【ardunio】青少年机器人四级实操代码(2023年9月)
目录
一、题目
（一）试题原题
（二）试题解读
1、欢迎区和欢送区范围
（1）符合习惯
（2）以门为参考点会有不反应区
（3）以门为参考点门里门外不反应区不对称
2、超声波传感器的安装位置
（1）从安装习惯分析
（2）从欢迎区欢送区范围分析
3、机器人反应条件
二、示意图
三、流程图
四、硬件连接
1、舵机
2、超声波
3、LED灯
五、程序
一、题目
（一）试题原题
实操考题(共1题，共100分)
1. 主题：
迎宾机器人
器件：Atmega328P主控板1块，舵机1个，超声波传感器1个，LED灯2个(分别为LED_A和LED_B)及相应辅件。以上模块也可使用分立器件结合面包板搭建。
任务要求：
使用超声波传感器和舵机实现迎宾机器人的眼睛和手的功能。大门位于超声波传感器前方15厘米的位置，在大门内侧设定了欢送区，范围为5-15厘米，在大门外侧设定了欢迎区，范围为15-25厘米。LED_A位于欢送区，LED_B位于欢迎区，舵机则位于大门处，迎宾机器人的主要任务要求如下：
（1）当没有客人进出时，舵机位于90度位置，LED_A和LED_B均熄灭；
（2）当客人经过欢送区时，舵机在30-90度之间循环转动，挥手示意，同时LED_A闪烁，LED_B均熄灭；
（3）当客人经过欢迎区时，舵机在90-150度之间循环转动，挥手示意，同时LED_B闪烁，LED_A均熄灭；
（4）控制程序采用Arduino C/C++代码编写；
（5）未作规定处可自行处理，无明显与事实违背即可。
说明：请考生在考试结束前，按照如下要求提交相关文件。
（1）将程序放在一个文件夹中，压缩为1个“rar或zip”格式文件，并命名为：DJKS4_身份证号，大小5M以下；
（2）将程序文件通过“上传附件”按钮进行上传；
（3） 程序编写过程中不得打开其它示例程序，不得使用图形化软件生成代码，如发现，实操成绩按照0分处理。
参考资料：舵机类库及常用成员函数如下，供参考。
舵机类库：
头文件：Servo.h
类库对象：Servo
成员函数：attach(Pin) //指定引脚的关联引脚
write(angle) //功能是让舵机转动到指定的角度
（二）试题解读
1、欢迎区和欢送区范围
题目中对于欢迎区和欢送区的描述如下：“大门位于超声波传感器前方15厘米的位置，在大门内侧设定了欢送区，范围为5-15厘米，在大门外侧设定了欢迎区，范围为15-25厘米。”
仔细阅读题目，发现欢迎区和欢送区的距离范围没有给参考点，是以门为参考点还是以超声波传感器为参考点？经过分析，我觉得是以超声波传感器为参考点比较合理，原因有以下三点：
（1）符合习惯
因为超声波传感器，就是用来测距的，题目中涉及的距离应该是跟超声波传感器相关的，而且直接给出距离超声波传感器的距离，就不用再去额外计算了。
（2）以门为参考点会有不反应区
如果以门为参考点，那就是门内侧0~5厘米和门外侧0~15厘米是不反应区，设置这个区域似乎没有太大必要。
（3）以门为参考点门里门外不反应区不对称
如果以门为参考点，门里的不反应区长度是5厘米，门外是10厘米，两个区域不对称，也不太合理。
所以，经过以上分析，题目中所说的距离范围应该是指到超声波传感器正前方的距离。
2、超声波传感器的安装位置
题目中只介绍了大门位于超声波传感器前方15厘米，但没说传感器是安在门里还是门外，我们还需要分析一下。
（1）从安装习惯分析
因为普通的超声波传感器模块是没有外壳的，不防水，安在门外，易受潮损坏，而且超声波传感器位置不能太高，安在门里也可以防止人为恶意损坏。
（2）从欢迎区欢送区范围分析
如果安在门外，那么门外区域距离传感器更近，也就是5~15厘米的范围在门外，应该属于欢迎区，与题目的要求矛盾。
所以，经过以上分析，超声波传感器安装位置应该是在门里。
3、机器人反应条件
题目中要求客人经过欢迎区和欢送区时，机器人分别做出不同反应，反应的条件是“经过”，而“经过”还分进门和出门，题目中没有做区分。如果客人在出门时经过欢迎区，是要离开店铺，机器人做出欢迎的反应显然是不合理的；同样如果客人在进门时经过欢送区，是要进店消费，机器人做出欢送的反应也是不合理的。
所以，为了使机器人更加合理实用，本文将“经过”做了合理化区分：进门时经过欢迎区，才做出欢迎的反应；出门时经过欢送区，才做出欢送的反应。
二、示意图
根据以上的分析，画出相关位置示意图如下所示。
三、流程图
对“经过”的合理化区分后的流程图如下所示，注意，灯的闪烁频率是与机器人舵机摆动的频率是一致的，灯的闪烁频率没有单独设置，简化了程序。
四、硬件连接
1、舵机
电源线正极接在VCC上，电源负极接在GND上，信号线接在D12脚。
2、超声波
