《服务机器人应用开发》课件 项目二 遥控发光生日音乐盒

项目二遥控发光生日音乐盒服务机器人应用开发UBTECHCONTENTS01.学习目标UBTECH02.内容结构03.任务背景04.任务描述05.知识链接06.任务实施07.扩展任务08.项目小结学习目标1.了解蜂鸣器的发音原理；2.了解红外遥控器的工作原理；3.了解发光二极管的工作原理；4.熟练掌握红外遥控器的使用；5.熟练掌握发光二极管的使用；6.熟练掌握程序调用控制蜂鸣器发音；7.熟练掌握程序调用红外遥控器控制开发板。内容结构任务背景在我们日常生活中，经常使用到的遥控器，是目前使用最广泛的一种遥控通信方式。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空调以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。在Arduino中可以用红外遥控来做许多事情，例如可以用红外遥控来控制小车的移动、控制风扇转动等。任务描述本项目主要任务有：1、在Arduino开发板上通过编程制作一个“音乐盒”，程序控制开发板的蜂鸣器发出“生日快乐”的音乐；2、同时外加的LED灯一起随着音乐闪烁，营造温馨、快乐、科技感十足的生日Party气氛；3、整个音乐盒的演奏通过红外遥控器来进行远程控制；（一）（二）（三）（四）知识链接认识蜂鸣器认识红外传感器认识LED灯认识面包板知识链接一、认识蜂鸣器声音是一种压力波，当演奏乐器、拍打一扇门或者敲击桌面时，他们的振动会引起介质——空气分子有节奏的振动，使周围的空气产生疏密变化，形成疏密相间的纵波，这就产生了声波，这种现象会一直延续到振动消失为止。一般的声音总是包含一定的频率范围。人耳可以听到的声音的频率范围在20赫兹到2万赫兹之间。振动与声音知识链接一、认识蜂鸣器蜂鸣器，从字面意思就可以知道，这是一个会发声的元件。蜂鸣器按构造方式的不同，可分为：电磁式蜂鸣器和压电式蜂鸣器。电磁式蜂鸣器广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件；压电式蜂鸣器用于音乐贺卡、电子门铃和电子玩具等小型电子用品上作发声器件。蜂鸣器原理知识链接一、认识蜂鸣器蜂鸣片为银色的金属，有些不带焊接线缆，主要是靠两个振动板在通电的情况下，将电能转化为机械能，从而发声。压电蜂鸣片声音元件的声源主要来自压电振动板。压电振动板由一块两面印刷有电极的压电陶瓷板和一块金属板（黄铜或不锈钢等）组成。使用粘合剂，将压电振动板和金属片粘接在一起，这就是我们俗称的蜂鸣片。蜂鸣片的发声原理知识链接一、认识蜂鸣器在程序中调用相应的函数，就可以使用uKitExplore开发板上面的蜂鸣器，使其产生各种声音。比如，调用Tone()函数用以在一个引脚上产生一个特定频率的方波。调用noTone()函数用以停止由tone()产生的方波。蜂鸣器的使用知识链接二、认识红外传感器人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外线。红外线遥控就是利用波长为0.76～1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。红外线知识链接二、认识红外传感器红外线发射管（IRLED）也称红外发射二极管，属于二极管类。它是可以将电能直接转换成近红外光（不可见光）并能辐射出去的发光器件。红外发射管红外光电二极管又叫红外接收二极管，也可称红外光敏二极管，其主要功能是把光信号转换成电信号。红外接收管知识链接二、认识红外传感器通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作。其中，红外遥控器发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；设备的接收部分包括光/电转换放大器、解调、解码电路。红外遥控器的工作原理知识链接三、LED灯发光二极管发光二极管简称LED灯，它由镓（Ga）砷（AS）磷（P）的化合物制成的二极管，其正负极管脚长度不一样，图中长的（右边）是正极，短的（左边）是负极。知识链接所谓呼吸灯，就是让灯有一个由亮到暗，再到亮的逐渐变化的过程，感觉像是在均匀的呼吸。认识LED呼吸灯PWM是使用数字手段来控制模拟输出的一种方法。使用数字控制产生占空比不同的方波（一个不停在开与关之间切换的信号）来控制模拟输出。认识PWM三、LED灯知识链接pinMode()函数用以配置引脚为输入或输出模式，它是一个无返回值函数，pin参数表示所要配置的引脚，mode表示设置的模式—INPUT(输入)或OUTPUT(输出)。配置管脚功能的函数pinMode()从一个引脚输出模拟值（PWM）。可用于让LED以不同的亮度点亮或驱动电机以不同的速度旋转。模拟输出函数函数analogWrite()三、LED灯知识链接面包板是由于板子上有很多小插孔，专为电子电路的无焊接实验设计制造的。面包板作用面包板的得名可以追溯到真空管电路的年代，当时的电路元器件大都体积较大，人们通常通过螺丝和钉子将他们固定在一块切面包用的木板上进行连接，后来电路元器件体积越来越小，但面包板的名称沿用了下来。名称由来四、认识面包板知识链接整板使用热固性酚醛树脂制造，板底有金属条，在板上对应位置打孔使得元件插入孔中时能够与金属条接触，从而达到导电目的。一般将每5个孔板用一条金属条连接。板子中央一般有一条凹槽，这是针对需要集成电路、芯片试验而设计的。板子两侧有两排竖着的插孔，也是5个一组。这两组插孔是用于给板子上的元件提供电源。四、认识面包板构造特点知识链接面包板种类无焊面包板就是没有作为底座的母板，没有焊接电源插口引出但是能够扩展单面包板的板子。单面包板就是有母板作为底座，并且电源接入有专用接线柱，甚至有些能够进行高压实验的还有地线接线柱的面包实验板。四、认识面包板（一）（二）（三）（四）任务1：让蜂鸣器发声任务2：LED灯闪烁任务3：LED呼吸灯任务4：遥控发光音乐盒任务实施任务实施任务1：让蜂鸣器发声输入完成后，点击“编译”检查代码有无错误。编写代码编译确保代码没有错误后就可以开始上传了，点击“上传”之后IDE会把代码发送给uKitExplore开发板。上传任务实施任务2：LED灯闪烁本项目需要使用的器件有：uKitExplore开发板1个，红外遥控器1个，面包板1个，发光二极管1个，1K电阻1个，连接线若干。硬件连接任务实施完成以上步骤后，我们可以尝试连接两个或者三个LED灯，并尝试点亮它们。或者尝试变换LED的亮灭速度，让LED保持关闭5秒，然后快速闪烁一下（250毫秒），就像汽车报警器上的LED指示灯那样。编写代码拓展实验任务2：LED灯闪烁任务实施任务3：LED呼吸灯在了解过PWM、pinMode()和analogWrite()函数后，我们利用面包板，制作一个简单的串联电路来实现LED呼吸灯。任务实施任务4：遥控发光音乐盒电路连接如任务2中，不需要做改动。硬件连接电路连接如任务2中，不需要做改动。硬件连接输入完成后，点击“编译”检查代码有无错误。确保无误后就可上传了，点击“上传”之后IDE会把代码发送给uKitExplore开发板。编译上传并观察结果拓展任务对照简