《智能机器人与传感器》教案课程单元设计07 - 接近觉（红外接近觉传感E3F-DS30C4）.doc

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《传感器技术与应用》

一、教案头

本次课标题：超越人类触觉–红外接近觉传感器E3F-DS30C4

授课班级

16电子信息3-1

上课时间

课时：2

上课地点

知行楼5-413

教

学

目

标

能力（技能）目标

知识目标

1、会使用E3F-DS30C4模块

2、学会连接模块与树莓派

3、巩固Python对树莓派GPIO口的操作函数库的使用

4、学会编写代码，获得距离范围内存在物体与否的Python程序

5、学会使用中断编程

6、学会检验结果的正确性

1、熟练掌握红外接近觉传感器E3F-DS30C4的工作原理及测距范围（30CM）；

2、熟练掌握E3F-DS30C4模块的使用方法，例如可调电位器的作用

2、熟练掌握E3F-DS30C4模块与树莓派的连接

3、熟练掌握GPIO口的python代码控制方法

4、熟练掌握中断的使用

5、掌握使用测试结果的方法

能

力

训

练

任

务

及

案

例

任务1：连接E3F-DS30C4模块至树莓派相应的gpio口

任务2：编写Python程序，获得Pin40GPIO的输入电平，并使用中断处理

任务3：检测结果的可靠性，可以结合调整可调电阻，使结果更加符合应用需要。

参

考

资

料

【1】郭彤颖，张辉，《机器人传感器及其信息融合技术》，化学工业出版社，ISBN：9787122283658，2017年1月

【2】IrvKalb,《LearntoProgramwithPython》，ISBN:9787040422658，APress，2015年9月

【3】RyanHeitz，《Hello，RaspberryPi》,ISBN:9781617292453,Manning,2016

【4】TeroKarvinen,etc.,《Make:Sensors》,ISBN:9781449368104，OReilly，2016

【5】KimmoKarvinenandTeroKarvinen,《GettingStartedwithSensors》,ISBN：9781449367084，MakerMedia,Inc.,2014

【6】树莓派官网：/

二、教学设计

步骤

教学内容

教学方法

教学手段

学生活动

时间分配

告知

（教学内容、目的）

1、介绍红外接近觉传感器E3F-DS30C4的工作原理及测距范围（80CM）；

2、介绍E3F-DS30C4模块的使用方法，例如可调电位器的作用

2、介绍E3F-DS30C4模块与树莓派的连接

3、介绍GPIO口的python代码控制方法

4、介绍传感器代码

5、介绍测试结果的方法

教师主讲

及实物演示

多媒体

听讲解

5分钟

引入

（任务项目）

在距离物体几十厘米内探测物体的传感器，其目的是在接触对象前得到必要的信息，以便后续的动作。作为机器人视觉系统的补充，为机器人在近距离或者视觉死角提供非视觉目标探测。

教师主讲

多媒体

听讲解

5钟

操练

（掌握初步或基本能力）

1：连接E3F-DS30C4模块至树莓派相应的gpio口

2：编写Python程序，获得Pin40GPIO的输入电平

3：检测结果的可靠性，可以结合调整可调电阻，使结果更加符合应用需要

师生互动

讨论

小组讨论

25分钟

深化

（加深对基本能力的体会）

继续上次课的中断方式编写服务程序，提高整体代码的效率。

教师主讲

上机指导

实际操作演示

指导+实操

20分钟

归纳

(知识和能力)

对距离的感知，是机器人了解周围事物、防止碰撞、避障的主要方法。而不同传感器对不同距离还原有不同的精度。适当选择并使用距离传感器，有利于建立更加精良的机器人。

师生互动

小组讨论

讨论

小组讨论

3分钟

训练

巩固

拓展

检验

学会让模块的输出量产生一个中断输入树莓派的某个GPIO口，树莓派相应此中断的编程方法。

师生互动

实际操作演示

指导+实操

17分钟

总结

采用轮询或者中断的方法，都可以得到外接传感器的数据是否准备好。可以根据应用要求实时性来进行选择。有些应用可能选择CPU管脚有限，不适合使用中断方法。

教师主讲

课件演示

听课

5分钟

作业

后记

使用中断方法：

（1）定义回调函数

deftest_callback(channel)：

print(Intest_callbackfuc)

（2）定义检测函数

add_event_detect(channel,GPIO.RISING,callback=test_callback,bouncetime=200)

上升沿检测，关联回调，bouncetime用于按键软件防抖

例如使用按钮控制led灯亮灭：