機(jī)器人的眼睛

林委鋒

“老師，我們學(xué)習(xí)完了機(jī)器人的‘大腦，這次我們要學(xué)習(xí)什么呢？”

“這次我們學(xué)習(xí)的是機(jī)器人的‘眼睛，當(dāng)然機(jī)器人的眼睛和我們的眼睛還是有區(qū)別的，機(jī)器人的眼睛更像是蝙蝠的嘴和耳的功能。蝙蝠在黑夜中能夠自由地飛行，利用的是超聲波，超聲波有很強(qiáng)的方向性，當(dāng)遇到障礙物時(shí)會(huì)反射回來。蝙蝠的耳朵利用嘴中發(fā)出的超聲波再被反射回來的時(shí)間計(jì)算出自己和障礙物之間的距離，及時(shí)準(zhǔn)確地避開障礙物。這次我們就用超聲波傳感器來給機(jī)器人裝一個(gè)能夠檢測(cè)障礙物的眼睛。”

如圖1所示，超聲波傳感器的引腳有4根，分別是：1.VCC電源端；2.TRIG控制端；3.ECHO接收端；4.GND地線。

超聲波傳感器和Arduino電路板的連接如圖3所示：1腳VCC和Arduino板5V的VCC腳連接；2、3腳和Arduino板的任意兩個(gè)數(shù)字端口連接，如TRIG接2號(hào)口，ECHO連3號(hào)口；4腳接對(duì)應(yīng)的GND口。

此時(shí)，Arduino板在TRIG端輸出一個(gè)高電平，維持10微秒以上，同時(shí)傳感器在ECHO端會(huì)輸出一個(gè)高電平，一旦傳感器接收到反射回來的超聲波，ECHO就會(huì)跳轉(zhuǎn)為低電平。于是，我們可以根據(jù)此高電平的維持時(shí)間 t 來計(jì)算與障礙物之間的距離（如圖2）。

在實(shí)際編程的過程中，ArduBlock軟件提供了一個(gè)自動(dòng)檢測(cè)和計(jì)算距離的超聲波傳感器模塊，只要在模塊中標(biāo)明TRIG和ECHO所連接的端口就可以了，超聲波傳感器模塊會(huì)生成自動(dòng)檢測(cè)和計(jì)算距離的程序，如圖4所示。

程序分成兩個(gè)部分，第一部分的作用是檢測(cè)計(jì)算與障礙物之間的距離，并將計(jì)算結(jié)果給變量“dis”，如圖5所示。程序中，超聲波傳感器模塊的“trigger”和“echo”要寫入之前電路連接時(shí)所選擇的數(shù)字引腳端口號(hào)。

“set decimal number variable”這個(gè)模塊的作用是把超聲波傳感器模塊傳送來的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到變量“dis”中。變量就像一個(gè)倉庫，用來儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。如果有新的數(shù)據(jù)存入，則原來的數(shù)據(jù)就被替換。“decimal number”表示變量“dis”是一個(gè)帶小數(shù)的數(shù)據(jù)，也稱為浮點(diǎn)數(shù)。

第二個(gè)部分“串行打印”的作用是把儲(chǔ)存在變量“dis”中的與障礙物之間距離的數(shù)值輸出到串口監(jiān)視器中?！癲istance”是提示符，可以自行寫入。輸出到串口監(jiān)視器的數(shù)據(jù)必須是字符串類型，變量“dis”是一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)，所以，在輸出前要把它轉(zhuǎn)換為字符串類型，程序中的“和模擬量結(jié)合”即是完成這個(gè)作用。程序最后要加一條延時(shí)2秒的指令，否則超聲波傳感器會(huì)把檢測(cè)到的距離數(shù)據(jù)連續(xù)不斷發(fā)送到串口監(jiān)視器中（如圖6）。

程序編寫好后，下載并運(yùn)行，在ArduBlock菜單欄的Arduino選項(xiàng)中打開串口監(jiān)視器選項(xiàng)，用手慢慢靠近超聲波傳感器，從近到遠(yuǎn)，觀察串口監(jiān)視器接收到的數(shù)據(jù)變化（如圖7）。

現(xiàn)在，你有一個(gè)神奇的機(jī)器人眼睛了。