六年級信息技術下冊教案電子工業(yè)出版社.doc

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. 第一課 初識機器人 第1課時 學習目標 1 了解什么是機器人 2 知道各種各樣機器人在生活中的作用 3 提高學習機器人的興趣 教學過程 一、什么是?“機器人” 1. 機器人一詞的由來 機器人一詞最早誕生于科幻小說之中，1920年捷克作家卡雷爾·卡佩克發(fā)表了科幻劇本《羅薩姆的萬能機器人》。在劇本中有這樣的情節(jié)：?“未來的某時，某島嶼上的羅薩姆公司大量地制造出了外貌像人的‘人造人’——Robota。從秘書到勞役，它們都能與人共事，為人服務?！痹谶@里，?“人造人”第一次有了自己的名字：?“Robota”。援引這個捷克語的讀音，英、法、意文均寫作：?“Robot”，我國將它意譯為?“機器人”。 2. 什么是機器人” 人們總是認為，或總是希望，機器人要有與人類相似的外貌。但從機器人的產(chǎn)生和功能來看，無論它們的樣子如何，它們都是為了工作需要誕生的，都是忠實、勤奮的勞動者。 因此，并不是各種各樣的機械都是機器人。真正意義的機器人應該是一個具有一定智能的計算機控制系統(tǒng)。它是人制造的一種高級工具，是按照人類的某種方式進行工作的一種機器，因此我們又稱它為?“智能機器人”。 自機器人誕生之日起人們就不斷地嘗試著說明到底什么是機器人。但隨著機器人技術的飛速發(fā)展和信息時代的到來，機器人所涵蓋的內容越來越豐富，機器人的定義也不斷充實和創(chuàng)新。 我國科學家對機器人的定義是：?“機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器”。 機器人技術的本質是感知、決策、行動和交互技術的結合。 第2課時 二、機器人家族 1．古代機器人 　　機器人一詞的出現(xiàn)和世界上第一臺工業(yè)機器人的問世都是近幾十年的事。然而人們對機器人的幻想與追求卻已有3000多年的歷史。人類希望制造一種像人一樣的機器，以便代替人類完成各種工作。 西周時期，我國的能工巧匠偃師就研制出了能歌善舞的伶人，這是我國最早記載的機器人。 春秋后期，我國著名的木匠魯班，在機械方面也是一位發(fā)明家，據(jù)《墨經(jīng)》記載，他曾制造過一只木鳥，能在空中飛行“三日不下”，體現(xiàn)了我國勞動人民的聰明智慧。 后漢三國時期，蜀國丞相諸葛亮成功地創(chuàng)造出了“木牛流馬”，并用其運送軍糧，支援前方戰(zhàn)爭。 2．現(xiàn)代機器人 （1）機器人探秘埃及金字塔 考考 考古學者為實施金字塔探險項目，特別研制了一臺微型鐵臂機器人，并正式命名為：金字塔漫游者。 　　 “金字塔漫游者”的前身是“９·１１”事件后在紐約世貿(mào)廢墟搜尋幸存者過程中大顯神通的“蛇形機器人”。經(jīng)過改良后，“金字塔漫游者”體態(tài)更為輕盈，行動和操作非常靈活。它的總重量只有２．７千克，長寬大約各為１２厘米，高度可自動調節(jié)，最高高度在３０厘米左右。每分鐘行走９１４厘米。 （2）世界上最先進的智能機器人 北京王府井東方廣場的索尼探夢館，一個全身銀色、有著漂亮大眼睛的智能機器人出現(xiàn)在觀眾面前。它操著不太流利的漢語扭著身子向觀眾問好，引起了一陣照相機閃光燈的騷動。 這個名叫SDR-4X的機器人是索尼公司開發(fā)的目前世界上最先進的智能機器人之一。它屬于高智能的娛樂機器人，裝置著各種感應系統(tǒng)，感情豐富，能跟人類進行各種交流，同時可以通過記憶和學習不斷成長。 它能夠完成各種高難度動作，真可謂是能歌善舞。它的主要功能是用來與人類做伴，而目前則主要被用于科研。 第3課時 3．我國的機器人 ⑴ 我國的仿人形機器人研究 仿人型機器人是多門基礎學科、多項高技術的集成，代表了機器人的尖端技術。因此，仿人形機器人是當代科技的研究熱點之一。仿人型機器人不僅是一個國家高科技綜合水平的重要標志，也在人類生產(chǎn)、生活中有著廣泛的用途。 我國第一臺仿人型機器人——“先行者”，實現(xiàn)了機器人技術的重大突破?！跋刃姓摺庇腥艘粯拥纳碥|、頭顱、眼睛、雙臂和雙足，有一定的語言功能，可以動態(tài)步行。 　⑵ 國產(chǎn)機器人的應用 我國工業(yè)機器人起步于70年代初期，經(jīng)過20多年的發(fā)展，我國的工業(yè)機器人又在實踐中邁進一大步，先后研制出了多種用途的工業(yè)機器人，并實施了一批機器人應用工程，形成了一批機器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國機器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎。 思考與練習： 1 說說你對機器人的理解。 2 機器人你還知道什么？給同學們講一講。 第二課 聽話的機器人 第4課時 1 認識通用機器人 2 了解通用機器人的組成和各功能模塊 3 學會通用機器人的組裝 學習目標 教學過程 一、認識機器人 1. 教學機器人 通用ROBOT-6型教學用機器人(以后稱簡稱通用機器人)是針對計算機語言教學設計開發(fā)的，多語言教學平臺，如圖2-1所示。 目前通用機器人有《通用BASIC語言》、《通用LOGO語言》、《通用匯編語言》三種編程語言，可以滿足小學、中學不同階段學生學習機器人編程的需要。 通用機器人有很強的移動能力，有16個輸入輸出端口，可外接多種傳感模塊。通用機器人具有行走、躲避障礙物、奏樂、滅火、走規(guī)定圖形等功能。