智能垃圾分類機(jī)器人課件.pptx

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1、 2 01A什么是Arduino？ 02 BArduino能做什么？03CArduino怎么用？ 一 、 Arduino的 由 來(lái) Arduino創(chuàng) 始 人 Massimo Banzi之 前 是 意 大 利 Ivrea一 家高 科 技 設(shè) 計(jì) 學(xué) 校 的 老 師 。 他 的 學(xué) 生 們 經(jīng) 常 抱 怨 找 不 到 便宜 好 用 的 微 控 制 器 。 2005年 冬 天 ， Massimo Banzi跟 David Cuartielles討論 了 這 個(gè) 問(wèn) 題 。 David Cuartielles是 一 個(gè) 西 班 牙 籍 晶片 工 程 師 ， 當(dāng) 時(shí) 在 這 所 學(xué) 校 做 訪 問(wèn) 學(xué)

2、者 。 兩 人 決 定 設(shè) 計(jì) 自 己 的 電 路 板 ， 并 引 入 了 Banzi的 學(xué) 生David Mellis為 電 路 板 設(shè) 計(jì) 編 程 語(yǔ) 言 。 兩 天 以 后 ， David Mellis就 寫 出 了 程 式 碼 。 又 過(guò) 了 三 天 ， 電 路 板 就 完 工 了 。 這 塊 電 路 板 被 命 名 為 Arduino。 二 、 什 么 是 Arduino？ Arduino 是 一 種 開(kāi) 源 的 電 子 開(kāi) 發(fā) 平 臺(tái) ， 該 平 臺(tái)最 初 主 要 基 于 AVR 單 片 機(jī) 的 微 控 制 器 和 相 應(yīng) 的開(kāi) 發(fā) 軟 件 ， 目 前 在 國(guó) 內(nèi) 正 受 到 電

3、子 發(fā) 燒 友 的 廣泛 關(guān) 注 。 自 從 2005 年 Arduino 騰 空 出 世 以 來(lái) ， 其 硬 件和 開(kāi) 發(fā) 環(huán) 境 一 直 進(jìn) 行 著 更 新 迭 代 。 幾 乎 任 何 人 ， 即 便 不 懂 電 腦 編 程 ， 利 用 這 個(gè)開(kāi) 發(fā) 板 也 能 用 Arduino 做 出 炫 酷 有 趣 的 東 西 ， 比 如 對(duì) 感 測(cè) 器 探 測(cè) 做 出 一 些 回 應(yīng) 、 閃 爍 燈 光 、控 制 馬 達(dá) 等 。 三 、 Arduino能 做 什 么 ？最 簡(jiǎn) 單 應(yīng) 用 ：通 過(guò) Arduino開(kāi) 發(fā) 板 引 腳 輸出 高 電 平 點(diǎn) 亮 一 盞 LED燈 。 三 、 Ardui

4、no能 做 什 么 ？利 用 Arduino板 作 為 中 央 控 制 器實(shí) 現(xiàn) 家 居 智 能 化 ， 語(yǔ) 音 口 令 開(kāi)燈 、 開(kāi) 空 調(diào) ， 隨 著 室 內(nèi) 光 線 環(huán)境 自 動(dòng) 調(diào) 節(jié) 亮 度 ， 手 機(jī) APP控 制家 用 電 器 等 讓 你 的 arduino連 入 物 聯(lián)網(wǎng)Arduino高 端 應(yīng) 用 樂(lè) 為 聯(lián) 網(wǎng) 云 數(shù) 據(jù) 平 臺(tái) 四 、 認(rèn) 識(shí) Arduino開(kāi) 發(fā) 板 - Arduino UNO 四 、 認(rèn) 識(shí) Arduino開(kāi) 發(fā) 板 - arduino Mega2560 五 、 Arduino開(kāi) 發(fā) 環(huán) 境 Arduino的 編 程 是 在 Arduino IDE上

5、 進(jìn) 行 的 ， 如 左 圖 編 程 界 面 所 示 ； 開(kāi) 發(fā) 環(huán) 境 提 供 了 最 基 本 的 模 板 ，包 含 了 setup()函 數(shù) 和 loop()函 數(shù) ； 在 setup()函 數(shù) 上 方 空 白 區(qū) 域 ， 可以 插 入 需 要 用 到 的 函 數(shù) .h頭 文 件以 及 申 明 要 用 到 的 函 數(shù) 。 六 、 函 數(shù) 的 概 念定 義 ： 函 數(shù) 是 一 種 能 完 成 某 種 特 定 功 能 二 端 口 通 道 ， 通 過(guò) 輸 入 合 適 的 東西 獲 得 想 要 的 某 種 輸 出 ；舉 例 ： 例 如 數(shù) 學(xué) 上 y=2x， 這 條 函 數(shù) 可 以 完 成 將 輸