电源线正极接在VCC上，电源负极接在GND上，Trig信号线接在D3脚，Echo信号线接在D2脚。
3、LED灯
LED_A灯模块用红色，负极接在GND上，正极接在D6脚。
LED_B灯模块用绿色，负极接在GND上，正极接在D7脚。
五、程序
#include
Servo myServo; //声明Servo对象
int distance=0; //声明距离变量，用于存储超声波传感器本次测得障碍物距离
int predistance=0； //声明距离变量，用于存储超声波传感器上一次测得障碍物距离
int angle; //声明舵机角度变量
const int servoPin=12; //设置舵机信号引脚
const int TrigPin=3; //设置Trig信号引脚
const int EchoPin=2; //设置Echo信号引脚
const int LED_A=6; //设置LED_A引脚
const int LED_B=7; //设置LED_B引脚
int delaytime=10; //设置舵机转到延时
boolean In_Or_Out=false; //设置判断进门出门布尔变量，true代表进门，false代表出门
//初始化函数
void setup() {
pinMode(LED_A,OUTPUT); //设置LED_A引脚为输出模式
pinMode(LED_B,OUTPUT); //设置LED_B引脚为输出模式
pinMode(TrigPin,OUTPUT); //设置TrigPin引脚为输出模式
pinMode(EchoPin,INPUT); //设置EchoPin引脚为输入模式
myServo.attach(servoPin); //绑定舵机引脚
myServo.write(90); //初始化舵机旋转到90度
digitalWrite(LED_A,LOW); //初始化LED_A熄灭
digitalWrite(LED_B,LOW); //初始化LED_B熄灭
}
//循环函数
void loop() {
predistance=distance;//存储上一次超声波传感器测得的距离
//以下6行程序作用：读取本次超声波传感器前方障碍物距离
digitalWrite(TrigPin,LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(TrigPin,HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(TrigPin,LOW);
distance=pulseIn(EchoPin,HIGH)/58.0;
if(distance>predistance)
{
In_Or_Out=false;
}
else if(distance=5 && distance<=15) && !In_Or_Out)
{
digitalWrite(LED_B,LOW); //LED_B灯熄灭
digitalWrite(LED_A,HIGH); //LED_A灯点亮
//以下for循环作用：舵机从30度旋转到90度
for(angle=30;angle<=90;angle++)
{
myServo.write(angle);
delay(time);
}
digitalWrite(LED_A,LOW); //LED_A灯熄灭
//以下for循环作用：舵机从90度旋转到30度
for(angle=90;angle>=30;angle--)
{
myServo.write(angle);
delay(time);
}
}
//如果障碍物距离在欢迎区内且进门状态
else if((distance>15 && distance<=25) && In_Or_Out)
{
digitalWrite(LED_A,LOW); //LED_A灯熄灭
digitalWrite(LED_B,HIGH); //LED_B灯点亮
//以下for循环作用：舵机从90度旋转到150度
for(angle=90;iangle<=150;angle++)
{
myServo.write(angle);
delay(time);
}
digitalWrite(LED_B,LOW); //LED_B灯熄灭
//以下for循环作用：舵机从150度旋转到90度
for(angle=150;angle>=90;angle--)
{
myServo.write(angle);
delay(time);
}
}
//如果不符合机器人反应条件
else
{
myServo.write(90);
digitalWrite(LED_A,LOW);
digitalWrite(LED_B,LOW);
}
}