EV3进阶教案24节附程序.docx
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1、1、回到原点学习目标1、学习使用移动转向移动槽模块模块2、学习使用数据传输线3、学习移动转向和移动槽模块的作用和区别关键词移动转向 自转 角度圈数所需材料EV3 套装 电脑课前准备联系联系参考思路:汽车什么情况下会转弯?汽车转弯的时候两个轮子转动的速度一样吗?怎样可以让汽车转 弯?汽车转弯的简单介绍 我们今天要做的汽车不但要让它转弯,还要让它转弯后能精确的回到原点建构搭建主体展示图搭建细节图:万向轮以及车轮的安装固定支撑结构 编程目标启动程序,使用移动转向模块驱动基座移动转向回到原点程序参考 (程序过于简单,可以使用数据传输连接线和变量常亮模块)完整程序展示如下:程序详解如下:自转回到原点转一
2、个小圈回到原点(一侧轮子静止一侧轮子运行)转一个大圈回到原点反思1、汽车转弯时两个轮子转动的速度一样吗?2、怎样实现洗车自转,转小弯,转大弯的呢?延续1、移动转向模块通过调节圈数来精确的回到原点,可以调节时间或者电机旋转角度,同样实现精 确停止让小车回到原点2、使用移动槽模块代替移动转向模块实现精确停止回到原点(参考程序如下)效果评价知识点:1 汽车移动转向轮子转动速度不同、2 移动转向模块的学习使用、3 移动槽模 块的学习使用。难点:反复调整移动转向和移动槽模块具体参数实现精确停止回到原点。2、计数器学习目标1、学习变量的使用2、运算模块的应用关键词触碰传感器变量 运算模块所需材料EV3 套
3、装 电脑课前准备计数器的简单介绍:计数是一种最简单基本的运算,计数器就是实现这种运算的逻辑电路,计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数,以实现测量、计数和控制的功能。联系1. 同学们在生活中见过计数器没有?围棋或象棋比赛中记录下棋的步数的(下一步按一下)2. 计数器是用来干什么的?计数是一种最简单基本的运算,计数器就是实现这种运算的逻辑电路, 计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数,以实现测量、计数和控制的功能,同时兼有分 频功能,计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成,计数单元则由一系列具有存储信息功能的 各类触发器构成,这些触发器有RS 触发器、T 触发器、D 触发器及JK
4、 触发器等。计数器在数字系 统中应用广泛,如在电子计算机的控制器中对指令地址进行计数,以便顺序取出下一条指令,在运算 器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数,又如在数字仪器中对脉冲的计数等等。计数器可以用 来显示产品的工作状态,一般来说主要是用来表示产品已经完成了多少份的折页配页工作。它主要 的指标在于计数器的位数,常见的有3 位和4 位的。很显然,3 位数的计数器最大可以显示到999, 4 位数的最大可以显示到9999。3. 计数器在生活中的应用有哪些?计数器工作的最基本的原理就是对某物件进行自动计数,实现统 计数据的收集。在实际生产生活中具有广泛的应用。1 . 在工业生产中的应用在工业生
5、产中,常常需要自动统计产品数量,计数器在这里有了它的用 武之地,使用最多的就是数字式电子计数器。数字式电子计数器有直观和计数准确的优点,目前已 经在各种行业中普遍使用。数字式电子计数器有多种计数触发方式,它是由实际使用条件和环境决定的,通常分为接触式计数器和非接触式计数器两种,其中非接触式的光电计数器使用最为广泛。 光电计数器采用光电传感器构成的光电门实现对通过光电门的物体进行计数,通过实时监控能够有效 地控制工业生产中生产流水线的包装数量,实现自动化控制,节省劳动力,高效地完成任务。因为光电 计数器有着无比的优越性,从而被广泛应用于工业生产中。2 . 在数字系统中的应用 计数器是典型的时序逻
