AS-Bot漂流活动课程课件(非正式版)

1、 硬件漂流活动学习课程目录 第一课 吹泡泡1 第二课 守门员游戏7 第三课 怕光的老鼠12 第四课 小鱼吃泡泡18 第五课 温度报警器24 第六课 遥控车29 第七课 跟随小伙伴35 第八课 红外巡迹（1）40 第九课 红外巡迹（2）45 第十课 程序智能切换5056 第一课 吹泡泡【故事引入】相信很多人玩过使用肥皂水吹泡泡，泡泡在空中飞舞，太阳光照在泡泡上五颜六色，让我们感觉到真的很神奇。但是，有人在电脑玩过吹泡泡的游戏嘛？我们能否在电脑上作出一款可以美丽的吹泡泡的游戏呢？软件编程模块类别备注事件程序启动模块，可通过点击舞台上的或启动；通过舞台上的结束。外观隐藏或者显示角色。控制分支语句，满

2、足如果后面的情况，则执行如果内部的程序；不满足不执行。控制克隆功能，一般三个模块同时使用，首先使用将角色克隆后，再使用完成指定任务后再 。控制暂停当前程序，时间可设置。控制重复执行该模块内的程序。数字与逻辑运算数学逻辑运算，前面数值大于后面数值。Arduino机器人检测主控板中声音传感器的返回值，其值为0-100。传感器认识：声音检测模块声音检测模块，其原理是根据声音强度的不同，其输出值也不同。声音检测模块的输出量是模拟量，输出最大电压为5V，最小电压为0。大家可以采用模块进行编程读取，返回值为0-100，光越强，返回值越大。（右图红色圈所在位置即为声音检测模块）试着用对声音检测传感器吹吹气，

3、说说话吧！在素材包中有两个素材，将它们添加至角色当中。背景-海边木板路单击左下角的舞台背景新建，选择从背景库中选择背景。在背景库中选择“海边木板路”，并选择自己喜欢的海底背景，这里以boardwalk为例。点击确定，背景就设置完成了！Arduino-Scratch交互程序下载点击菜单“连接”，选择与主控器相应的COM端口（此处COM端口数字会因不同电脑而有所不同，一般情况选择最大数值的COM端口），然后进行“固件上传”即可。通过声音控制克隆自己，如果声音传感器检测到声音大于30，则每0.2秒克隆一次自己。当克隆体启动时，显示克隆体，设置X左边增加一个530的随机数，这样会感觉到气泡在空中忽快忽

4、慢，效果逼真；将角色增加-3，气泡在慢慢变小；将颜色特效增加8，气泡的颜色也会越来越亮。没有任何脚本程序，只需将泡泡棒角色放置在合适位置即可。现在已经有学会了如何使用声音传感器，能否再通过声音传感器制作出其他好玩的游戏呢？小提示：如果角色库中没有你想要的角色，可以通过进行本地上传哦，另外注意该角色的动作特点，这样才能设计的更加逼真。 第二课 守门员游戏【故事引入】 大家都知道守门员是足球运动的最后一道防线，如果足球越过守门员进入球门，那么对方就会获得一分，所以说守门员是十分重要的，下面我们就使用Arduino-Scratch制作一个守门员游戏吧。软件编程模块分类备注侦测为分支语句的条件，当角色

5、碰到该颜色后执行或者不执行。动作角色现在所处的方向，正上为0度；正右为90度；正下为180度；正左为-90度。Arduino机器人滑杆检测模块，返回当前滑杆位置的值，与Arduino主板的A,4口相连，返回值范围从0-100变化，滑杆约靠近上方值越大。数字与逻辑运算舞台区X轴的范围为-240至240，滑杆范围为0-100，并且所画出来的挡板有一定的长度，经过计算，要将滑杆的值来表示整个舞台X轴的值，需将滑杆的值扩大4倍后减去200。传感器认识：滑杆模块滑杆模块，其原理是滑动变阻器，其位置不同，所对应的电阻阻值不同。滑杆模块的输出量是模拟量，输出最大电压为5V，最小电压为0。大家可以采用模块进行

