四《循迹小车——马达与传感器应用》课件 河北大学版（第3版）信息技术初中第二册.pptx

《循迹小车——马达与传感器应用》河北大学版初中版第二册

内容总览教学目标01学习任务02任务分析03操作指南04任务小结05知识链接06目录0807课堂练习课堂总结09板书设计10课后作业

教学目标1.信息意识：建立将使用马达制作“循迹小车”的方法应用到学习中的意识；2.计算思维：培养使用数学方法解决小车沿着轨迹左右运动的思维方式；3.数字化学习与创新：认识数字化学习环境的优势和局限，创新学习方法和思路；4.信息社会责任：在信息社会学习中，不做损害他人道德的事情。

新知导入同学们玩过“循迹小车”吗？说说小车是怎么移动的，它的驱动力来自于什么？

新知讲解学习任务设计制作一个简易的循迹小车，可以由起点沿着指定路线精确地运动到目标地点。

新知讲解任务分析为了能够让小车精确地由起点运动到指定的目标地点，简单的做法是在起点和目标地点之间的地面上画一条黑线，让小车沿着黑线前进。

新知讲解因此，本任务要解决的第一个关键问题是控制小车运动，第二个关键问题是如何检测黑线，确保小车沿线移动。我们可以制作一个简单的小车底盘，然后利用马达驱动模块来控制小车的运动；而循迹可以利用套件中的循迹传感器来实现，确保小车沿黑线前进，中途不能离开黑线。

新知讲解马达驱动器是一种用于控制电动机的电子设备。它的主要作用是将电源电压转换为电动机所需的电流和电压，并控制电动机的转速和方向。马达驱动器的原理是将直流电源电压转换为交流电压，然后通过控制交流电压的频率和幅值来控制电动机的转速和方向。拓展延伸

新知讲解小车在运动中可能遇到的几种情况：直线行驶、向左转向、向右转向和停止前进。循迹传感器通过感应下方是否有反光来检测地面上的黑线及白色区域。这是利用黑色具有较强的吸光能力的原理，即当看迹模块发射的红外线照射到黑线时，红外线将会被黑线吸收。简单来说就是，白色区域有反光而黑色区域无反光。搭建小车底盘时，有条件的同学也可以使用3D打印机或激光切割机按自己设计的图纸进行加工。注意尽可能减少小车底盘自身的重量。

新知讲解操作指南一、器材准备（1）自己动手制作好小车底盘。（2）准备好控制板、扩展板、马达及其驱动模块、循迹传感器、电源、轮子等，如图所示。(不能直接从Arduino板引脚连接驱动电机，因为这样很可能会造成控制板损坏，所以我们使用马达驱动模块)

新知讲解二、利用仿真环境编写控制程序1.在仿真环境中选定元器件启动Linkboy软件，进入“专家模式”，选定需使用的元器件，如图所示。

新知讲解2.元器件连线按程序提示，把元器件引脚连接到可接的端口，如图所示。

新知讲解3.编写控制程序（1）单击控制器仿真图，在提示窗口中选择“反复执行”命令，添加“反复执行”程序模块，如图所示。

新知讲解（2）设置马达转速。通过前面的分析我们知道，小车的运动会有四种可能，如表所示。根据这四种不同的情况，对左、右两个马达进行相应转速的调整，使小车能够按照指定的线路前进。

新知讲解直线左转右转停止

新知讲解控制程序的说明：为了实现小车沿黑线行驶，并且保持中途不离开黑线，采用两个循迹传感器，面向地面分别布置在小车底部的左、右两侧。两个传感器之间的距离应大于黑线的宽度，确保在小车行驶过程中，两个传感器分别在黑线的左、右两侧。当左、右两个循迹传感器下方都没有黑线时，小车沿直线行驶；

新知讲解若左侧循迹传感器下方出现黑线右侧循迹传感器下方没有黑线时，需要向左转向，左侧电机反向旋转，右侧电机保持正向旋转；向右转向时，右侧电机反向旋转，左侧电机保持正向旋转；如果左、右两个循迹传感器下方同时出现黑线，车停行驶。为保持小车一直沿黑线驶，控制器一遍一遍反复进行循迹工作，所以在控制器“反复执行”事件中添加运动程序代码，如图所示。

新知讲解4.仿真运行，调试程序运行编写好的程序代码，如图所示，观察马达运转情况。如果不能满足需求，则修改程序直至满足需求。

新知讲解三、元器件的物理连接及底盘搭建1.元器件物理连接按照仿真环境的设计动手搭建小车的外观，并将各个物理元器件通过杜邦线实际连接起来，如图所示。

新知讲解小车想要自由运动、完成各种任务，就必须有相当于躯干的执行机构部件。执行机构设计和搭建的基本要求是稳定、牢固，这样才能保证小车能够安全、定地运行。小车的二层支撑板、传感器支架、舵机支架是需要我们使用3D打印机或者激光切割机加工的，这些部件加工完毕后可开始组装搭建。

新知讲解2.底盘搭建参考轮式底盘最常见、最简单的搭建方法是，采用1个万向轮和2个主动轮来驱动小车前后移动和转向。大家也可以根据自己设计的实际情况选择其他方式搭建底盘。（1）底盘是保证小车移动和承载其他执行机构的基本部件。在底盘左、右两侧按要求安装循迹传感器和主动轮。

新知讲解（2）将4支M3*12双通头铜柱(孔径为3毫米、长为1