实现小车走迷宫的方法及实地测试

例6.1　自己设计一个迷宫图，通过Modkit编程控制小车行驶的距离、速度和方向，实现小车“走迷宫”的功能。

功能描述：对于给定迷宫图，行驶地图线路的长度、拐弯位置、转弯方向等基本信息就可以通过编程控制电机的运行时间、转动速度和转动方向进行场景重现。主要功能如下：

①直线运行时，当线路长度一定，能够控制小车运行时间；

②直线运行时，当线路长度增加时，能够控制小车不跑偏；

③转弯时，随转弯角度变化，小车实际转弯轨迹同步变化；

④转弯时，尽量减少小车的转弯时间，同时减小运行轨迹的偏离。

1）编程思路

（1）小车调速

根据路程=时间×速度，当路程一定时，要控制小车运行时间就需要控制电机的运行速度。但是电机一但通电运行，在供电电压不变情况下，电机转速是固定的。如何控制电机速度变化呢？实际上，我们可以借鉴“平均速度”的概念来解决这个问题。即对一段给定路程L，可以让电机以正常速度启动运行一段时间，接着停止一段时间，然后又运行一段时间，又停止一段时间，这样不断重复，直到完成。整个路程中，电机正常运行时间总计为Tr，电机停止时间总计为Ts，那么汽车行驶这段路程的平均速度Va为: Va=L/（Tr+Ts）。因此，控制电机启/停时间长度，就可以控制汽车在某一路程中的速度。另外，只要电机启停的时间间隔选择合适，如小于视觉效应时间20 ms，那么小车运行过程将显得平稳。

（2）硬件设置思路

结合小车电路原理图，两个电机的启停控制端已经通过PCB线路连接到单片机的端口，即：电机B1由P0.0控制，电机B2由P0.1控制。由于单片机P0.0/P2.1引脚在图形编程中可以利用已有LED代码块进行更为简洁的编程，实现单片机端口的高低电平操作，所以，在以下编程中，LED的电平控制实际上就是对电机的电平控制。首先配置LED1和LED2硬件模块，LED1代表左轮，LED2代表右轮；然后对LED代码块进行ON/OFF操作，从而控制小车左右电机的启停。

（3）代码块编程思路

根据上述小车调速原理，在代码中引入延时函数，通过改变LED1和LED2的ON/OFF状态延时时间（即小车左右电机的启停时间）来完成小车行驶速度的动态调节，完成迷宫行驶的主要功能。注意：小车停止，即代码块设置LED为ON时，插入的延时函数Delay的时间不要超过1 s；如果小车停止延时过长，可能导致小车行驶不平稳，出现走一会儿停一会儿的尴尬情况！

2）编程实施

基于上述调速、硬件设置和代码编程思路，具体的代码块编程过程如下：(www.xing528.com)

（1）图形编程软件中的硬件设置

打开Modkit，在“Hardware”中拖出两个LED，并根据电路图设置引脚为PIN20、PIN21。

（2）图形编程软件中的块代码编程

切换至“Blocks”编程界面，进行块代码编程，参考代码块程序如图6.31所示。

图6.31　小车行驶特定路径的参考块代码

3）场景搭建与参数优化

利用积木块，设计涵盖测试主要功能的迷宫实地场景，如图6.32所示。

图6.32　迷宫实地场景照片

结合实地场景行驶路径，修改延时函数的时间参数以及电机左右控制LED1/LED2块代码模块的ON/OFF属性值，单击“Play”按钮下载程序到小车单片机上，最后进行实地测试。小车行走迷宫的主要过程如图6.33所示。

图6.33　小车迷宫行走过程图