6、编程读取，返回值为0-100，滑杆位置越靠上，返回值越大。（右图红色圈所在位置即为滑杆模块）试着用将滑杆上下滑动，试试吧！画出球门大家都知道，当足球进入球门后得分，而碰到其他非球门的地方时不得分的，为了游戏连续性，球会在舞台中来回反弹，知道进入球门，游戏停止。那我们现在就画一个球门吧，因为是平面图，所以我们使用黑色长方形来作为墙壁，蓝色长方形作为球门。选择矩形工具，并在下面选择实心样式，画成如下图形状。蓝色区域代表球门，黑色区域代表墙壁。 当我们将背景绘制出来以后，我们就需要画出滑杆所控制的挡板了。找到矩形工具，选择实心样式，在角色中心画出一个长方形。将长方形放在角色的中央区域。背景-球场通过

7、绘画功能绘制所使用的舞台。角色-挡板、球新建角色挡板，注意设置好中心点，不然位置会偏移。让挡板跟随滑杆的运动而运动。在角色库中选择球作为所使用的角色。点击绿旗开始，移动到初始位置（画面中任意一点），面向45度方向。在重复执行中，让球在该方向移动10步，如果碰到黑色（下边界与挡板颜色），则面向球运动的镜面方向（通过数字和逻辑运算：180度减去球的运动方向），继续运动；如果碰到蓝色（球门颜色），则停止全部。 Arduino-Scratch交互程序下载点击菜单“连接”，选择与主控器相应的COM端口（此处COM端口数字会因不同电脑而有所不同，一般情况选择最大数值的COM端口），然后进行“固件上传”即可

8、。将AS-Board 与电脑连上之后，点击绿旗看看效果吧，试着上下滑动滑杆，看有什么变化！在开始的时候，球会一直面向45度方向，试着使用随机数，将球开始的方向变成随机的。 第三课 怕光的老鼠【故事引入】突然有一天，家里来了一个不速之客，主人每天都睡得死沉沉的，好像还不知道这么一位客人的到来，你能否将它的行踪记录下来给主人看呢？软件编程模块分类备注事件条件循环语句，当不满足条件时，重复循环内部模块，直到满足条件，跳出循环执行下面的程序。动作设置当前角色的移动方向，默认为向右（上为0°，左为-90°，下为180°，右为90°）。动作令当前角色在一定时间内滑行

9、到指定坐标位置。/外观显示或隐藏该角色（该角色仍旧在执行其他动作，只不过是我们看不见）。外观设定该背景或角色的颜色、亮度、旋转、马赛克等视觉效果。其中亮度-100为全黑，0为无变化，100为全亮。外观让角色表达出自己想要说出的内容，包括语言、数据等，在测试我们硬件输出时有着特别的作用。逻辑运算进行二者的大小判断，若大于则返回真（1），否则返回假（0）。Arduino机器人光强检测模块，返回当前环境的光强值，与Arduino主板的A5口相连，返回值范围从0-100变化，光越强，值越大。传感器认识：光强检测传感器光强检测模块，也叫光敏传感器，其原理是根据光照强度的不同，输出不同的信号。光强检测模块

10、的输出量是模拟量，输出最大电压为5V，输出最小电压为0V。大家可以采用模块进行编程读取，返回值为0-100，光越强，返回值越大（右图红色圈所在位置即为光强检测模块）。试着用Arduino-Scratch检测你房间不同时间的光强吧！直角坐标体系大家知道在不考虑高度的情况下，地球表面的任意一个位置可以通过经纬坐标来定位，加上高度，就是GPS定位的机理。我们平面上的点也可以通过类似的方法，不同于经纬坐标体系，我们水平面采用直角坐标体系，水平方向的位置称为X坐标，垂直方向的位置称为Y坐标，任意一点的位置可以用（x，y）来表示。大家试着找找我们Arduino-Scratch舞台上每个点的位置，可以通过舞