6、辑电路,也是数字系统中使用最多的时序逻辑 电路器件。利用计数器对脉冲进行分频或计数,可以实现测量、运算、定时控制等功能。计数器在数 字系统中应用广泛。如电子计算机的控制器中对指令地址进行计数,以便顺序取出下一条指令;在 运算器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数;又比如在数字仪器中对脉冲的计数等等。 计 数器可以用来显示产品的工作状态,一般来说主要是用来表示产品已经完成了多少份的折页配页工 作。它主要的指标在于计数器的位数,常见的有3 位和4 位的。很显然,3 位数的计数器最大可以 显示到999,4 位数的最大可以显示到9999。计数器不仅能用于对时钟脉冲计数,还可以用于分频、 定时、产生节
7、拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算等。 除了计数功能外,计数器产品还有一些附 加功能,如异步复位、预置数(注意,有同步预置数和异步预置数两种。前者受时钟脉冲控制,后 者不受时钟脉冲控制)、保持(注意,有保持进位和不保持进位两种)。计数器还可以被用作顺序脉 冲发生器。3 在交通信号控制中的应用,目前有一种计数器被广泛运用于控制交通信号灯,它就是中规模 集成电路4 位二进制加法计数器74LS161.它可以被利用来对脉冲进行计数,进而对交通灯进行定 时控制,可以实现结构简单、稳定可靠、经济适用的定时控制功能4 在切纸机械定位控制中的应用 切纸机械是印刷和包装行业最常用的设备之一。切纸机完成 的最基本动
8、作是把待裁切的材料送到指定位置,然后进行裁切,它控制的核心是一个单轴定位控制。 实现推进定位系统是利用单片机控制的。控制的过程大致如此:当接收编码器的脉冲信号达到设定 的值后,单片机系统输出信号,断开进给电机的接触器,同时电磁离合制动器的离合就分离开来, 刹车开始起作用来消除推进系统的惯性,这样就能实现精确定位。由于设备的单片机控制系统使用 一段时间后就容易老化,会造成定位不准确,切纸动作紊乱,不能正常生产的现象。后来,通过改 良,使用PLC 的高速计数器功能结合变频器的多段速功能实现定位控制,并利用HMI(人机界面 Human Machine Interface)进行裁切参数设定和完成一些手
9、动动作,这样就能很好地解决定位不准 的问题建构搭建主体展示图编程目标按一下触碰传感器,EV3显示屏上显示按的次数程序参考完整程序展示如下程序详解如下此程序对按压触动传感器的次数进行计数,并在 EV3 显示屏上显示计数,它使用名为“Presses”的 数字变量跟踪按压触动传感器的次数。“写入”模式中的变量模块在程序开始时将“Presses”的初始值设置为 0,在循环中,程序在每 次触动传感器受到碰撞时将变量中储存的值加 1,实现方式是使用“读取”模式中的变量模块获取 当前值,使用数学模块和数据线加 1,然后使用“写入”模式中的变量模块将结果写入回变量,最 后,使用另一个“读取”模式中的变量模块获
10、取当前值并进行显示。反思1 .循环模块在整个程序中起到什么作用2 .黄色的数据线主要用于哪些数据?(数字?文本?)延续能不能用别的编程方法达到同样的目的?将触碰传感器循环的次数当做显示输出在 EV3 的显示屏上,由于第一次程序运行不算循环,所以在 程序里面要加一个运算模块效果评价本节课带领小朋友认识了计数器以及计数器在生产生活当中的作用。这节课的搭建较为简单,但是编 程比较难。主要带小朋友认识了“变量”的概念(通过“变量”模块)和运算模块,最后通过每个 模块的逻辑排列实现了计数器的按压计数功能。重点:变量模块的使用,运算模块的使用。数据线的使用难点:变量的理解,变量模块中“读取”和“写入”的理
11、解和运用3、距离探测器学习目标1、学习超声波传感器的搭建固定。2、学习使用 xy 轴建立坐标画图。3、学习使用运算模块。关键词长度 超声波传感器 X、Y 轴所需材料EV3 套装 电脑课前准备可见b边的长度的估算取决于手臂长度与两限距离W (远处U标物)2 m回归反射型扩散反射型2OOmm1 6Omm长度的测量方法:拇指目测法、直尺测距、声吶测距、光学测距联系课程背景:距离测量是指测量地面上两点连线长度的工作。通常需要测定的是水平距离,即两点连线投影在 某水准面上的长度。它是确定地面点的平面位置的要素之一。是测量工作中最基本的任务之一。通 常需要测定的是水平距离,即两点连线投影在某水准面上的长度