還可以根據(jù)你的要求，增加新的模塊，可進行機器人足球、機器人走迷宮、機器人表演等比賽活動。 通用機器人具有開放性和擴展功能，你可以親自動手進行機器人的裝配、試驗和編程，還可以參加各種機器人比賽。 智能機器人的教學活動，是培養(yǎng)同學們動手能力、創(chuàng)造力、綜合能力、協(xié)作能力和進取精神等方面能力的最佳教育平臺。 2. 各種各樣的機器人 我們身邊的一些玩具，比如說會叫的電子狗、會跑的玩具小汽車等等，它們都不能稱為機器人，它們的程序已經(jīng)被固化到它的內部，不能改變，因此它們只能算作電子玩具。 通用機器人的主板可以安裝在這些玩具以及履帶，雙輪或四輪驅動的運動模型上，你也可以將家中閑置的遙控車改裝，作為機器人的傳動部件，創(chuàng)作屬于你個人的機器人。 第5課時 二、機器人的組成 要了解機器人的組成，先要打開機器人外殼。正確拆卸機器人外殼的方法（如圖2-2所示），先用左手拿好機器人，右手壓住機器人外殼，向機器人的正后方用力拉（用力不能過猛），同時向上抬起，這樣機器人外殼就可以拆下來了。 安裝機器人外殼的方法，先將機器人外殼柱狀的口，插入機器人后部的圓柱中，右手壓住機器人外殼，向機器人的正后方用力拉，將外殼前部的小舌頭，插入機器人前部的小槽中，機器人外殼就安裝好了。 1．主板 通用機器人的主板是機器人的主要部件，與計算機的主板類似。我們通過計算機發(fā)出的指令傳送給CPU，驅動輸入輸出端口，完成不同的功能，如車輛運動、發(fā)音、躲避障礙物、滅火等等。 2.傳動部件 通用機器人的驅動部分可以采用履帶、雙輪或四輪驅動，如圖2-4所示。 你也可以將家中閑置的遙控車改裝，作為機器人的傳動部件，創(chuàng)作屬于你個人的機器人。 3. 動力能源 智能機器人的動力是什么？在它運動時的能量又來自哪里呢？ 大家將機器人翻過身，就能夠看到它的底盤中間有一個小盒子，這就是電池盒，為了節(jié)省資源通用機器人采用的是可充電電池，機器人所需要的一切電能均是由它提供的，在它里面有4節(jié)可充電電池。智能機器人的能量就來自于這個電池盒。 注意：充電電池是鎳隔電池，需盡量放完電后再充電，否則影響電池壽命。第1次充電時間為8小時；以后充電時間4小時就可充滿。 第6課時 三、機器人的功能模塊 通用機器人的功能模塊主要有：“運動控制模塊”、“自動避障模塊”、 “發(fā)音模塊”，“光電控制模塊”，“滅火模塊”、“足球模塊”、“聲控模塊”、“穩(wěn)壓模塊”等等。 1. 運動控制模塊 可以通過程序直接向機器人發(fā)出“運動命令”既前進，后退，左轉，右轉，停止幾個簡單的命令。本模塊直接嵌入主板上，即主板的初始功能。 2.自動避障模塊 當避障開始時，機器人可通過紅外發(fā)射與接收器來判斷前方、左面、右面是否有障礙物。 你可以通過編寫程序，對障礙物的不同位置來做出不同反映。譬如在機器人左前方有一障礙物。當障礙物達到機器人的“判斷范圍”時。機器人便自動做出反映，向右轉并避開障礙物，從而可以實現(xiàn)走迷宮。在實際中，我們可以適當?shù)母淖儽苷夏K的安裝位置，調整一定的角度，來實現(xiàn)更好的走迷宮。 4.聲音模塊： 已經(jīng)固化在主板上。 5．滅火模塊 滅火模塊是模擬日常生活中機器人進行救火而研制開發(fā)的，它通過光電三極管接收火源信號，通過程序來驅動風扇進行滅火，此模塊對鍛煉邏輯思維能力有很大幫助。（下圖是滅火模塊，在模塊中帶有避障模塊） 6．“足球模塊” 足球模塊的主要功能是利用足球模塊進行機器人足球比賽，也可以利用它來進行迷宮比賽和一些機器人的創(chuàng)意賽等等。 7．“聲控模塊” 聲控模塊的主要功能是利用聲音來控制機器人的運動，例如機器人跳舞就可以利用聲控模塊來實現(xiàn)。 8．“穩(wěn)壓模塊 穩(wěn)壓模塊控制電路的線流，使模塊的性能不會因為電量的改變而改變，比如說避障模塊，在沒有穩(wěn)壓模塊的情況下，避障距離會因為電量的減少而逐步變小，加上穩(wěn)壓模塊后，無論電量為多少，避障距離始終保持不變 思考與練習： 1. 熟悉機器人的組成。 2. 了解機器人的功能模塊。 3. 學會正確拆裝機器人外殼。 第三課 會畫圖的機器人 第7課時 學習目標 1 學會啟動通用機器人多語言操作系統(tǒng) 2 掌握通用機器人BASIC語言編譯器的基本操作 教學過程 一、通用機器人的運行環(huán)境 1. 通用機器人多語言操作系統(tǒng)，提供通用LOGO語言、通用BASIC語言、通用匯編語言，多種語言的編程。 2. 通用機器人使用的PIC16F873型單片機是PIC中級單片機中很有特色的一款。，PIC16F873型單片機具有16位雙向可獨立編程(I/O)口，支持多種I/O操作。 3. 工作速度：在20MHz的系統(tǒng)時鐘下，每秒可執(zhí)行8000 條以上的BASIC語句。 4. BASIC源程序存放在外接的24C16B串行EEPROM。 EEPROM 的容量為4K字節(jié)。當與PC機連接時，可以在線下載、修改和調源程序。 二、啟動通用機器人多語言操作系統(tǒng) 通用機器人的多語言操作系統(tǒng)，是基于視窗的機器人的專用開發(fā)系統(tǒng)。它是由編譯環(huán)境和操作系統(tǒng)兩部分組成的。 通用機器人的多語言操作系統(tǒng)，目前已開發(fā)的計算機編程語言有通用LOGO語言、通用BASIC語言、通用匯編語言。我們使用各種語言都可以和機器人進行交流，通過操作系統(tǒng)可以編制程序，并下載到機器人后，機器人可以自主的、智能化的完成人們交給的工作。 