎么用？ 一 、 Arduino的 由 来 Arduino创 始 人 Massimo Banzi之 前 是 意 大 利 Ivrea一 家高 科 技 设 计 学 校 的 老 师 。 他 的 学 生 们 经 常 抱 怨 找 不 到 便宜 好 用 的 微 控 制 器 。 2005年 冬 天 ， Massimo Banzi跟 David Cuartielles讨论 了 这 个 问 题 。 David Cuartielles是 一 个 西 班 牙 籍 晶片 工 程 师 ， 当 时 在 这 所 学 校 做 访 问 学 者 。 两 人 决 定 设 计 自 己 的 电 路 板 ， 并 引 入 了 Banzi的 学 生David Mellis为 电 路 板 设 计 编 程 语 言 。 两 天 以 后 ， David Mellis就 写 出 了 程 式 码 。 又 过 了 三 天 ， 电 路 板 就 完 工 了 。 这 块 电 路 板 被 命 名 为 Arduino。 二 、 什 么 是 Arduino？ Arduino 是 一 种 开 源 的 电 子 开 发 平 台 ， 该 平 台最 初 主 要 基 于 AVR 单 片 机 的 微 控 制 器 和 相 应 的开 发 软 件 ， 目 前 在 国 内 正 受 到 电 子 发 烧 友 的 广泛 关 注 。 自 从 2005 年 Arduino 腾 空 出 世 以 来 ， 其 硬 件和 开 发 环 境 一 直 进 行 着 更 新 迭 代 。 几 乎 任 何 人 ， 即 便 不 懂 电 脑 编 程 ， 利 用 这 个开 发 板 也 能 用 Arduino 做 出 炫 酷 有 趣 的 东 西 ， 比 如 对 感 测 器 探 测 做 出 一 些 回 应 、 闪 烁 灯 光 、控 制 马 达 等 。 三 、 Arduino能 做 什 么 ？最 简 单 应 用 ：通 过 Arduino开 发 板 引 脚 输出 高 电 平 点 亮 一 盏 LED灯 。 三 、 Arduino能 做 什 么 ？利 用 Arduino板 作 为 中 央 控 制 器实 现 家 居 智 能 化 ， 语 音 口 令 开灯 、 开 空 调 ， 随 着 室 内 光 线 环境 自 动 调 节 亮 度 ， 手 机 APP控 制家 用 电 器 等 让 你 的 arduino连 入 物 联网Arduino高 端 应 用 乐 为 联 网 云 数 据 平 台 四 、 认 识 Arduino开 发 板 - Arduino UNO 四 、 认 识 Arduino开 发 板 - arduino Mega2560 五 、 Arduino开 发 环 境 Arduino的 编 程 是 在 Arduino IDE上 进 行 的 ， 如 左 图 编 程 界 面 所 示 ； 开 发 环 境 提 供 了 最 基 本 的 模 板 ，包 含 了 setup()函 数 和 loop()函 数 ； 在 setup()函 数 上 方 空 白 区 域 ， 可以 插 入 需 要 用 到 的 函 数 .h头 文 件以 及 申 明 要 用 到 的 函 数 。 六 、 函 数 的 概 念定 义 ： 函 数 是 一 种 能 完 成 某 种 特 定 功 能 二 端 口 通 道 ， 通 过 输 入 合 适 的 东西 获 得 想 要 的 某 种 输 出 ；举 例 ： 例 如 数 学 上 y=2x， 这 条 函 数 可 以 完 成 将 输 入 值 翻 倍 这 样 一 个 工 作 ；注 意 ： arduino提 供 了 大 量 的 基 础 函 数 ， 包 括 I/O控 制 、 时 间 函 数 、 中 断 函 数 、 串 口通 信 函 数 等 ； arduino也 提 供 了 许 多 关 于 这 些 基 础 函 数 的 实 例 程 序 ， 这 些 例 程 可 以 在arduino开 发 环 境 的 “ File-Examples” 菜 单 中 找 到 。 七 、 Arduino的 常 用 基 本 函 数 Arduino程 序 的 主 体 包 括 ： Setup( ) 函 数 和 loop( )函 数 ；（ 1） setup( )函 数 ： 在 程 序 中 只 运 行一 次 ， 它 的 功 能 为 完 成 程 序 的 各 类初 始 化 工 作 ；（ 2） loop( )函 数 ： 程 序 的 主 函 数 ，程 序 运 行 过 程 中 loop()函 数 不 断 循 环 。 Arduino常 用 函 数 - pinMode( ) 功 能 ： 将 指 定 的 引 脚 配 置 成 输 出 或 输 入 语 法 ： pinMode(pin, mode) 参 数 ： pin： 表 示 要 设 置 模 式 的 引 脚 mode： 包 括 INPUT 或 OUTPUT 返 回 值 ： 无 例 程 ：int ledPin = 13 ; / LED 连 接 到 数 字 脚 13void setup()pinMode（ ledPin， OUTPUT ） ; /设 置 数 字脚 为 输 出void loop()digitalWrite （ ledPin， HIGH ） ; /点 亮 LEDdelay(1000); / 等 待 一 秒 digitalWrite(ledPin, LOW); / 灭 掉 LED延 迟 （ 1000） ; /等 待 第 二 个 Arduino常 用 函 数 -digitalWrite() 功 能 ： 给 一 个 数 字 引 脚 写 入 HIGH 或 者 LOW 。 