12、。在三角测量、导线测量、地形测量和工程测量等工作中都需要进行距离测量。距离测量的精度 用相对误差(相对精度)表示。即距离测量的误差同该距离长度的比值,用分子为 1 的公式 1/n 表 示。比值越小,距离测量的精度越高。距离测量常用的方法有量尺量距、视距测量、视差法测距和电 磁波测距等。联系参考思路:同学们,你们知道自己有多高吗?是通过什么工具测量的身高数据?除了尺以外,还有其他的 方法测量长度吗?其实在古代,没有直尺的时候,人们有一种很简单的测距离的方法,叫拇指测距法。这种方法 可以利用左右眼和手臂来测量远处物体到手臂的距离。到了现代,我们有很多测量长度的工具,例如用声呐测量长度的声呐测距仪,
13、利用激光测量长 度的激光测距仪。今天,我们搭建一个超声波测距仪,它利用的就是超声波传感器来进行测量。建构搭建主体展示图(水晶头线记得插在 1、2、3、4 任意接口上)搭建细节图:编程目标启动程序后,屏幕上会显示波形图。超声波传感器测量的距离越远,波形图的波峰越高。如果 距离稳定不变的持续一段时间,则波形图上会显示一条直线。程序参考完整程序展示如下:程序详解如下:1、EV3主机有液晶显示屏,在本次课程中,需要使用显示屏显示波形图。但需要知道的是:显示坐标许多显示模块模式使用X和Y坐标指定要绘制项目的位置.坐标指定EV3程序块显示屏上的像素位置.位置(0, 0)处于显示屏左上角,如 下图所示.显示
14、屏为178像素宽,128像素育.X坐标值范围从显示屏左侧的0到右侧的177. Y坐标值范围从顶部的0到底部的127.也就是说,在需要显示屏显示波形图的时候,我们需要考虑它的最大显示范围能否容纳所记录的数 据。2、 显示屏Y轴的显示范围和所记录的数据。Y轴用来显示波的大小,而超声波传感器最多可以测量到255cm的距离,Y轴的最大显示范围也就127 的距离,所以我们需要用“数据操作”区域中的“数学”模块对超声波传感器收集到的距离数值进行 比例缩小。可以很轻松地算出,255与127的缩小比例应该是0.5。所以我们将“超声波传感器”模块 中的输出连接到“数学”模块中“乘法”的a端口,然后设定b端口的乘
15、数比例为0.5,最终将=端口 的数值连接到“显示”模块中的Y轴端口。这样,程序就会将超声波传感器收集到的数据乘以0.5 后, 反映在显示屏的Y轴上了。注意,超声波传感器与EV3主机连接的端口数字要与模块中右上角的连接数字一致。而且,“显示”模块中,波形图是由一个个连续的点组成的波形图,显示设定应该是“形状点”。并且 要注意调节“清除屏幕真/假”,改为“假”。不然这个模块会即时清除屏幕,导致连续的点被即时清除, 形成不了所需的波形图。3、 显示屏X轴的显示范围和所记录的数据。X轴用来记录随着时间的推移而发生的波形变化。而X轴的上限是177,我们可以使用“循环”模块 来进行数据的记录。将“循环”模
16、块改为计数模式,然后写上数据178,然后将“循环”模块的输出 端口与“显示”模块的X轴端口连接。注意:EV3处理数据的速度是极快的,只是单纯地计算循环178次的话,也就是一瞬间的事情。要想 使所有的数据成为波形显示在X轴上,则可以使用“等待-时间”模块来帮助延缓处理速度。而人眼 成像的时间间隔大约是0.05秒,所以“等待”模块的数值可以设定为0.05秒,这样,就可以成功地在 显示屏上显示出波形图了。4、 完善程序,处理细节。在进入程序的时候,我们需要清除屏幕上的所有信息,留出整块屏幕的空白来显示波形图,所以在 播放键后的第一个模块就是“显示”模块,然后选择“文本-像素”右上角是所显示的像素图案
17、, 删掉所有像素显示信息,就会清除屏幕,留出空白了。I Qg J注意:要想显示连续不断的波形图,我们需要每次完成178个循环后都进行一次清屏,然后不断循 环“178次循环后清屏”这个步骤,所以添加了“显示”模块和无限循环模块。【5】编程进阶。如果要想调节波形图,使其显示方式与原来颠倒,也就是原来的波峰变成波谷,应该如何处理 Y轴的记录数据呢?请尝试。注意:所记录的数据需要先缩小,再进行减法运算,然后取绝对值,这样就能够显示在Y轴上了。反思1、为什么不能直接把超声波传感器的输出端口连接到“显示”模块的Y轴端口?2、为什么X轴的计数循环要算成178次而不是177次?3、显示屏上的波峰和波谷各代表什