6、 入 值 翻 倍 這 樣 一 個(gè) 工 作 ；注 意 ： arduino提 供 了 大 量 的 基 礎(chǔ) 函 數(shù) ， 包 括 I/O控 制 、 時(shí) 間 函 數(shù) 、 中 斷 函 數(shù) 、 串 口通 信 函 數(shù) 等 ； arduino也 提 供 了 許 多 關(guān) 于 這 些 基 礎(chǔ) 函 數(shù) 的 實(shí) 例 程 序 ， 這 些 例 程 可 以 在arduino開(kāi) 發(fā) 環(huán) 境 的 “ File-Examples” 菜 單 中 找 到 。 七 、 Arduino的 常 用 基 本 函 數(shù) Arduino程 序 的 主 體 包 括 ： Setup( ) 函 數(shù) 和 loop( )函 數(shù) ；（ 1） setup( )函

7、 數(shù) ： 在 程 序 中 只 運(yùn) 行一 次 ， 它 的 功 能 為 完 成 程 序 的 各 類初 始 化 工 作 ；（ 2） loop( )函 數(shù) ： 程 序 的 主 函 數(shù) ，程 序 運(yùn) 行 過(guò) 程 中 loop()函 數(shù) 不 斷 循 環(huán) 。 Arduino常 用 函 數(shù) - pinMode( ) 功 能 ： 將 指 定 的 引 腳 配 置 成 輸 出 或 輸 入 語(yǔ) 法 ： pinMode(pin, mode) 參 數(shù) ： pin： 表 示 要 設(shè) 置 模 式 的 引 腳 mode： 包 括 INPUT 或 OUTPUT 返 回 值 ： 無(wú) 例 程 ：int ledPin = 13 ; /

8、 LED 連 接 到 數(shù) 字 腳 13void setup()pinMode（ ledPin， OUTPUT ） ; /設(shè) 置 數(shù) 字腳 為 輸 出void loop()digitalWrite （ ledPin， HIGH ） ; /點(diǎn) 亮 LEDdelay(1000); / 等 待 一 秒 digitalWrite(ledPin, LOW); / 滅 掉 LED延 遲 （ 1000） ; /等 待 第 二 個(gè) Arduino常 用 函 數(shù) -digitalWrite() 功 能 ： 給 一 個(gè) 數(shù) 字 引 腳 寫 入 HIGH 或 者 LOW 。 語(yǔ) 法 ： digitalWrite(pi

9、n, value) 參 數(shù) ： pin: 引 腳 編 號(hào) value: HIGH or LOW 返 回 值 ： 無(wú) 例 程 ：int ledPin = 13; / LED 連 接 到 數(shù) 字 13 號(hào) 端 口void setup()pinMode(ledPin, OUTPUT); / 設(shè) 置 數(shù) 字 端 口 為 輸 入模 式void loop()digitalWrite(ledPin, HIGH); / 使 LED 亮delay(1000); / 延 遲 一 秒digitalWrite(ledPin, LOW); / 使 LED 滅delay(1000); / 延 遲 一 秒 Arduino常

10、 用 基 本 函 數(shù) -digitalRead() 功 能 ：讀 取 指 定 引 腳 的 值 ， HIGH 或 LOW 。 語(yǔ) 法 ： digitalRead （ PIN） 參 數(shù) ： Pin： 你 想 讀 取 的 引 腳 號(hào) 返 回 值 ： HIGH 或 LOW 例 程 ：int ledPin = ; / LED 連 接 到 13 腳int inPin = 7; / 按 鈕 連 接 到 數(shù) 字 引 腳 7int val = 0; /定 義 變 量 以 存 儲(chǔ) 讀 值void setup()pinMode(ledPin, OUTPUT); / 將 13 腳 設(shè) 置 為 輸 出pinMode(i

11、nPin, INPUT); / 將 7 腳 設(shè) 置 為 輸 入void loop()val = digitalRead(inPin); / 讀 取 輸 入 腳digitalWrite(ledPin, val); /將 LED 值 設(shè) 置 為 按 鈕 的 值 Arduino常 用 基 本 函 數(shù) - analogRead() 功 能 ： 從 指 定 的 模 擬 引 腳 讀 取模 擬 數(shù) 據(jù) 值 。 語(yǔ) 法 ： analogRead（ PIN） 參 數(shù) ： pin： 從 輸 入 引 腳 讀 取 數(shù) 值 返 回 值 ：從 0 到 1023 的 整 數(shù) 值 例 程 ：int analogPin = 3