语 法 ： digitalWrite(pin, value) 参 数 ： pin: 引 脚 编 号 value: HIGH or LOW 返 回 值 ： 无 例 程 ：int ledPin = 13; / LED 连 接 到 数 字 13 号 端 口void setup()pinMode(ledPin, OUTPUT); / 设 置 数 字 端 口 为 输 入模 式void loop()digitalWrite(ledPin, HIGH); / 使 LED 亮delay(1000); / 延 迟 一 秒digitalWrite(ledPin, LOW); / 使 LED 灭delay(1000); / 延 迟 一 秒 Arduino常 用 基 本 函 数 -digitalRead() 功 能 ：读 取 指 定 引 脚 的 值 ， HIGH 或 LOW 。 语 法 ： digitalRead （ PIN） 参 数 ： Pin： 你 想 读 取 的 引 脚 号 返 回 值 ： HIGH 或 LOW 例 程 ：int ledPin = ; / LED 连 接 到 13 脚int inPin = 7; / 按 钮 连 接 到 数 字 引 脚 7int val = 0; /定 义 变 量 以 存 储 读 值void setup()pinMode(ledPin, OUTPUT); / 将 13 脚 设 置 为 输 出pinMode(inPin, INPUT); / 将 7 脚 设 置 为 输 入void loop()val = digitalRead(inPin); / 读 取 输 入 脚digitalWrite(ledPin, val); /将 LED 值 设 置 为 按 钮 的 值 Arduino常 用 基 本 函 数 - analogRead() 功 能 ： 从 指 定 的 模 拟 引 脚 读 取模 拟 数 据 值 。 语 法 ： analogRead（ PIN） 参 数 ： pin： 从 输 入 引 脚 读 取 数 值 返 回 值 ：从 0 到 1023 的 整 数 值 例 程 ：int analogPin = 3; /电 位 器 （ 中 间 的 引 脚 ） 连 接 到模 拟 输 入 引 脚 3/另 外 两 个 引 脚 分 别 接 地 和 +5 Vint val = 0; /定 义 变 量 来 存 储 读 取 的 数 值void setup()serial.begin（ 9600） ; /设 置 波 特 率 （ 9600）void loop()val = analogRead（ analogPin） ; /从 输 入 引 脚 读取 数 值 serial.println （ val） ; /显 示 读 取 的 数 值 Arduino常 用 基 本 函 数 - analogWrite() 功 能 ： 从 一 个 引 脚 输 出 模 拟 值 （ PWM ） 语 法 ： analogWrite （ pin,value） 参 数 ： pin： 用 于 输 入 数 值 的 引 脚 。 value： 占 空 比 ： 0（ 完 全 关 闭 ） 到 255（ 完 全 打 开 ） 之 间 。 返 回 值 ： 无 例 程 ：通 过 读 取 电 位 器 的 阻 值 控 制 LED 的 亮 度int ledPin = 9; / LED 连 接 到 数 字 引 脚 9int analogPin = 3; /电 位 器 连 接 到 模 拟 引 脚 3int val = 0; /定 义 变 量 存 以 储 读 值void setup()pinMode（ ledPin,OUTPUT ） ; /设 置 引 脚 为 输 出引 脚void loop()val = analogRead（ analogPin） ; /从 输 入 引 脚 读 取 数 值analogWrite（ ledPin， val / 4） ; / 以 val / 4 的数 值 点 亮 LED （ 因 为 analogRead 读 取 的 数 值从 0 到 1023， 而 analogWrite 输 出 的 数 值 从 0 到 255） Arduino常 用 基 本 函 数 - delay() 功 能 ： 使 程 序 延 时 特 定 的 时 间 （ 毫 秒 ） 语 法 ： delay(ms) 参 数 ： ms： 暂 停 的 毫 秒 数 （ unsigned long） 返 回 值 ： 无 例 程 ：ledPin = 13 / / LED 连 接 到 数 字 13 脚void setup()pinMode(ledPin, OUTPUT); / 设 置 引 脚 为 输出void loop()digitalWrite(ledPin, HIGH); / 点 亮 LEDdelay(1000); / 等 待 1 秒digitalWrite(ledPin, LOW); / 灭 掉 LED delay(1000); / 等 待 一 秒 u中 断 的 定 义 ： 由 于 某 一 随 机 事 件 的 发 生 ， 单 片 机 暂 停 原 程 序 的 运 行 ， 转去 执 行 另 一 程 序 （ 随 机 事 件 ） ， 处 理 完 毕 后 又 自 动 返 回 原 程序 继 续 运 行 ， 其 发 生 过 程 如 右 图 。