06实验六.pdf

实验六、用光敏电阻进行导航（一） 一、实验要求 了解光敏电阻的工作原理，会搭建简单的电路实现感知光线强弱的功能，对出现的问题进行思 考，总结，并试验不同环境下的感光性能； 掌握定时计数器的使用； 实现机器人避开阴影行走； 二、实验概要 1．搭建和测试光敏电阻电路 了解光敏电阻的特性，搭建光敏电阻测试电路，进行简单的光的明暗测试。 2 ．行走和躲避阴影 由于光敏电阻分压器的表现类似于前面的胡须，因而只需对触须导航的程序作少许修改就可以 使其适用于光敏电阻分压器。验证当用手在光敏电阻上投一个阴影时，宝贝车机器人是否避开阴影。 试验无阴影，遮住右边的光敏电阻，遮住左边的光敏电阻，同时遮住两个光敏电阻的情况下小车的 反应，是否和预期的一样？ 触须导航时，碰到障碍物一般先后退，然后转弯，左转或右转，在光敏电阻导航时是否也需要 先后退再转弯呢？ 可以修改程序，使得小车反应更加灵敏。 思考：小车追着阴影走该怎么实现？ 3 ．对光敏电阻的进一步研究 从光敏电阻电路得到的仅有的信息是光的强度高于还是低于阀值。本实验将介绍一个不同的电 路，微控制器能够通过该电路监测并收集足够的信息以确定相对光强。微控制器从电路得到的值范 围从小到大，小值表明光比较强，大值表明光比较弱。这就意味着基于不同光强不用手工替换不同 阻值的电阻，只需调整程序来寻找不同范围的值。 如何做到这一点呢？ 利用RC 充放电电路就可以实现。 那么，这个RC 电路的特性如何？你需要先测试一下。 三、实验内容 光在机器人和工业控制领域有很广泛的应用。比如在纺织工业中感应织物转筒的边沿，确定一 年中不同时期什么时候打开街灯，什么时候拍照或者什么时候给许许多多的庄稼灌溉。有许多不同 光传感器能提供各种独特功能。宝贝车集成套件中的光传感器用来探测可见光，并且可以检测不同 的光亮度水平。这样，可以编程使宝贝车识别周围环境的明暗，报告探测到的明暗水平，并且可以 寻找手电筒光束或从门口射进黑暗的屋子的光这样的光源。 1．搭建和测试光敏电阻电路 1）光敏电阻介绍 前面章节所用到的电阻都有固定值，例如220 欧，10 千欧。另一方面，光敏电阻是一种其电阻 值依赖于光强的光传感器，即其阻值由照射到光检测表面的光的亮度或强度决定（LDR Light Dependent Resistor ）。图6-1 是光敏电阻的示意图和元件图，你将用光敏电阻让宝贝车检测不同的光 亮度水平。 光检测表面 本实验中，你将用光敏电阻来搭建并测试光的亮度感应 电路。光的亮度感应电路能够探测出阴影和非阴影的区别。 判断光敏电阻是否感应到阴影和用来判断胡须是否碰到物 体非常相似。 图 6-1 光敏电阻示意图和元件 元件清单: (1) 光敏电阻 (2) 2 kΩ 电阻 (红-黑-红) (3) 220 Ω 电阻(红-红-棕) (4) 跳线 (5) 470 Ω 电阻–(黄-紫-棕) (6) 1 kΩ 电阻–(棕-黑-红) (7) 4.7 kΩ 电阻–(黄-紫-红) (8) 10 kΩ 电阻–(棕-黑-橙) 2 ）搭建感光眼 图6-2 所示是光敏探测电路 原理图，这些在本节和后面两个 实验中都要用到。 断开主板和伺服系统的电源 参考图6-2，搭建光探测线路。 图 6-2 光探测电路原理图 TIPs：光探测电路是如何工作的 设定为输入的 I/O 口实际上并不需要 5 V 来使其输入寄存器的值为 1 ，任何大于 1.5V 的电 压都会使其寄存器的值为 1 。同样的，I/O 口也不是需要 0 V 来使其输入寄存器的值为 0 ，任何小 于 1.5 V 的电压都会使其寄存器的值为 0 。当微控制器的 I/O 口是输入口时，图 6-4 是其等效电 路。光敏电阻的阻值用字母 R