11、台右下方来确定，你能找到（0，0）在哪里吗，顺便看看我们的舞台有多大吧！随着夜色渐浓，一个小东西漏出了头，它鬼鬼祟祟的走到了外面，看了看没人，就溜达起来。因为夜色的掩护，它大摇大摆的，好像当作了自己的家一样。可是好景不长，一到天亮，它又会识趣的钻回洞里去了.背景-卧室通过背景库建立背景bedroom2.并点击确定。重复检测环境的光强亮度，并将背景亮度和环境亮度保持一致。使用“绘制新角色”工具，绘制出一个新的角色（老鼠洞），把它放在舞台（房间）合适的位置，并记录下它的位置价值坐标。小疑问：在背景的程序块里有这么段，这里将光线的亮度值减去100，你知道为什么吗？角色-老鼠打开角色库，新建角色mou

12、se1，并调整大小至合适的尺寸。在该角色的造型栏里，复制该角色，如左图所示，右击造型，并点击复制。点击复制出的造型，并选择上下翻转，以创造一个新的造型。内循环表示一直显示，直到光强大于60，跳出循环。这段程序表示：光线大于60即隐藏，否则显示。这段程序表示每0.1切换一下造型并移动5步，碰到边缘即返回。这段程序表示0.5秒内滑行到洞口处，并隐藏（洞口的坐标位置为（255，-68）。老鼠的最终程序。Arduino-Scratch交互程序下载点击菜单“连接”，选择与主控器相应的COM端口（此处COM端口数字会因不同电脑而有所不同，一般情况选择最大数值的COM端口），然后进行“固件上传”即可。按照在

13、线连接的步骤，将AS-Board与电脑连接好，点击，观察动画效果吧，是不是达到了预期的效果呢，试着用手遮挡光敏，观察背景的亮暗变化和老鼠的动作吧！这节课我们学习了光强检测传感器，知道可以利用模块读取它的强度值，大家还有什么其他编程方法也能实现这一点吗？试着用另一种方法完成本节课的任务。（小提示：光线检测传感器是模拟传感器的一种。） 第四课 小鱼吃泡泡【故事引入】自从海底出现了很多小鱼之后，海底的活动越发精彩了。这不，小鱼嘟嘟正在跟海里的泡泡玩耍起来了。基本的逻辑运算除了数学运算，关系运算，还有一种叫逻辑运算，下面我们将为大家介绍一类新的运算模块：模块说明案例进行两个条件的“与”运算自动显示当前

14、大致方位。AB返回值真真真真假假假真假假假假进行两个条件的“或”运算只要按下空格键或点击鼠标就能停止当前脚本。AB返回值真真真真假真假真真假假假对某条件取“非”运算当红色按钮按下，小猫才会动，否则不动。A返回值真假假真按钮模块按钮模块，通过按钮的状态（按下/松开）来改变相应端口的信号。：红色按钮状态读取模块，可以返回AS-Board主板的红色按钮状态值，按下返回1，松开返回0；：绿色按钮状态读取模块，可以返回AS-Board主板的红色按钮状态值，按下返回1，松开返回0；红色按钮和绿色按钮（圆圈标注）下面给出一个结合按钮模块的程序：连接AS-Board主板，每当按下红色按钮，小猫就会发出“喵”的

15、声音。注：按钮模块和开关模块是不一样的，按钮只有在按下的一段时间是打开的，松手就会断开；而开关在波动到某个状态后会一直保持该状态。海底会随机的出现上浮的气泡，嘟嘟需要去吃掉它们，其中通过滑杆控制小鱼的X轴方向运动，通过按下红色按钮控制小鱼上浮，否则小鱼下沉，通过绿色按钮控制小鱼的嘴，按下表示张嘴，否则闭嘴。背景-海底新建背景海底。角色-海洋生物新建角色小鱼，并新建造型-小鱼闭嘴。设置小鱼的初始高度。通过滑杆控制小鱼的x轴位置。通过红色按钮控制小鱼的高度。将小鱼移动到指定的位置。当按下绿色按钮，小鱼嘟嘟会切换到闭嘴的造型，否则保持张嘴的造型。无论是哪个造型都会通过一个state的状态量将当前状态