12、; /電 位 器 （ 中 間 的 引 腳 ） 連 接 到模 擬 輸 入 引 腳 3/另 外 兩 個(gè) 引 腳 分 別 接 地 和 +5 Vint val = 0; /定 義 變 量 來(lái) 存 儲(chǔ) 讀 取 的 數(shù) 值void setup()serial.begin（ 9600） ; /設(shè) 置 波 特 率 （ 9600）void loop()val = analogRead（ analogPin） ; /從 輸 入 引 腳 讀取 數(shù) 值 serial.println （ val） ; /顯 示 讀 取 的 數(shù) 值 Arduino常 用 基 本 函 數(shù) - analogWrite() 功 能 ： 從 一

13、 個(gè) 引 腳 輸 出 模 擬 值 （ PWM ） 語(yǔ) 法 ： analogWrite （ pin,value） 參 數(shù) ： pin： 用 于 輸 入 數(shù) 值 的 引 腳 。 value： 占 空 比 ： 0（ 完 全 關(guān) 閉 ） 到 255（ 完 全 打 開(kāi) ） 之 間 。 返 回 值 ： 無(wú) 例 程 ：通 過(guò) 讀 取 電 位 器 的 阻 值 控 制 LED 的 亮 度int ledPin = 9; / LED 連 接 到 數(shù) 字 引 腳 9int analogPin = 3; /電 位 器 連 接 到 模 擬 引 腳 3int val = 0; /定 義 變 量 存 以 儲(chǔ) 讀 值void

14、setup()pinMode（ ledPin,OUTPUT ） ; /設(shè) 置 引 腳 為 輸 出引 腳void loop()val = analogRead（ analogPin） ; /從 輸 入 引 腳 讀 取 數(shù) 值analogWrite（ ledPin， val / 4） ; / 以 val / 4 的數(shù) 值 點(diǎn) 亮 LED （ 因 為 analogRead 讀 取 的 數(shù) 值從 0 到 1023， 而 analogWrite 輸 出 的 數(shù) 值 從 0 到 255） Arduino常 用 基 本 函 數(shù) - delay() 功 能 ： 使 程 序 延 時(shí) 特 定 的 時(shí) 間 （ 毫

15、秒 ） 語(yǔ) 法 ： delay(ms) 參 數(shù) ： ms： 暫 停 的 毫 秒 數(shù) （ unsigned long） 返 回 值 ： 無(wú) 例 程 ：ledPin = 13 / / LED 連 接 到 數(shù) 字 13 腳void setup()pinMode(ledPin, OUTPUT); / 設(shè) 置 引 腳 為 輸出void loop()digitalWrite(ledPin, HIGH); / 點(diǎn) 亮 LEDdelay(1000); / 等 待 1 秒digitalWrite(ledPin, LOW); / 滅 掉 LED delay(1000); / 等 待 一 秒 u中 斷 的 定 義

16、： 由 于 某 一 隨 機(jī) 事 件 的 發(fā) 生 ， 單 片 機(jī) 暫 停 原 程 序 的 運(yùn) 行 ， 轉(zhuǎn)去 執(zhí) 行 另 一 程 序 （ 隨 機(jī) 事 件 ） ， 處 理 完 畢 后 又 自 動(dòng) 返 回 原 程序 繼 續(xù) 運(yùn) 行 ， 其 發(fā) 生 過(guò) 程 如 右 圖 。u中 斷 的 要 素 ： 主 程 序 ： 單 片 機(jī) 正 在 運(yùn) 行 的 程 序 。 中 斷 源 ： 引 起 中 斷 的 原 因 ， 或 能 發(fā) 生 中 斷 申 請(qǐng) 的 來(lái) 源 。 中 斷 服 務(wù) 程 序 ： 處 理 中 斷 事 件 的 程 序 。Arduino常 用 基 本 函 數(shù) - 中 斷 介 紹中 斷 發(fā) 生 的 過(guò) 程 Ard

17、uino常 用 基 本 函 數(shù) -中 斷 函 數(shù)1、 interrupts()函 數(shù) 功 能 ： 負(fù) 責(zé) 打 開(kāi) 總 中 斷 返 回 值 ： 無(wú) 參 數(shù) ： 無(wú)2、 noInterrupts()函 數(shù) 功 能 ： 負(fù) 責(zé) 關(guān) 閉 總 中 斷 返 回 值 ： 無(wú) 參 數(shù) ： 無(wú) 3 、 attachInterrupt(interrput,function,mode) 功 能 ： 用 于 設(shè) 置 外 部 中 斷 參 數(shù) ： 3 個(gè) ， 分 別 表 示 中 斷 源 ， 中 斷 處 理 函 數(shù) 和觸 發(fā) 模 式 ， 它 們 的 具 體 含 義 如 下 。 中 斷 源 ： 可 選 中 斷 0 或 者 1