第8課時 通用機器人的多語言操作系統(tǒng)，可以在windowd95/98/2000/xp各種操作系統(tǒng)上穩(wěn)定運行，啟動通用機器人多語言操作系統(tǒng)的操作如下： 1． 將通用機器人配套安裝盤放入光驅，Windows會自動安裝操作系統(tǒng)軟件在C盤的“tyrobot”的目錄下，同時在桌面上設置快捷方式的圖標，也可直接運行setup.exe，選擇好安裝路徑，等待安裝完畢，在桌面上設置快捷方式的圖標。 2． 要啟動通用機器人多語言操作系統(tǒng)，請單擊桌面的“tyrobot”的快捷方式圖標，屏幕出現(xiàn)通用機器人的多語言操作系統(tǒng)，如圖3-1 所示： 3． 單擊菜單欄的“設置”→“語言選擇”，出現(xiàn)語言選擇框，可選擇你要使用的語言，例如選擇BASIC語言，圖3-2所示。 4．單擊語言選擇框的 按鈕，就進入了通用機器人BASIC語言編譯器。 第9課時 二、BASIC語言編譯器窗口 1． 打開文件 ⑴ 單擊菜單欄的“文件”→“打開”，出現(xiàn)打開對話框，選擇你要使用的程序文件，例如：m-tysg.bas（音樂程序），如圖3-3所示。 ⑵ 單擊打開對話框的 按鈕，屏幕上出現(xiàn)了同一首歌的音樂程序。 2．連接機器人 ⑴ 將機器人通訊電纜接好（一端接計算機的串口，另一端接機器人的5線數(shù)據(jù)插座），打開機器人電源開關。單擊菜單欄的“編譯”→“連接機器人”，屏幕出現(xiàn)機器人通訊對話框，如圖3-5所示。 ⑵ ，單擊 按鈕，進行程序下傳（如圖3-5所示），屏幕對話框中出現(xiàn)流動的下載線，同時可以看到下傳的過程中，通訊電纜中部小盒中的綠色指示燈點亮。 ⑶ 下傳成功后，屏幕上出現(xiàn)“程序下傳正確”的提示（如圖3-6所示）， 單擊 按鈕，完成程序下傳。 ⑶ 完成下傳后，按下 按鈕，可以聽到機器人演奏“同一首歌”，斷開機器人電源開關，拔下機器人通訊電纜，重新打開機器人開關，也可以聽到機器人的演奏。 3．容易出現(xiàn)的問題： 下傳的不成功，屏幕會出現(xiàn)錯誤提示（如圖3-7所示），可檢查通訊電纜后，再次單擊 按鈕，下傳就會成功。 三、保存和退出 1． 保存程序文件 ⑴ 單擊菜單欄的“文件”→“另存為”命令，出現(xiàn)另存為對話框，選擇要存入程序文件的文件夾，鍵入你要保存的程序文件名，例如：music，圖3-8所示，音樂程序就以music文件名存入磁盤，如圖3-8所示。 退出BASIC語言編譯器窗口 單擊菜單欄的“文件”→“退出”命令，就可以退出BASIC語言編譯器窗口，如圖3-9所示。 思考與練習： 1 學會啟動通用機器人多語言操作系統(tǒng)， 2 連接好通用機器人，打開一個已編輯好的程序文件，下傳并運行這個程序。 第四課 機器人學會判斷 第10課時 學習目標 1 了解什么是編程序 2 學習編程的基礎知識 3 學會編寫簡單的程序 教學過程 一、機器人走圖形 1．什么是編程序 所謂編程序，就是你對計算機發(fā)號施令。用一個或者多個命令使計算機做你想要做的事。 2．機器人走圖形 通用機器人的控制面板一共有16個I/O（輸入輸出）口，打開不同的I/O口，通用機器人會有不同的反應，本模塊直接嵌入主板上，即主板的初始功能。 我們可以通過編程序，直接向通用機器人發(fā)出“運動命令”，如前進，后退，左轉，右轉，停止命令，就可實現(xiàn)讓機器人走各種圖形的表演。 二、編程基礎 1．常量 常量：在程序運行中，其值不變的數(shù)據(jù)。 ⑴ 數(shù)值常量：與數(shù)學中的“常數(shù)”概念相同。 ⑵ 字符串常量：用雙引號“ ”括起來的字符（字母、數(shù)字、符號）。 通用BASIC的常數(shù)可以是數(shù)值或字符(串)。數(shù)值可以用三種進位制表示：十進制、十六進制和二進制。 表示十進制數(shù)值的數(shù)字不加任何符號，按常規(guī)書寫即可;十六進制要在最高位數(shù)字前加美元符號＄;二進制則加百分號％。字符(串)用雙引號括起來。 例如： 100 十進制100 ＄64 十六進制64，相當于十進制100 ％01100100 二進制01100100，相當于十進制100 “A" 字符A，相當于A的ASCII碼65 ＄AA 十六進制數(shù)AA，相當于十進制170 第11課時 2．變量 變量：用字符（變量名）表示的，可以取不同值的量。 ⑴ 變量名為字母開頭的任意長度的字母與數(shù)字的組合，但不能使用作為命令的關鍵字（關鍵字見附表）。 ⑵ 一個程序中，最多可用的變量數(shù)為128個字節(jié)，如使用雙字節(jié)變量，則占兩個空間。 ⑶ W0、W1為預定義的字變量(字變量允許值為0~65535)，如使用其他名做字變量，須用Symbol語名定義。 3．專用變量 ⑴ 專用變量1 DIRB0、DIRB1專用變量 【格式】DIRB0=<變量值> 或 DIRB1=<變量值> 【功能】對CPU的I/O口的方向控制的緩沖 【說明】 l 對其中的某位寫入1，對應的引腳就被設定為輸入，反之為輸出。 l 在執(zhí)行后續(xù)的每一語句之前，這個字節(jié)的數(shù)據(jù)被送入P0～P15的方向控制寄存器。 【應用】 l DIRB0=％11100000 ；從右向左，將I/O口的0、1、2、3、4 五個引腳設為輸出， 5、6、7三個引腳為設為輸入。 l DIRB1=％00001111 ；從右向左，將I/O口的8、9、10、11四個引腳設為輸出， 12、13、14、15四個引腳設為輸入。 l DIRB0控制I/O口的0~7引腳，DIRB1控制I/O口的8~15引腳。 ⑵ 專用變量2 PINB0、PINB1專用變量 【格式】PINB0=<變量> 或 PINB1=<變量> 【功能】不同的變量打開不同的輸出口 【說明】 l 變量值可以是二進制、十進制、十六進制的具體數(shù)值，其具體數(shù)值是按照打開不同的管腳而確定的。 l 在執(zhí)行后續(xù)的每個語句之前，將該字節(jié)的數(shù)據(jù)寫入P0～P15。 【應用】 l PINB0=％00010101 ；從右向左，將I/O口的0、2、4 三個引腳設為打開， 1，3，5、6、7五個引腳為設為關閉。 l PINB1=％00001111 ；從右向左，將I/O口的8、9、10、11四個引腳設為打開， 12、13、14、15四個引腳設為關閉。 PINB0控制I/O口的0~7引腳，PINB1控制I/O口的8~15引腳。如圖4-1所示。 第12課時 三、編程序 1 基本語句 ⑴暫停語句 【格式】 PAUSE 時間 【功能】 暫時停止程序的執(zhí)行，或是延遲一段時間。 【說明】 1. 在讓機器人運動時，是通過時間的長短來控制機器人前進、后退的距離，以及左、右轉動的角度。 2. 時間的具體值就是指時間的長短，它可以精確到毫秒。 【應用】 PAUSE 1000 此語句的意思是延時時間設為1秒。 (2) 結束語句 【格式】 END 【功能】 終止運行 2 編程序 在編程環(huán)境中輸入下面程序（注意：只輸入前面的命令和參數(shù)，括號中是說明）。 ⑴ 前進：FD dirb0=%11100000 （I/O口的0、1、2、3、4 五個引腳設為輸出， 其余三個引腳為輸入） pinb0 = 0 （變量清零<0為十進制>） pinb0=%00010101 （前進） pause 1000 （前進1秒） pinb0=%00000000 （停止<%00000000為二進制>） end （結束） 運行程序 ① 單擊菜單欄的“編譯”→“連接機器人”，屏幕出現(xiàn)機器人通訊對話框，單擊 按鈕，進行程序下傳。 ② 完成下傳后，將機器人拿在手中，按下 按鈕，可以看到機器人按你的要求前進了1秒鐘。 ③ 斷開機器人電源開關，拔下機器人通訊電纜，重新打開機器人開關，也可以看到機器人按你的要求前進了1秒鐘。 ④ 調整機器人前進的時間，就可以調整機器人前進的距離。 ⑵ 后退：BK dirb0=%11100000 （I/O口的0、1、2、3、4 五個引腳設為輸出， 其余三個引腳為輸入） pinb0 = 0 （變量清零） pinb0=%00011010 （后退） pause 1000 （后退1秒） pinb0=%00000000 （停止） end （結束） 運行程序 ① 單擊菜單欄的“編譯”→“連接機器人”，屏幕出現(xiàn)機器人通訊對話框，單擊 按鈕，進行程序下傳。 ② 完成下傳后，將機器人拿在手中，按下 按鈕，可以看到機器人按你的要求后退1秒鐘。 ③ 斷開機器人電源開關，拔下機器人通訊電纜，重新打開機器人開關，也可以看到機器人按你的要求后退了1秒鐘。 ④ 調整機器人后退的時間，就可以調整機器人后退的距離。 ⑶ 左轉：LT dirb0=%11100000 （I/O口的0、1、2、3、4 五個引腳設為輸出， 其余三個引腳為輸入） pinb0 = 0 （變量清零） pinb0=%00010100 （左轉） pause 1000 （左轉1秒） pinb0=%00000000 （停止） end （結束） 運行程序 ① 單擊菜單欄的“編譯”→“連接機器人”，屏幕出現(xiàn)機器人通訊對話框，單擊 按鈕，進行程序下傳。 ② 完成下傳后，將機器人拿在手中，按下 按鈕，可以看到機器人按你的要求左轉1秒鐘。 ③ 斷開機器人電源開關，拔下機器人通訊電纜，重新打開機器人開關，也可以看到機器人按你的要求左轉了1秒鐘。 ④ 調整機器人左轉的時間，就可以調整機器人左轉的角度。 ⑷ 右轉：RT dirb0=%11100000 （I/O口的0、1、2、3、4 五個引腳設為輸出， 其余三個引腳為輸入） pinb0 = 0 （變量清零） pinb0=%00010001 （右轉） pause 1000 （右轉1秒） pinb0=%00000000 （停止） end （結束） 運行程序 ① 單擊菜單欄的“編譯”→“連接機器人”，屏幕出現(xiàn)機器人通訊對話框，單擊 按鈕，進行程序下傳。 ② 完成下傳后，將機器人拿在手中，按下 按鈕，可以看到機器人按你的要求右轉1秒鐘。 ③ 斷開機器人電源開關，拔下機器人通訊電纜，重新打開機器人開關，也可以看到機器人按你的要求右轉了1秒鐘。 ④ 調整機器人右轉的時間，就可以調整機器人右轉的角度。 思考與練習： 1．要清晰知道在機器人走圖形的程序中，是通過時間的長短來控制機器人前進、后退的距離、以及左、右轉動角度的。 2．編寫通用機器人走矩形、三角形、圓形以及各種圖形的程序。 第五課 機器人躲避障礙 第13課時 學習目標 1 認識循環(huán)語句 2 掌握用循環(huán)語句編寫走正方形的方法 教學過程 一、機器人走正方形 1．編程序：走正方形的一條邊 dirb0=%11100000 pinb0 = 0 pause 1000 (停止1秒) pinb0=%00010101 （前進） pause 400 （前進400毫秒） pinb0=%00000000 (停止) pause 1000 (停止1秒) 第一條邊 pinb0=%00010100 （左轉） pause 500 （左轉500毫秒） pinb0=%00000000 (停止) pause 1000 (停止1秒) 2．學會復制和粘貼的操作 ⑴ 接上面的操作。