16、记录下来。新建角色气泡，这里通过图形编辑工具绘制。该模块用作存储统计所得的总分（被小鱼吃到的泡泡数量）。隐藏本体，同时每隔一段时间克隆一次自身。随机数的使用可以使得气泡的出现更自然。当某气泡被克隆出来后即在海底的一个随机位置出现，并不断向上浮起。如果碰到小鱼，并且此刻小鱼的嘴是闭着的，就将得分加一，并删除该气泡。如果一直浮到最顶端（碰到边缘），就直接删除该气泡。Arduino-Scratch交互程序下载点击菜单“连接”，选择与主控器相应的COM端口（此处COM端口数字会因不同电脑而有所不同，一般情况选择最大数值的COM端口），然后进行“固件上传”即可。嘟嘟已经准备好了，现在开始通过手上的AS-

17、Board板控制它消灭这些泡泡吧！嘟嘟说海底还有些彩色的泡泡，有些吃了会加分，有些会减分，你能将它们都设计出来吗？ 第五课 温度报警器【创意背景】这两天，天气刚刚有点转凉又开始热起来了，心里烦躁的小明拿起挂在墙上的电子温度计看了看，一看吓一跳，居然达到了30°，怪不得这么热呢，无心看书的他便拿起了这个温度计开始进行了研究，它是如何精确的读出这个环境的温度的，能否用它做一个智能的温度报警器呢？温度传感器温度计是测温仪器的总称。根据所用测温物质的不同和测温范围的不同，有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差电偶温度计、辐射温度计和光测温度计等，它们的工作原理也各

18、不一样，这里我们重点了解电阻温度计。电阻温度计的工作原理是通过温度传感器在不同的温度下，热敏元件的阻值发生改变，从而输出不同的电压信号。下面我们通过Arduino-Scratch软件来认识一下温度传感器的使用：将温度传感器通过3P线与AS-Board主控板的A0口相连，点击，就会显示当前的温度值。蜂鸣器蜂鸣器，是可以通过电信号控制发声的模块。根据发出的声音的不同，可分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器。有源蜂鸣器只能发出同一种音调，但是编程更加简单；无源蜂鸣器可以发出不同的音调，具有更丰富的可玩性。例如闹铃、报警器等，只需有源蜂鸣器就能实现，而一些电子琴、电子贺卡等需要无源蜂鸣器。这里主要介绍无源蜂鸣器

19、的使用：拖动Arduino模块下的设置模块中的第六个，设置引脚为数字4引脚，设置音调为D7，设置节拍为整拍。按左图搭建程序，并将蜂鸣器连接在主控板的D4口。点击，是不是听到了清脆的声音，如果嫌吵就通过再次设置模块为关闭在了解了温度传感器和蜂鸣器模块原理之后，我们就可以设计一个智能温度报警器。1. 功能设计该装置可以实现对温度的监控。当温度达到一定值时，启动蜂鸣器，温度越高，蜂鸣器报警间隔时间越短；当温度降下来之后，关闭蜂鸣器。2. 结构设计通过结构件拼搭设计支架，并将有源蜂鸣器模块和温度传感器模块等安装在该支架上。3. 程序设计检测当前的温度，并将该值存储在temp这个变量。温度传感器与主板的