u中 断 的 要 素 ： 主 程 序 ： 单 片 机 正 在 运 行 的 程 序 。 中 断 源 ： 引 起 中 断 的 原 因 ， 或 能 发 生 中 断 申 请 的 来 源 。 中 断 服 务 程 序 ： 处 理 中 断 事 件 的 程 序 。Arduino常 用 基 本 函 数 - 中 断 介 绍中 断 发 生 的 过 程 Arduino常 用 基 本 函 数 -中 断 函 数1、 interrupts()函 数 功 能 ： 负 责 打 开 总 中 断 返 回 值 ： 无 参 数 ： 无2、 noInterrupts()函 数 功 能 ： 负 责 关 闭 总 中 断 返 回 值 ： 无 参 数 ： 无 3 、 attachInterrupt(interrput,function,mode) 功 能 ： 用 于 设 置 外 部 中 断 参 数 ： 3 个 ， 分 别 表 示 中 断 源 ， 中 断 处 理 函 数 和触 发 模 式 ， 它 们 的 具 体 含 义 如 下 。 中 断 源 ： 可 选 中 断 0 或 者 1 ， 对 应 arduino的 2 或者 3 号 数 字 引 脚 。 中 断 处 理 函 数 ： 是 一 段 子 程 序 ， 当 中 断 发 生 时执 行 该 子 程 序 部 分 ， 其 中 参 数 值 为 函 数 的 指 针 。 触 发 模 式 ： 有 四 种 类 型 ， LOW(低 电 平 触 发 ） 、 CHANGE(变 化 时 触 发 ） 、 RISING（ 低 电 平 变 为 高 电平 触 发 ） 、 FALLING(高 电 平 变 为 低 电 平 触 发 ） Arduino常 用 基 本 函 数 -中 断 函 数4、 detachInterrupt(interrput)函数 功 能 ： 用 于 取 消 中 断 参 数 ：Interrupt： 表 示 所 要 取 消 的 中 断 源 例 程 ： 用 中 断 源 0（ 接 引 脚 D2） 作 为 触 发 源 控 制 arduino UNO板 上 的 LED亮 或 灭volatile int state = LOW;void setup() Serial.begin(9600); attachInterrupt(0, change, CHANGE);/当 D2电 平 改 变 时 ,触 发 中 断 函 数void loop() digitalWrite(13, state); if(state=LOW) Serial.println(111); if(state=HIGH) Serial.println(222); void change()/中 断 函 数 state = !state; Arduino常 用 基 本 函 数 -串 口 通 信 函 数1、 Serial.begin() 功 能 ： 用 于 设 置 串 口 的 波 特 率 波 特 率 是 指 每 秒 传 输 的 比 特 数 ， 除 以 8可 得 到 每 秒 传 输 的 字 节 数 。 一 般 的 波 特 率 有 9600、 19200、 57600、115200等 。介 绍 ： 通 过 在 头 文 件 HardwareSerial.h中 定 义 一 个 HardwareSerial类 的 对 象 serial， 然 后直 接 使 用 该 类 的 成 员 函 数 来 实 现 。 2、 Serial.available() 功 能 ： 用 来 判 断 串 口 是 否 收 到 数 据 返 回 值 ： int型3、 Serial.read() 功 能 ： 用 于 读 入 串 口 数 据 返 回 值 ： int型 的 串 口 数 据 。 Arduino常 用 基 本 函 数 -串 口 通 信 函 数4、 Serial.print() 功 能 ： 用 于 从 串 口 输 出 数 据 ， 数 据 可以 是 变 量 ， 也 可 以 是 字 符 串 。5、 Serial.println() 功 能 ： 与 Serial.print函 数 类 似 ， 都是 从 串 口 输 出 数 据 ， 只 是Serial.println函 数 多 了 回 车 换 行 功能 。 例 程 ： 读 取 输 入 的 字 符 ， 并 在 监 视 器中 显 示 出 来 的 程 序 如 下 。String val=; void setup() Serial.begin(9600); void loop() while (Serial.available() 0) val+=char(Serial.read(); delay(5); if (val.length() 0) Serial.println(val); val=; 八 、 认 识 函 数 库 函 数 库 ： 由 系 统 建 立 的 具 有 一 定 功 能 的 函 数 的 集 合 。 库 中 存 放 函 数 的 名 称 和 对应 的 目 标 代 码 ， 以 及 连 接 过 程 中 所 需 的 重 定 位 信 息 。 用 户 也 可 以 根 据 自 己 的 需要 建 立 自 己 的 用 户 函 数 库 。 库 函 数 ： 存 放 在 函 数 库 中 的 函 数 。 库 函 数 具 有 明 确 的 功 能 、 入 口 调 用 参 数 和 返回 值 。 头 文 件 ： 有 时 也 称 为 包 含 文 件 。 