按下Shift鍵的同時拖動鼠標光標，選中要復制的內容（正方形的第一條邊），如圖5-1所示。 ⑵ 單擊菜單欄的“編輯”→“復制”命令，將復制的內容拷入剪接板，如圖5-1所示。 ⑶ 移動光標到要插入的位置，單擊菜單欄的“編輯”→“復制”命令，將剪接板的內容粘貼(插入)到當前光標位置，這樣可以復制正方形的第二條邊。 ⑸ 運行程序 ① 單擊菜單欄的“編譯”→“連接機器人”，屏幕出現(xiàn)機器人通訊對話框，單擊 按鈕，進行程序下傳。 ② 完成下傳后，將機器人拿在手中，按下 按鈕，可以看到機器人按你的要求走了一個正方形。 ③ 斷開機器人電源開關，拔下機器人通訊電纜，重新打開機器人開關，也可以看到機器人按你的要求走了一個正方形。 ④ 運行后你會發(fā)現(xiàn)，機器人實際運行的結果和程序設計的不一致（主要受地面磨擦力、電池的電壓等等因素的影響），要調整前進和左轉的時間以及兩個動作之間的暫停時間來達到走正方形圖形的目的。 ⑤ 你可以反復實驗一下，看能不能走一個十分標準的正方形。 第14課時 二、認識循環(huán)語句 1．循環(huán)語句 【格式】 FOR 循環(huán)變量 = 初值 　TO 　終值 　STEP 步長 …… …… 循環(huán)體 …… NEXT　變量 FOR 循環(huán)說明語句（循環(huán)入口） NEXT 循環(huán)終值語句（循環(huán)出口） 【功能】循環(huán)語句用來執(zhí)行固定次數(shù)的重復動作。 【說明】 1. 循環(huán)變量的初值、終值和步長均可以是常數(shù)或變量 2. 當步長為1時，STEP可以省略。 3. FOR/ NEXT需同時使用缺一不可，循環(huán)變量名要一致。 ４.循環(huán)的嵌套層數(shù)不超過8層。 2．流程圖： ⑴ 什么是流程圖？ 程序流程圖也稱程序框圖，是由流程線把各種框連接起來，是計算機程序設計中常用的一種算法工具。 ⑵ 流程圖常用的符號： 起止框 輸入輸出框 處理框 條件判斷框 循環(huán)框（上） 循環(huán)框（下） 流程線 起止框：一個算法的開始或結束。 輸入輸出框：數(shù)據(jù)的輸入或輸出。 處理框： 要處理的內容。 條件判斷框：框中的人容為條件。 循環(huán)框（上）：循環(huán)的上界（循環(huán)入口）。 循環(huán)框（下）：循環(huán)的下界（循環(huán)出口）。 流程線：程序的流向。 ⑶ FOR/ NEXT語句執(zhí)行過程的流程圖 ② 執(zhí)行步驟 第一步：循環(huán)變量置初值，并記錄終值和步長。 第二步：循環(huán)變量的值與終值比較，如果循環(huán)變量的值不大于終值，則執(zhí)行一次循環(huán)體。 第三步：執(zhí)行NEXT語句時，循環(huán)變量增加一個步長，返回第二步。 第四步：如果循環(huán)變量的值大于終值，則退出循環(huán)，執(zhí)行NEXT語句的下一個語句。返回步驟二。 第15課時 三、巧用循環(huán)走圖形 用循環(huán)語句走正方形： 1．流程圖 2．編程序 ⑶ 運行程序 ① 單擊菜單欄的“編譯”→“連接機器人”，屏幕出現(xiàn)機器人通訊對話框，單擊 按鈕，進行程序下傳。 ② 完成下傳后，將機器人拿在手中，按下 按鈕，可以看到機器人按你的要求走了一個正方形。 ③ 斷開機器人電源開關，拔下機器人通訊電纜，重新打開機器人開關，也可以看到機器人按你的要求走了一個正方形。 ④ 運行后你會發(fā)現(xiàn)，機器人實際運行的結果和程序設計的不一致（主要受地面磨擦力、電池的電壓等等因素的影響），要調整前進和左轉的時間以及兩個動作之間的暫停時間來達到走正方形圖形的目的。 ⑤ 你可以反復實驗一下，看能不能走一個十分標準的正方形。 思考與練習： 1． 把你做幾件事（一天的生活、上網(wǎng)、活動等等）的過程分別用程序流程圖的方式表達出來，看一看它們在結構上有什么相同和不同，試著找出它們的內在規(guī)律。 2 用循環(huán)語句編制通用機器人走圖形的程序（三角形、圓等等）。 第六課 會思考的機器人 第16課 學習目標 1 學習幾個程序設計實例：機器人走“8”字、警察抓小偷 2 設計機器人比賽的程序 一、程序設計實例 1．機器人走“8”字 ⑴ 程序分析： ① 使用結構化程序設計，先設計一個走“圓”的程序模塊。 ② 用GOSUB語句調用“圓”的程序模塊，然后轉180度，再調用“圓”的程序模塊再畫一個圓。 ③ 對有規(guī)律的圖形都可以采用這種方法。 ⑵ 編程序： rem 機器人走“8”字 dirb0=%11100000 pinb0 = 0 pause 1000 GoSub y （調用圓的子程序） pinb0=%00010110 pause 500 （左轉180度） GoSub y （調用圓的子程序） pinb0 = 0 End y： For b2 = 1 To 10 pinb0=%00010101 pause 5 pinb0 = 0 pause 100 pinb0=%00010001 圓 pause 300 pinb0 = 0 pause 100 Next b2 Return ⑶ 運行程序 ① 單擊菜單欄的“編譯”→“連接機器人”，屏幕出現(xiàn)機器人通訊對話框，單擊 按鈕，進行程序下傳。 ② 斷開機器人電源開關，拔下機器人通訊電纜，重新打開機器人開關，也可以看到機器人利用子程序完成寫“8”字的任務。 第17課 2．警察抓小偷 ⑴ 程序分析： 由2個同學，各用1個通用機器人來完成這個游戲： ① 用一個通用機器人來扮演小偷，一個通用機器人扮演警察。 ② 給小偷設計一個程序，讓小偷在前面跑，當走頭無路時（pin5=0），只能束手就擒。 ③ 給警察設計一個程序，讓警察在后面追，發(fā)現(xiàn)了小偷，發(fā)出聲音警告，然后加速追上去，直到抓住小偷。 ⑵ 編程序 ① 小偷程序 rem 小偷程序 dirb0=%11100000 pinb0 = 0 loop1： pinb0=%00000101 pin4 = 1 pause 10 pin4 = 0 pause 20 If pin5 <> 0 then loop1 pinb0 = 0 end 運行程序 ① 單擊菜單欄的“編譯”→“連接機器人”，屏幕出現(xiàn)機器人通訊對話框，單擊 按鈕，進行程序下傳。 ② 斷開機器人電源開關，拔下機器人通訊電纜，等待和警察機器人共同完成任務。 ② 警察程序 rem 警察程序 dirb0=%11100000 pinb0 = 0 dirb1=%11110000 pinb1 = 0 loop1： if pin5 = 0 then js pinb0=%00000101 pin4 = 1 pause 5 pin4 = 0 pause 8 goto loop1 js： sound 8，(440，682) pinb0=%00010101 pause 40 If pin5 <> 0 Then St goto js st： pinb0 = 0 end 運行程序； ① 單擊菜單欄的“編譯”→“連接機器人”，屏幕出現(xiàn)機器人通訊對話框，單擊 按鈕，進行程序下傳。 ② 斷開機器人電源開關，拔下機器人通訊電纜，先打開小偷機器人的開關，讓小偷先跑一段距離。再打開警察機器人的開關。讓警察在后面追。警察發(fā)現(xiàn)了小偷，發(fā)出聲音警告，然后加速追上去，直到抓住小偷。 第18課 一、設計機器人比賽的程序： 1． 比賽場地： 比賽場地是一個長2400mm、寬1200mm的區(qū)域，在場地的四周由高為70mm的護墻板圍成（不包括出、入口）。 場地的入口為一個寬300mm、高300mm的門，出口寬度為450mm，入口和出口分別有寬度為10mm的墨綠色線為標記。 出口外為長450mm的防空襲隧道。比賽場地內有兩個直徑為620mm的雷區(qū)，雷區(qū)外圍有寬度為40mm的墨綠色標記。雷區(qū)中任意位置可能放置直徑為300mm、高為300mm的圓柱體黃色地雷，兩個雷區(qū)中心點相距1000mm，并且有一條寬度為40mm的墨綠色線貫穿雷區(qū)。比賽場地示意圖見下圖。入口外有長300mm、寬300mm的起始區(qū)，防空襲隧道外為長300mm、寬650mm的停止區(qū)。 2． 規(guī)定作業(yè)： 要求參賽的機器人從附件二比賽場地示意圖中所示的起始區(qū)出發(fā)，通過入口進入比賽場地，按示意圖的S型軌跡避開兩個地雷，由出口離開場地。以機器人的中心（機器人的俯視中線，參賽隊應比賽前在機器人本體上做出明顯標記）在比賽場地出口標記線中心以外為準。 3．比賽時間： 該比賽項目有機器人完成規(guī)定作業(yè)比賽和答辯兩個部分。每場比賽的準備時間最多不得超過1分鐘，每場比賽時間為3分鐘，比賽最多可以重復兩場，取最好成績作為比賽成績。 4．評分標準： 在2分鐘內完成規(guī)定的作業(yè)可以得100分。每提前1秒鐘完成加1分，每超時1秒鐘完成減1分，直到比賽結束為止。機器人比賽過程中每碰上一個地雷扣30分。碰墻壁一次扣2分，最多扣20分。機器人在規(guī)定的時間內到達并停止在停止區(qū)內（以中心線為準），加20分。 思考與練習： 第七課 機器人認路 第19課時 學習目標 1 認識光電模塊 2 編寫機器人沿黑線或沿白線行走的程序 一、認識光電模塊 光電模塊采用了窗口比較技術和輔助光源技術，對環(huán)境光的變化有較好的抑制作用。 光電模塊的工作原理是：當兩個光敏電阻接收(發(fā)光二極管照射到地面后反射回的光)光的強度接近時，兩個輸出端均呈現(xiàn)高電位(PIN14=1、PIN14=1)。當光電模塊兩側的光強差超過一定數(shù)值時，比較亮的一側（如左側）將輸出低電位（PIN14=0）。 光電模塊的I/O接口使用了PIN14、PIN15，左側較亮時PIN14=0，右側較亮時PIN15=0。 二、機器人走固定的路線 1．機器人沿黑線行走 ⑴ 程序分析： ① 通用機器人行走的地面和和路線要有色差（淺顏色地面需用黑線），黑線的寬度要大于光電模塊兩個光敏光敏電阻間的距離。 ② 建立這樣一個循環(huán)，以行標號START打頭。程序首先要判斷光電模塊的左側是否輸出低電位（PIN14=0），如果PIN14=0，程序轉到行標號為RT的程序去右轉一個角度。 ③ 如果PIN14<>0，程序繼續(xù)判斷光電模塊的右側是否輸出低電位（PIN15=0），如果PIN15=0，程序轉到行標號為LT程序去左轉一個角度。 ④ 如果PIN14<>0 ，PIN15<>0，則前進一段距離后，程序轉回到行標號START，繼續(xù)對光電模塊的左側和右側的電位進行判斷。 ⑤ 對轉到行標號為RT和LT的程序，分別在轉動一個角度后，又轉回到行標號START，繼續(xù)對光電模塊的左側和右側的電位進行判斷。 ⑥ 在通用機器人沿黑線走的過程中，當兩個光敏電阻接收(發(fā)光二極管照射到地面，反射回的光)的光強接近時，兩個輸出端均呈現(xiàn)高電位，通用機器人會沿著黑線行走，當轉彎時，例如左側超出黑線，淺顏色地面反射回的光較強，左側將輸出低電位，程序右轉一個角度。反之，程序左轉一個角度。這樣通用機器人就可以沿黑線行走了。 