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第二单元 单片机与控制电路 机器人之所以能够根据外界环境的变化做出不同的反应，除了拥有功能强大的“大脑”——单片机和灵活的“思维”——控制软件外，还必须像人一样能感知外部世界的变化，并做出相应的动作。本单元将介绍为机器人提供环境变化信号的元件——传感器，以及如何围绕单片机组成简易机器人的控制系统。通过本单元的学习与实践，我们将实现以下四个目标： 1. 知道常见的传感器及其作用。 2. 了解控制系统的基本组成。 3. 能用传感器、单片机等安装一个简单控制装置，并进行实验。 4. 充分利用项目活动，体验小组合作的过程，学会与他人交流。 5. 在项目活动中，努力培养自己的动手能力和创新能力。 1. 常见传感器的种类 2. 传感器的作用 3、控制系统的基本组成 4. 输入、输出设备的程序控制 第一节 常见的传感器 本节中我们将通过具体的项目活动，来了解和认识常见的传感器。 项目一 简易多功能报警器 1、根据生活中常见的报警器的种类，用AS-EI控制器、触碰传感器、磁敏传感器、光敏传感器搭建一个简易多功能报警器（图2-1-1）。 图2-1-1 2、当分别按下触碰传感器、用物品遮挡光敏传感器、用磁铁接近磁敏传感器，使蜂鸣器发出报警声音。通过实验，了解这几种常见的传感器。 3、通过与同伴合作完成项目，学会与他人进行交流的方法。 人类是通过五官来获取外界信息的。类似地，机器人只有具备了感知能力，才能够像自然界的生物一样根据环境的变化作出相应的动作。没有感觉的机器人仅是一台机械设备，只能机械地执行预先设定好的动作。 一、传感器的定义 根据中华人民共和国国家标准（GB7665—87），传感器（Transducer/Sensor) 的定义是：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。 机器人获取外部环境信息靠的就是传感器。传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。传感器种类繁多，常见的主要有光敏、热敏、湿敏、压敏、气敏等电阻式传感器件。光电二极管和光电晶体管对红外线敏感，可应用在红外遥控电子控制系统中。 二、传感器的分类 传感器的分类方法有很多，常用的有以下几种： 分类方法 相关描述 按被测物理量分类 此分类方法有利于用户，一目了然，如速度传感器、加速度传感器、位移传感器、温度传感器、湿度传感器等。 按工作原理分类 分为物理型、化学型和生物型。再细分可以分为电阻应变式、压电式、电磁式、光电式等。 按能量传递方式分类 为为有源和无源两类。有源传感器相当于一台微型发电机，将非电功率转为电功率，起能量转换作用，无源传感器不能实现能量转换，被测非电量仅对传感器能量起控制或调节作用。 按输出信号性质分类 有开关量、模拟量和数字量三种。开关量传感器的输出只有接通和关闭两种状态。 触碰传感器：检查机器人是否与其他物体发生接触，如撞到墙壁，或手爪抓握到物体。 磁敏传感器：包括两部份，一个用来感应磁性的传感器，另一个是提供信号的永磁铁。 光敏传感器：光敏传感器能感知一定范围内的环境光线强度。 报警器(alarm) ，又称防盗器。是对用于发生警情、危险、紧急情况等状况下以声音、光线、气压等形式发出警报的电子产品的统称。随着科技的进步，机械式报警器越来越多地被先进的电子报警器代替，经常应用于系统故障、安全防范、交通运输、医疗救护、应急救灾等领域，与社会生产、生活密不可分。 汽车防盗报警器 火灾烟雾报警器 门窗报警器 主要部件： 1、AS-EI控制器 2、触碰传感器 2、磁敏传感器 3、光敏传感器 项目名称 团队名称 团队分工 （你担任的角色） 过 程 记 录 1、说说看你们小组将如何设计这个简易多功能报警器的？ 要用到几种传感器？ 2、画出你们设计的报警器的程序流程图。 3、在设计搭建和程序设计、测试过程中遇到了哪些问题？ 3、问题是怎么解决的？ 图形化语言程序如下图所示： 1、在组内对自己小组的作品进行点评，指出优缺点。 2、在全班介绍和展示本组的作品并进行小组互评。你认为其他小组的报警器的优点在哪里？ 3、通过这个项目，你有哪些收获？学会了什么？你还想做什么？