18、 ， 對(duì) 應(yīng) arduino的 2 或者 3 號(hào) 數(shù) 字 引 腳 。 中 斷 處 理 函 數(shù) ： 是 一 段 子 程 序 ， 當(dāng) 中 斷 發(fā) 生 時(shí)執(zhí) 行 該 子 程 序 部 分 ， 其 中 參 數(shù) 值 為 函 數(shù) 的 指 針 。 觸 發(fā) 模 式 ： 有 四 種 類 型 ， LOW(低 電 平 觸 發(fā) ） 、 CHANGE(變 化 時(shí) 觸 發(fā) ） 、 RISING（ 低 電 平 變 為 高 電平 觸 發(fā) ） 、 FALLING(高 電 平 變 為 低 電 平 觸 發(fā) ） Arduino常 用 基 本 函 數(shù) -中 斷 函 數(shù)4、 detachInterrupt(interrput)函數(shù) 功 能

19、 ： 用 于 取 消 中 斷 參 數(shù) ：Interrupt： 表 示 所 要 取 消 的 中 斷 源 例 程 ： 用 中 斷 源 0（ 接 引 腳 D2） 作 為 觸 發(fā) 源 控 制 arduino UNO板 上 的 LED亮 或 滅volatile int state = LOW;void setup() Serial.begin(9600); attachInterrupt(0, change, CHANGE);/當(dāng) D2電 平 改 變 時(shí) ,觸 發(fā) 中 斷 函 數(shù)void loop() digitalWrite(13, state); if(state=LOW) Serial.print

20、ln(111); if(state=HIGH) Serial.println(222); void change()/中 斷 函 數(shù) state = !state; Arduino常 用 基 本 函 數(shù) -串 口 通 信 函 數(shù)1、 Serial.begin() 功 能 ： 用 于 設(shè) 置 串 口 的 波 特 率 波 特 率 是 指 每 秒 傳 輸 的 比 特 數(shù) ， 除 以 8可 得 到 每 秒 傳 輸 的 字 節(jié) 數(shù) 。 一 般 的 波 特 率 有 9600、 19200、 57600、115200等 。介 紹 ： 通 過(guò) 在 頭 文 件 HardwareSerial.h中 定 義 一 個(gè)

21、 HardwareSerial類 的 對(duì) 象 serial， 然 后直 接 使 用 該 類 的 成 員 函 數(shù) 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 。 2、 Serial.available() 功 能 ： 用 來(lái) 判 斷 串 口 是 否 收 到 數(shù) 據(jù) 返 回 值 ： int型3、 Serial.read() 功 能 ： 用 于 讀 入 串 口 數(shù) 據(jù) 返 回 值 ： int型 的 串 口 數(shù) 據(jù) 。 Arduino常 用 基 本 函 數(shù) -串 口 通 信 函 數(shù)4、 Serial.print() 功 能 ： 用 于 從 串 口 輸 出 數(shù) 據(jù) ， 數(shù) 據(jù) 可以 是 變 量 ， 也 可 以 是 字 符 串 。5、

22、Serial.println() 功 能 ： 與 Serial.print函 數(shù) 類 似 ， 都是 從 串 口 輸 出 數(shù) 據(jù) ， 只 是Serial.println函 數(shù) 多 了 回 車 換 行 功能 。 例 程 ： 讀 取 輸 入 的 字 符 ， 并 在 監(jiān) 視 器中 顯 示 出 來(lái) 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) Se

23、rial.println(val); val=; 八 、 認(rèn) 識(shí) 函 數(shù) 庫(kù) 函 數(shù) 庫(kù) ： 由 系 統(tǒng) 建 立 的 具 有 一 定 功 能 的 函 數(shù) 的 集 合 。 庫(kù) 中 存 放 函 數(shù) 的 名 稱 和 對(duì)應(yīng) 的 目 標(biāo) 代 碼 ， 以 及 連 接 過(guò) 程 中 所 需 的 重 定 位 信 息 。 用 戶 也 可 以 根 據(jù) 自 己 的 需要 建 立 自 己 的 用 戶 函 數(shù) 庫(kù) 。 庫(kù) 函 數(shù) ： 存 放 在 函 數(shù) 庫(kù) 中 的 函 數(shù) 。 庫(kù) 函 數(shù) 具 有 明 確 的 功 能 、 入 口 調(diào) 用 參 數(shù) 和 返回 值 。 頭 文 件 ： 有 時(shí) 也 稱 為 包 含 文 件 。 C語(yǔ)