第20課時 ⑶ 編程序 rem 機器人沿黑線行走 dirb0=%11100000 （I/O口的0、1、2、3、4 五個引腳設為輸出， 其 余三個引腳為輸入） pinb0 = 0 （變量清零） dirb1=%11110000 （I/O口的8、9、10、11、 四個引腳設為輸出， 其 余12、13、14、15四個引腳為輸入） pinb1 = 0 （變量清零） pause 1000 Start： If pin14 = 0 Then rt （左側輸出低電平，向右轉） If pin15 = 0 Then lt （右側輸出低電平，向左轉） pinb0=%00000101 （前進） pin4 = 1 （打開調制脈沖口） pause 10 （打開調制脈沖口延時10毫秒） pin4 = 0 （關斷調制脈沖口） pause 10 （關斷調制脈沖口延時10毫秒） goto start lt： sound 10，（87，15） pinb0=%00000110 pin4 = 1 左轉 pause 30 pin4 = 0 pause 10 goto start rt： sound 10，（83，15） pinb0=%00001001 pin4 = 1 右轉 pause 30 pin4 = 0 pause 10 goto start ⑷ 運行程序 ① 按下Alt鍵的同時敲R鍵，下載程序到機器人上并運行。 ② 機器人利用光電模塊的窗口技術，用左轉、右轉動作隨時調整前進的方向，機器人就可以沿給定的黑線前進了。 ③ 可以調整機器人前進、左轉、右轉的速度和角度，使機器人順利的完成任務。 第21課時 2. 機器人沿白線行走 ⑴ 程序分析： ① 原理同通用機器人沿黑線行走。 ② 不同點在于：當轉彎時，例如左側超出白線，深顏色地面反射回的光較弱，右側將輸出低電位（PIN15=0），程序需右轉一個角度。反之（PIN14=0），程序需左轉一個角度。這樣通用機器人就可以沿白線行走了。 ②編程序 rem 機器人沿白線行走 dirb0=%11100000 （I/O口的0、1、2、3、4 五個引腳設為輸出， 其余三個引腳為輸入） pinb0 = 0 （變量清零） dirb1=%11110000 （I/O口的8、9、10、11、 四個引腳設為輸出， 其 余12、13、14、15四個引腳為輸入） pinb1 = 0 （變量清零） pause 1000 Start： If pin14 = 0 Then lt （左側輸出低電平，向左轉） If pin15 = 0 Then rt （右側輸出低電平，向右） pinb0=%00000101 （前進） pin4 = 1 （打開調制脈沖口） pause 10 （打開調制脈沖口延時10毫秒） pin4 = 0 （關斷調制脈沖口） pause 10 （關斷調制脈沖口延時30毫秒） goto start lt： sound 10，（87，15） pinb0=%00000110 左轉 pin4 = 1 pause 30 pin4 = 0 pause 10 goto start rt： sound 10，（83，15） pinb0=%00001001 pin4 = 1 右轉 pause 30 pin4 = 0 pause 10 goto start end ⑶ 運行程序 ① 按下Alt鍵的同時敲R鍵，下載程序到機器人上并運行。 ② 機器人利用光電模塊的窗口技術，用左轉、右轉動作隨時調整前進的方向，機器人就可以沿給定的白線前進了。 ③ 可以調整機器人前進、左轉、右轉的速度和角度，使機器人順利的完成任務。 思考與練習： 給機器人設計一個圓形和橢圓形的路線，看它是否可以按規(guī)定的路線轉圈，線的寬度不能少于3cm（深顏色地面，白色的線，淺顏色地面，黑色的線）。 第八課 機器人檢測火焰 第22課時 學習目標 1 了解什么是機器人滅火。 2 了解機器人滅火比賽的場地、規(guī)則。 3 了解機器人滅火模塊 一、什么是機器人滅火 1．機器人滅火比賽 一個由計算機程序控制的機器人，在一間模擬平面結構為四室一廳的單元房間里運動，找到一根燃燒的蠟燭并盡快將它撲滅。它模擬了現(xiàn)實家庭中機器人處理火警的過程。蠟燭代表房間里燃起的火災，機器人必須盡快找到并撲滅火源， 這就是機器人滅火比賽。 2．比賽場地 模擬平面結構的房間和特性如下：模擬房間的墻壁33cm高，材質為木板。墻壁為白色。競賽場地的地板為黑色的光滑木制表面。地板可以有接口，但接合處平整并是同樣的黑色。場地的平整度要求，只要機器人可以處理0.3cm的不連續(xù)區(qū)域就可以。競賽場地模擬房間里整體地面是水平的，沒有斜坡和樓梯。 房子中，所有的走廊和門口寬都不小于46cm。門口并沒有門，在地面上用一條2.5cm寬的白線表示房間入口。 第23課時 3．比賽規(guī)則 ⑴ 機器人的運行 機器人一旦啟動必須在沒有參賽選手的干預下自動控制，即：機器人必須是由計算機程序控制，而非人工現(xiàn)場控制。 　　機器人在運行過程中可以碰撞或接觸墻壁，但是不能故意標記和破壞墻壁。機器人當經(jīng)過比賽場地時不能把任何東西留在后面，并且它不能在比賽場地留下任何可以幫助它運行的標記。 ⑵ 撲滅蠟燭火焰 　　機器人不能運用任何破壞性的或危險的方法來撲滅蠟燭火焰。它可以運用類似水、空氣、CO2等，或者使用機械方式，可以通過吹氣來熄滅蠟燭，盡管這在現(xiàn)實生活中不一定是適合的滅火方法，但在機器人滅火競賽中是允許的。 　　蠟燭在燃燒狀態(tài)時不允許被撞倒。如果機器人在滅火過程中碰撞蠟燭，機器人的運行仍然有效。如果蠟燭被撞倒，按未完成滅火任務處理。 機器人在試圖撲滅火焰前必須到達距離火焰30cm以內。