20、A0端口相连。当温度高于30°时，蜂鸣器开始报警，当温度低于30°时，蜂鸣器停止报警。智能温度报警器的完整程序。4. 程序上传右击，并选择，等待出现上传成功的提醒即完成程序上传。我们已经学过了声音传感器，能否将声音传感器结合起来使用，实现声音分贝的报警？ 第六课 遥控车【课程背景】随着科技的发展，机器人已经开始走进了我们的生活，它们可以帮我们打理生活，解决困难，释放我们的大部分工作，我们所要做的是给它们下达命令，是不是很神奇呢，让我们走进它们吧！1. 机器人各部件认识打开漂流套件盒，可以看到里面的各个组成部分，在搭建之前我们先认识一下各部件的功能：车头，带有超声波传感器 车

21、身前置万向轮马达灰度（轨迹）传感器AS-Board主控板遥控器插销电池盒2. 机器人搭建结构件和传感器件通过插销进行紧固，传感器和主板直接通过专用线连接，按照下图位置进行安装即可。 机器人组装图 搭建完成后的机器人注意：马达与主板要按照对应接口连接，左右区分，红黑区分！3. 机器人在线交互编程我们搭建好机器人之后要了解它是如何开始启动的。a学会机器人模块的使用控制机器人前进，两个车轮的速度都为120。控制机器人后退，两个车轮的速度都为120。控制机器人原地左转，两个车轮的速度都为120。控制机器人原地右转，两个车轮的速度都为120。b机器人实战在学会机器人的各种运动控制之后，我们就可以通过程序

22、设定机器人的行进路线，下面我们设计一段简单的行进路线：该程序实现了让机器人先快速前进5秒，再左转0.5s，然后再前进4秒，在左转1s。上传之后，观察机器人的运行路径是啥样的？除了可以使用机器人模块下的运动控制外，我们还可以控制单独的马达来实现机器人的运动控制c学会马达的单独控制拖动和到脚本区，M1表示机器人的左轮。点击绿旗，在线测试机器人的左轮，改变马达的转动方向和转动速度试一试！速度不要太低，马达的运转需要达到一定启动速度才会旋转。d学会小车的前进分别设置M1，M2相同的速度即可实现小车前进。通过控制两只马达正转实现马达的前进。e学会小车的左转的两种方式（右转同理）通过设置小车两个轮子不同的

23、速度来实现小车的转弯（边走边转）。通过设置小车两个轮子不同的转向来实现小车的转弯（原地旋转）。红外遥控是利用红外发射模块和红外接收模块进行远程控制的一种方式，其原理是在红外发射器发出指定命令后，红外接收模块会接收到该命令，并将指令传递给主控设备，从而实现遥控的目的。如左图所示为AS-Bot小车的红外遥控设备。那如何在Arduino-Scratch上使用红外遥控呢？1. 取码将红外接收头与主板的D11口相连，当摁下遥控器的开关按钮时就会出现“69”，该数值就是开关按钮的码值，通过该方法可以获得其他按钮的码值。2. 码值检测当按下“开关”按钮时，LED灯点亮；当按下“Menu”按钮时，Led灯熄灭

24、。遥控机器人的设计部分：遥控机器人，程序的遥控接收头都接在主板的数字口11上。1. 遥控机器人通过“+”键控制机器人前进；通过“-”键控制机器人后退；通过“快退”键控制机器人左转；通过“快进”键控制机器人右转；将该程序上传至AS-Bot机器人，现在你就可以随心所欲的控制你的机器人运动了，试试效果吧。将这个程序上传至我们的机器人吧，实现机器人的远程遥控就这简单，快来试一试效果吧！【红外编码值表】按键对应值按键对应值112关闭69224MENU70394MODE6848+64528返回67690暂停21766快进9882OK13974-25022快退7静音71 第七课 跟随小伙伴【课程背景】小明的

25、爸爸给小明送了一个生日礼物AS-Bot，发现一个神奇的传感器，外观像两只眼睛，再询问老师之后才知道，这个叫超声波传感器，老师让小明试着做一个跟随机器人，小明就开始琢磨起来了。超声波测距传感器超声波测距传感器的原理就是根据超声波碰到障碍物会反射的原理设计的。超声波传感器有两个探头，一个发射头T，一个接收头R，如图所示，通过记录发射信号和接收信号之间的时间差就可以计算前方障碍物的距离。距离计算公式为：H=340*t/2（t为信号从发射到被接收的时间差，H的单位为m）。利用超声波测距传感器检测你桌子的高度：将超声波传感器插排母上，编写上述程序，点击，即可显示超声波前方障碍物距离（1.尽量保证超声波前