24、 言 庫(kù) 函 數(shù) 與 用 戶 程 序 之 間 進(jìn) 行 信 息 通 信 時(shí)要 使 用 的 數(shù) 據(jù) 和 變 量 ， 在 使 用 某 一 庫(kù) 函 數(shù) 時(shí) ， 都 要 在 程 序 中 嵌 入 （ 用 #include）該 函 數(shù) 對(duì) 應(yīng) 的 頭 文 件 。 九 、 機(jī) 器 人 包 含 的 庫(kù) 函 數(shù) 庫(kù) 函 數(shù) 組 成 ： 由 .h文 件 （ 頭 文 件 ） 和 .cpp文 件 （ 源 程 序 文 件 ） 組 成 。序 號(hào) 庫(kù) 函 數(shù) 名 稱 包 含 文 件 庫(kù) 函 數(shù) 主 要 功 能1 Track Track.h、Track.cpp 對(duì) 應(yīng) 機(jī) 器 人 紅 外 傳 感 器 的 庫(kù) 函 數(shù) ， 主 要

25、 用 于 控 制 機(jī) 器 人 沿 著 黑 色線 進(jìn) 行 循 線 。2 ColSensor ColSensor.h、ColSensor.cpp 對(duì) 應(yīng) 機(jī) 器 人 顏 色 傳 感 器 的 庫(kù) 函 數(shù) ， 主 要 用 于 識(shí) 別 機(jī) 器 人 垃 圾 塊 的顏 色 。3 ColQueue ColQueue.h、 ColQueue.cpp 對(duì) 應(yīng) 機(jī) 器 人 顏 色 傳 感 器 的 庫(kù) 函 數(shù) ， 以 隊(duì) 列 的 形 式 來(lái) 記 憶 機(jī) 器 人 檢測(cè) 到 的 垃 圾 塊 的 顏 色 數(shù) 據(jù) 。4 Car Car.h、Car.cpp 對(duì) 應(yīng) 機(jī) 器 人 電 機(jī) 的 庫(kù) 函 數(shù) ， 主 要 用 于 簡(jiǎn) 單

26、 控 制 機(jī) 器 人 的 移 動(dòng) 。5 Function Function.h、Function.cpp 定 義 紅 外 傳 感 器 模 塊 、 顏 色 傳 感 器 模 塊 、 電 機(jī) 的 arduino引 腳 ， 控制 機(jī) 器 人 進(jìn) 出 路 口 、 拐 彎 等 ， 控 制 舵 機(jī) 動(dòng) 作 和 初 始 化 等 功 能 。 十 、 怎 樣 使 用 庫(kù) 函 數(shù) 放 置 位 置 ： 一 般 是 放 到 lib文 件 里 調(diào) 用 方 法 ： 將 它 所 在 的 文 件 名 用 #include libraries所 在 的 路 徑 庫(kù) 函 數(shù) 拷 貝 到 的 路 徑 #ifndef ColSenso

27、r_h#define ColSensor_hclass ColSensorprivate:/定 義 引 腳int S0, S1, S2, S3, OUT;/定 義 延 時(shí)unsigned long time;public: /定 義 計(jì) 數(shù) 器unsigned long g_count;/定 義 數(shù) 組 ， 用 來(lái) 存 放 讀 取 到 的 RGB值int g_array3;/定 義 數(shù) 組 ， 用 來(lái) 存 放 比 例 系 數(shù)float g_SF3; /構(gòu) 造 函 數(shù)ColSensor(int a, int b, int c, int d, int e, unsigned long f); /將

28、 引 腳 配 置 為 輸 出 ， 同 時(shí) 設(shè) 置 輸 出 比 例 因 子void Mode(int a = 1, int b = 1);/*控 制 數(shù) 字 引 腳 ， 切 換 濾 波 器 。 紅 ， 綠 ， 藍(lán) 分別 對(duì) 應(yīng) S2與 S3的 00， 11， 01電 平 ； 10時(shí) 過(guò) 濾 所 有 顏色 */ void Digital_out(int a, int b);/計(jì) 算 比 例 系 數(shù)void Test();/計(jì) 算 RGB值void Get();#endif垃 圾 分 類 小 車 ColSensor.h文件 內(nèi) 代 碼 #include #include ColSensor.hCol

29、Sensor: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);digitalWri

30、te(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 類 小 車 ColSensor.cpp文 件 內(nèi) 代 碼 謝 謝 ！