在距離火焰30cm的圓上有一條2.5cm寬的白線，機器人在撲滅火焰之前必須有一部分在圓圈內。 ⑶ 家具 競賽場地的每個模擬房間里有一件家具。模擬家具是一根直徑11.5cm，表面涂了半光澤黃色的鋼柱，柱高30cm、重2.3公斤。 機器人可以接觸摸家具，但是不能推開家具。家具擋住機器人看蠟燭的視線或者機器人要繞過家具才能到達蠟燭，這增加了家具方式的趣味性、真實感和挑戰(zhàn)性。 機器人為了看一看家具是否真的擋住它的視線，也許要從不同角度來查看房間，如果蠟燭真的在家具后邊，機器人要確定接近蠟燭的最佳路徑。 ⑷ 蠟燭 安裝在一個漆成黃色的半透明木質基座上(7.5cm x 7.5cm x 3.5cm)。蠟燭白色。火焰的底部離地面15cm到20cm高，這高度包括支持蠟燭的木質基座。 第24課時 二、機器人滅火 1．安裝滅火模塊 通用機器人要實現(xiàn)滅火的功能要安裝一個滅火模塊（如果已經(jīng)裝好了可以省去此步驟），如圖15-4所示。 2． 滅火模塊： ⑴ 為了提高通用機器人的滅火功能，滅火模塊在原有基礎上有些改動：將前避障、左避障、右避障都集中在滅火模塊上，如圖15-5所示。 ⑵ 滅火模塊增加了發(fā)光二極管的顯示功能，你可以通過發(fā)光二極管，直接看到通用機器人避障的情況，如圖15-6所示。 ⑶ 光電三極管，左右各一只，如圖15-64所示。這是滅火模塊的關鍵部件，發(fā)現(xiàn)火焰后，滅火模塊背面的發(fā)光二極管發(fā)亮。 ⑷ 在擴展端口的設置上有些改動，其中9號端口是驅動風扇的，12號端口表示左光電三極管，13號端口表示右光電三極管。如果這時要要使用光電模塊，光電模塊可以接在14，15號端口，如圖15-7所示。 圖15-7 擴展端口示意圖 ⑸ 在擴展端口設置了調節(jié)避障距離的功能： 當PIN10=1 PIN11=0 時 距離為中等， 當PIN10=0 PIN11=0 時 距離為最近，當PIN10=1 PIN11=1 時 距離為最遠。 思考與練習： 1． 了解機器人滅火比賽的場地、規(guī)則。 2． 了解通用機器人滅火模塊，為編程序做準備。 第十六課 機器人檢測火焰 第25課時 學習目標 1 機器人滅火程序分析 2 編寫機器人滅火程序流程圖 3 編寫機器人滅火程序 教學過程 一、程序分析 ⑴ 機器人滅火的行走路線： ① 從行走的路線上可以看到，通用機器人都是在靠左邊走，如圖16-1所示。 ⑵ 把通用機器人行走的路線分為10段： ① 直線前進：左避障（PIN6=0）有信號右轉，右避障（PIN7=0）有信號左轉，再直線前進。 ② 當左避障（PIN6=1）右避障（PIN7=1）都沒有信號原地左轉，直線前進。 ③ 直線前進：左避障（PIN6=0）有信號右轉，右避障（PIN7=0）有信號左轉，前避障（PIN5=0）有信號右轉90度。 ④ 情況同③。 ⑤ 情況同③。 ⑥ 情況同①。 ⑦ 情況同② ⑧ 情況同③。 ⑨ 情況同③。 ⑩ 情況同①。 ⑶ 通用機器人滅火： ① 如果右側紅外光電三極管探測到光源則左轉，如果左側紅外光電三極管探測到光源則右轉。 ② 如果左右兩側紅外光電三極管都探測到光源，啟動風扇（打開10秒鐘）將蠟燭吹滅。 ③ 通用機器人繼續(xù)探測，如果蠟燭沒有吹滅，則繼續(xù)吹，直到吹滅為止。 第26課時 一、機器人滅火程序 1．編程序： rem 機器人滅火程序 dirb0=%11100000 dirb1=%11110000 pinb0=0 pinb1=0 loop1： pin9=0 (風扇引腳置0) pin10=1 ( 調傳感器距離為最大) pin11=1 ( 調傳感器距離為最大) pinb0=%00010101 (前進) pause 20 (前進延時20毫秒) pin4=0 （關斷調制脈沖口） pause 10 （關斷調制脈沖口延時10毫秒） if (pin12=0) and (pin13=0) then miehuo (如果左右兩側紅外光電三極管都探測到光源則轉到滅火miehuo ) if(pin12=0) and pin13=1 then lt （如果右側紅外光電三極管探測到光源則轉到行標號左轉lt） if (pin13=0) and pin12=1 then rt (如果左側紅外光電三極管探測到光源則轉到行標號右轉rt) if pin5=0 then rt90 (如果前避障有信號，則轉到左轉90度rt90) if pin6=0 then rt (如果左避障有信號，則轉到右轉rt) pinb0=%00010110 (原地左轉) pause 50 (左轉延時50毫秒) pin4=0 （關斷調制脈沖口） pause 10 （關斷調制脈沖口延時10毫秒） goto loop1 （轉到行標號loop1） lt： pinb0=%00010110 (原地左轉) pause 35 (左轉延時35毫秒) pin4=0 （關斷調制脈沖口） pause 10 (關斷調制脈沖口延時10毫秒) goto loop1 （轉到loop1） rt： pinb0=%00011001 (原地右轉) pause 35 (右轉延時35毫秒) pin4=0 （關斷調制脈沖口） pause 10 (關斷調制脈沖口延時10毫秒) goto loop1 （轉到行標號loop1） miehuo： 第27課時 1．運行程序pin9=1 (打開風扇) pause 10000 (打開風扇10秒鐘) sound 10，(105，200) （發(fā)出聲音） pin9=0 (關閉風扇) if pin12=1 and pin13=1 then st (如果左右兩側紅外光電三極管都沒有探測到光源則轉到行標號st) goto miehuo