18、么意思?从波峰连续变化到波谷表示什么意思?从波谷到波峰 变化呢?延续1、如要颠倒波峰和波谷,与什么轴的数据处理有关?在编程中应该怎么处理数据才能颠倒? 2、探测仪在同一个位置进行距离测量,由桌角到桌面以及天花板的距离变化反映到波形图上应该 是怎样的?如果波形图颠倒过来,又是什么过程?请描述一遍。效果评价本节课我们对长度的测量进行了介绍和讲解,学员们通过超声波传感器对距离进行测量。测量 的数值并不大,但是掌握本节课的程序并以此类推,相信再远的距离和再奇异的波形图也难不倒我们 的学员了。重点 X 轴和 Y 轴的坐标系的建立。X 轴和Y 轴的坐标范围和对所记录的数据的处理;对波形图的波峰和波谷的理解
19、,并对波形图进行现场距离分析。难点对波形图的 X 轴和Y 轴的理解在编程的过程中,X 轴和 Y 轴的数据确定需要对波形图有充分的理解。到底超声波传感器 收集的是哪一个轴的数据,以及如何使该数据能够被波形图表现出来,这些都需要学员对 EV3 程序 和波形图有着强烈的理解力和敏感度才能融会贯通。4、蜘蛛机器人学习目标1、学习蜘蛛形态结构搭建2、学习“等待按钮”模块对蜘蛛机器人进行线控3、实现蜘蛛机器人前行后退关键词曲柄连杆 惰齿轮的传递运动作用 按压运行模块 等待松开停止模块所需材料EV3 套装 电脑课前准备蜘蛛机器人结构的简单介绍:八只节肢,行走方式模拟,象形搭建联系课程背景:蜘蛛属于节肢动物,
20、蜘蛛为食肉性动物,食性广,其食物大多数为昆虫或其他节肢 动物,有时能捕食到比其本身大几倍的动物,如南美的捕鸟蛛,它有时捕食小鸟、鼠类等。但蜘蛛口 无上颚,不直接吞食固定食物。当用网捕获猎物后,先以螯肢内的毒腺分泌毒液注入捕获猎物体内将 其杀死,由中肠分泌的消化酶灌注在被螯肢撕碎的捕获物的组织中,很快将其分解为液汁,然后吸进 消化道内。同学们你们最害怕的动物是什么,它们有什么厉害的地方?有的同学怕的是动物的牙齿,有的同 学怕的是动物的毛发,这两部分组合起来就是很恐怖的蜘蛛。那么蜘蛛的身体结构主要分为:两侧对 称数量的肢体,中间存储毒液的身体,头部及牙齿。我们今天就做出一个蜘蛛机器人来,看它恐怖恐
21、 怖。建构搭建主体展示图(水晶头线从后面绕)搭建细节图:从电机做出蜘蛛头部搭建头部细节(牙齿与眼睛)注意:两侧齿轮的安装1.保证每个24 齿轮孔位角度一直2.两侧齿轮上厚连杆固定的位置要一上一下编程目标实现蜘蛛机器人按键线控功能,前进与后退两个部分。按住前进键,实现前行,松开后停止运动。 按住后退键,实现后退,松开后停止运动。进阶程序实现:左键/右键加速运动。程序参考完整程序展示如下:程序详解如下:5、开始 +程序块按钮等待模块(设置4号按钮)+大型电机运转(选择开启,功率可调,选择-50, 保证蜘蛛前行)6、 加入松开按钮停止电机转动模块:程序块按钮等待(4号按钮)状态设置为0(松开)+电机
22、停 止转动7、 加入循环模块,“前进”完整程序如下:0f5 WJ J Q 卜。 GgJHJ,I ; X 88、 同理,“后退”程序如下,需要修改部分:程序块按钮修改为5,电机功率改为正反思1、为什么按下按钮蜘蛛就会前进或者后退,松开按钮就会停止?2、改变按钮的触碰方式会有什么变化?3、怎么实现蜘蛛前进和后退的?延续跳出循环进入高功率如何实现蜘蛛机器人前进加速和后退加速的功能,提示:加入左右程序块按钮,程序。参考程序如下:1.等待程序块1号按钮+跳出01循环进入高功率状态(功率可调,设置为-100)Q1堂4Ln-IO2.总程序如下:加速程序末尾加入等待模块,回到01/02循环效果评价本节课我们对
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- EV3 进阶 教案 24 程序
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