C语 言 库 函 数 与 用 户 程 序 之 间 进 行 信 息 通 信 时要 使 用 的 数 据 和 变 量 ， 在 使 用 某 一 库 函 数 时 ， 都 要 在 程 序 中 嵌 入 （ 用 #include）该 函 数 对 应 的 头 文 件 。 九 、 机 器 人 包 含 的 库 函 数 库 函 数 组 成 ： 由 .h文 件 （ 头 文 件 ） 和 .cpp文 件 （ 源 程 序 文 件 ） 组 成 。序 号 库 函 数 名 称 包 含 文 件 库 函 数 主 要 功 能1 Track Track.h、Track.cpp 对 应 机 器 人 红 外 传 感 器 的 库 函 数 ， 主 要 用 于 控 制 机 器 人 沿 着 黑 色线 进 行 循 线 。2 ColSensor ColSensor.h、ColSensor.cpp 对 应 机 器 人 颜 色 传 感 器 的 库 函 数 ， 主 要 用 于 识 别 机 器 人 垃 圾 块 的颜 色 。3 ColQueue ColQueue.h、 ColQueue.cpp 对 应 机 器 人 颜 色 传 感 器 的 库 函 数 ， 以 队 列 的 形 式 来 记 忆 机 器 人 检测 到 的 垃 圾 块 的 颜 色 数 据 。4 Car Car.h、Car.cpp 对 应 机 器 人 电 机 的 库 函 数 ， 主 要 用 于 简 单 控 制 机 器 人 的 移 动 。5 Function Function.h、Function.cpp 定 义 红 外 传 感 器 模 块 、 颜 色 传 感 器 模 块 、 电 机 的 arduino引 脚 ， 控制 机 器 人 进 出 路 口 、 拐 弯 等 ， 控 制 舵 机 动 作 和 初 始 化 等 功 能 。 十 、 怎 样 使 用 库 函 数 放 置 位 置 ： 一 般 是 放 到 lib文 件 里 调 用 方 法 ： 将 它 所 在 的 文 件 名 用 #include libraries所 在 的 路 径 库 函 数 拷 贝 到 的 路 径 #ifndef ColSensor_h#define ColSensor_hclass ColSensorprivate:/定 义 引 脚int S0, S1, S2, S3, OUT;/定 义 延 时unsigned long time;public: /定 义 计 数 器unsigned long g_count;/定 义 数 组 ， 用 来 存 放 读 取 到 的 RGB值int g_array3;/定 义 数 组 ， 用 来 存 放 比 例 系 数float g_SF3; /构 造 函 数ColSensor(int a, int b, int c, int d, int e, unsigned long f); /将 引 脚 配 置 为 输 出 ， 同 时 设 置 输 出 比 例 因 子void Mode(int a = 1, int b = 1);/*控 制 数 字 引 脚 ， 切 换 滤 波 器 。 红 ， 绿 ， 蓝 分别 对 应 S2与 S3的 00， 11， 01电 平 ； 10时 过 滤 所 有 颜色 */ void Digital_out(int a, int b);/计 算 比 例 系 数void Test();/计 算 RGB值void Get();#endif垃 圾 分 类 小 车 ColSensor.h文件 内 代 码 #include #include ColSensor.hColSensor:ColSensor(int a, int b, int c, int d, int e, unsigned long f)S0 = a; S1 = b; S2 = c; S3 = d; OUT = e; time = f; g_count = 0;void ColSensor:Mode(int a, int b)pinMode(S0, OUTPUT);pinMode(S1, OUTPUT);pinMode(S2, OUTPUT);pinMode(S3, OUTPUT);pinMode(OUT, INPUT);digitalWrite(S0, !(a = 0);digitalWrite(S1, !(b = 0); void ColSensor:Digital_out(int a, int b)digitalWrite(S2, !(a = 0);digitalWrite(S3, !(b = 0);void ColSensor:Test()g_array0 = 0; g_array1 = 0; g_array2 = 0;for (int j = 0; j3; j+)for (int i = 0; i time);g_arrayj += g_count; g_arrayj /= 3;g_SFj = 255.0 / g_arrayj;Digital_out(1, 0);g_count = 0;void ColSensor:Get()for (int i = 0; itime);g_arrayi = g_count;g_arrayi = g_SFi * g_arrayi;Digital_out(1, 0);g_count = 0;垃 圾 分 类 小 车 ColSensor.cpp文 件 内 代 码 谢 谢 ！