26、方的开阔；2.超声波传感器的检测返回有限，大约为5cm-250cm）。1. 避障机器人小明去询问了老师之后，老师没有直接回答他，而是带着他做了一个小实验，做完之后小明就完全明白了。设置小车一直向前运动。老师在给机器人上传完这个程序后，机器人开始一直在地上跑了，小明这才理解他的机器人为什么一直在跑。但是，很快机器人碰到了墙壁，就不再前进了，小明又提出了新的疑问，为什么他的机器人总是能不停的躲开那些障碍物。于是，老师又给他看了这样一段程序。当前方10cm之内无障碍时，小车一直向前运动，在遇到障碍后左转，直到无障碍继续前进。在老师再一次演示完之后，小明豁然开朗，原来他的机器人这么聪明全是这段程序的原

27、因。2. 跟踪机器人在老师的指导下，小明也理解了他的机器人的神奇之处，但是他不希望他的机器人总是这样跑来跑去，他希望改变这个机器人，让他成为自己的小伙伴，看看他是怎么做的吧。程序设计：程序解析：当机器人识别到小明在自己的跟踪范围内，机器人就会跟着他往前走；否则就会做一个安静的机器人待在那不动。3. 跟随机器人前一个机器人只能实现跟踪前进，并不能进行后退。接下来就是完善跟随机器人的时候了。程序设计：程序解析：当机器人识别到小明在自己的跟踪范围内，并且范围较远，机器人就会跟羊他往前走；如果识别到小明距离自己比较近的时候，这时的机器人会进行后退，从而保持了一定的距离；如果小明不在自己的跟踪范围内，小

28、机器人是不会乱跑的，乖乖地待在原地。前面我们也学过红外避障传感器，能不能利用红外避障传感器也设计一辆避障小车呢？提示：与超声波避障相比，红外避障传感器易受太阳光等干扰，而超声波避障采用的是声波发射，具有更强的抗干扰性；红外避障只能识别障碍物，而无法感知障碍物的距离，超声波可以精确的测出前方障碍物的距离，并根据不同的距离执行不同的指令，具有更强的扩展性。 第八课 红外巡迹（1）【课程背景】小明看到路边巡逻的民警叔叔，于是想到自己的AS-Bot机器人这么聪明，能不能让它成为一个巡逻卫士呢。你也来帮一帮他吧！轨迹传感器轨迹传感器，也称为灰度传感器，是一种可以将颜色深浅转化为电信号的器件。使用的时候要

29、注意与检测面的高度保持在3-5cm。传感器的返回值随着颜色深度的加深而减小。我们来使用Arduino-Scratch软件和轨迹传感器测试一下白纸和黑纸的返回值的差异。将轨迹传感器连接AS-Board主板的A1口，并点击，将轨迹传感器分别放置在白纸和黑纸上。通过上面的比较，我们发现通过轨迹传感器可以很轻松的进行黑白的识别，这样我们的巡逻卫士任务也就迎刃而解了。1. 巡线算法通过机器人前底部的两个灰度传感器，检测黑线，再结合相应程序控制机器人运动，实现沿线行走。两个轨迹传感器距离与黑线的宽度处于不同情况时，所采用的巡线算法与编写的程序有所不同。黑色轨道小于轨迹传感器间距：下面给出这种情况下的三种状态：代表灰度传感器， 代表机器人小车走的黑线。小车左偏离轨道小车居中小车右偏离轨道1 01 10 1左边循迹传感器插入A1，右边循迹传感器插入A2.小车右偏，应向左调整小车左偏，应向右调整小车前进2. 程序设计这里根据算法的装配情况（即线宽