66 凱斯KSB039之倒車雷達

(2020/06/03)

參與溫教授的計畫，利用micro:bit及擴展板設計5個單元，有關擴展板的選用，首先就想到凱斯KSR039的擴展板，而且是KSB039 IOT 物聯網擴展板，也感謝Grace Chen的資源提供。

小小機器人的專題製作，任務六：倒車雷達

  • 擴展板的使用

一、認識KSB039 IOT 物聯網擴展板

        • IO指撥開關，已規劃使用的 IO 腳位，如下

    • P0 ：蜂鳴器腳位

    • P1 ：麥克風腳位

    • P2 ：滑桿腳位

    • P8 ： UART 接收腳位（對應 UART 插座 TXD 位置）

    • P13 ：超音波 TRIG 腳位 ECHO 腳位 共用腳位

    • P14 ：紅外線控接收腳位

    • P15 ：UART 傳送腳位（對應 UART 插座 RXD 位置）

    • P16 ：RGB LED 腳位

    • 以上應用要指撥開關撥到 ON 才會有作用

  • IO 3 排針腳位：可以接其它模組，黃色排針是 IO腳位，紅色排針是電源腳位，黑色排針是接地腳位

    • 要將 IO 指撥開關的相對應腳位 撥到 OFF 才能使用

    • 設定 5V/3V 準位開關

    • P0、P1、P2 等 3 個腳位，可以直接使用小舵機，或其它類比 IO 模組，亦可以接數位 IO 模組

    • P8、P12、P13、P14、P15、P16 等 6 個腳位，可以接數位 IO 模組

  • 擴展積木

    • IOT相關積木 https://github.com/kaise-ksrobot/pxt-ksrobot-iot

    • 紅外線遙控器積木 https://github.com/kaise-ksrobot/pxt-ksrobot-ir

  • 教學影片

二、超音波測距感應器介紹

  • 認識【超音波測距感應器】

    • 何謂【超音波】：人類的耳朵只能聽到在20Hz至20,000 Hz範圍內的聲音，任何大於20,000 Hz的聲波或振動，已超出人耳可聽到的聲音範圍，即稱為超音波。

    • 不同動物的聽覺頻率範圍（來源：維基百科）：

      • 蝙蝠：1,000～120,000Hz

      • 海豚：2,000～100,000Hz

      • 貓：60～65,000Hz

      • 狗：40～50,000Hz

      • 人：20～20,000Hz

    • 【超音波測距感測器】是由超音波發射器、接收器和控制電路組成。

      • 當它被觸發(Trig)的時候，由發射器對著特定方向，向外發射 40 kHz 超音波，當超音波碰撞到障礙物時，就可以從接收器處接收回音(Echo)。

      • HC-SR04超音波測距感測器

    • 擴展板上留有【超音波測距感應器】的腳位，超音波 TRIG 腳位接到Micro:bit主板的P13腳位上，超音波 ECHO 腳位接到Micro:bit主板的P13腳位上。

    • 請準備【超音波測距感測器】，並接上擴展板上。

  • 擴展【超音波測距感測器】所需的積木 sonar套件

    • 點選進階下方的【擴展】(或右上角【設定】下的【擴展】)

    • 在擴展的搜尋框中輸入sonar，並進行搜尋

    • 點選sonar項目

    • 完成後，就會在上方積木中發現Sonar類積木，並且Sonar內只有一個積木

  • 簡易測量距離，並將距離顯示在屏幕上

    • 作品說明：測量距離，並將距離顯示在屏幕上

    • 程式說明：

  • 裝置供電說明

    • 需要5V電源，【超音波測距感測器】才可以正常運作，所以要使用擴展板的 USB 電源 或 DC 電源來供電。

    • 如果使用的是支援3.3V的【超音波測距感測器】，如HC-SR04P或HC-SR04+，則可使用3V電源

  • 教學影片

三、音效的使用

    • 認識【蜂鳴器】

    • 蜂鳴器是產生聲音的信號裝置。

      • 擴展板上的蜂鳴器接到Micro:bit主板的P0腳位上

      • 是一個類似喇叭的【輸出】裝置

    • 簡易播放音樂

      • 內建的音樂

      • 自己拉音階積木完成一首歌曲

    • 教學影片

四、倒車雷達的實作

    • 現在的車子為了安全起見，在倒退時，只要靠近物體，就會發出嗶嗶的叫聲來警告駕駛，而且越靠近物體，聲音越急促，這是因為車尾裝有【倒車雷達】的裝置。這個單元我們要利用【超音波測距感應器】，做出與倒車雷達相同的功能，是不是很期待呢！

    • 作品說明：

    • 將擴展板想像成一輛車，把超音波測距感測器想像成倒車雷達，並將擴展板移向障礙物

    • 當距離大於50公分時，於屏幕上出現【笑臉】圖案

    • 當距離小於50公分後會開始發出嗶嗶的叫聲，於屏幕上出現【三角形】圖案，當距離越近嗶聲越快速

    • 小於10公分就一直持續嗶叫，並於屏幕上顯示X。

  • 程式說明：

    • 修改前

      • 由於【顯示圖示】積木預設占0.6秒，因此距離變短時的急促聲音效果較不佳

    • 教學影片

    • 修改後

      • 先點選【javaScript】

      • 修改三角形的顯示時間為50ms，如下

    • 教學影片

  • 還有很多是結合｢超音波測距感應器」與「蜂鳴器」應用，如下：

    • 盲人專用杖：把裝置放在拐杖前端，當靠近物體時，就會發出警告聲。

    • 視力保健機一：把裝置掛在頭上眼睛附近，當看書的距離太近時，就會發出警告聲。

    • 視力保健機二：將裝置放在電視前，如果有人離電視太近，就會發出警告聲。

    • 簡易保全系統：將裝置放在書桌上，當我們離開座位時，有人坐到我們的位置時，就會發出警告聲。

    • 同學們，請想一想還能做什麼應用呢？