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第3課高爾夫球手高爾夫球作為一項高雅紳士的運動(如圖31所示)，得到了很多人的喜愛。隨著科技的發展，試想如果有一個高爾夫機器人陪你打高爾夫球，豈不是一件很有意思的事情！

圖31打高爾夫球

課程目標

 了解直流電機的工作原理；

 理解分支結構程序的編程方法；

 掌握按鈕的使用方法。任務描述

 制作一個智能高爾夫機器人，它可以揮桿并擊球，你可以通過一個按鈕控制機器人的揮桿。

動手制作]1. 高爾夫球手手臂制作手臂的制作直接利用直流電機連接十字軸，再連接球桿，球桿的搭建如圖32所示。

圖32機械手臂

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FansMaker使用的電機是直流電機，直流電機是指能將直流電能轉換成機械能，使電機軸可以進行旋轉的電機。如圖33所示，FansMaker電機使用12V直流減速電機，轉速為200r/min。

圖33直流減速電機

2. 電機的安裝(1) 安裝電機與電機底架為了更好地將電機與積木零件安裝到一起，先將電機與電機底架進行安裝，如圖34和圖35所示。用兩個長螺絲釘將電機和電機底架連接起來。

圖34電機底架

圖35電機與底架安裝

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這里注意不要拆掉電機上已有的兩個螺絲，這樣做可能會損壞電機的減速系統。電機上有兩個預留的螺絲口，我們拿兩個新的螺絲固定上即可。電機是通過程序設計實現轉動的，不要用手直接轉動電機，這樣做有可能會損壞電機。

(2) 安裝電機軸連接器電機的D型輸出軸與軸連接器進行安裝，安裝方法是將軸連接器小孔一端連接電機輸出軸并用螺絲固定，如圖36和37所示。

圖36軸連接器和螺絲

圖37電機輸出軸的連接

(3) 連接電機與球桿將軸連接器大孔一端連接樂高十字軸并用螺絲固定，如圖38所示。如果你覺得金屬螺絲會損壞樂高十字軸，也可以使用頂絲或者尼龍螺絲釘代替，如圖39所示。

圖38手臂與軸連接器連接

圖39尼龍螺絲連接

(4) 將手臂連接到高爾夫球機器人的軀干部分用兩根長螺絲將電機與軀干部分進行連接，將螺母擰緊使電機固定在高爾夫機器人身體上，如圖310所示。

圖310手臂與軸連接器連接

3. 安裝電機驅動板

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電機驅動板

FansMaker電機驅動板采用大功率電機專用驅動芯片L298P，可直接驅動直流電機，電機驅動板可以同時控制2個電機M1和M2。如圖311所示。

圖311電機驅動板

1) 電機與電機驅動板的連接利用鱷魚線將電機與電機驅動板相連，一端的金屬線絲連接電機驅動板，另一端的鱷魚夾夾在電機上，如圖312所示。

圖312鱷魚線與電機驅動板連接

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圖313電機驅動板連接

電機驅動板與電機的連接線除了鱷魚線外，還可以使用飛機頭測試線或直接將線焊接到電機上。測試使用電機時，可以使用鱷魚線或飛機頭測試線，如果長時間使用電機不必進行拆卸，可以直接將電線焊接到電機上進行使用，如圖313所示。電機驅動板上M1和M2兩個電機口如何壓緊電線絲呢？這里注意逆時針方向是松，順時針方向是緊。先松開螺絲，放入電線絲，擰緊螺絲就可以了。

2) 電機驅動板與Arduino的連接將電機驅動板直接插到Arduino主控板上，如圖314所示。

圖314電機驅動板的連接

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從圖314中發現在主控板下面有一個金屬板，這是主控板的固定架，利用固定架就可以將主控板固定在樂高積木上面，固定支架使用銅柱與主控板連接。一般情況下，使用2~3個銅柱就可以了。

4. 電池的安裝

圖315鋰電池

Arduino通過USB下載線連接計算機，USB輸入電壓是5V，電機輸出口的電壓在3V左右(由于Arduino主控板的電路設計原因)，如果要直接驅動12V的直流減速電機，你會看到電機的速度非常的慢，不能達到完成任務的要求。因此，我們可以加入外接電源保障控制電路的供電和直流減速電機的正常工作。我們選用7.4V鋰電池進行供電，它在充滿電的情況下電壓是8V左右，如圖315所示。

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鋰電池有兩個連接端口，公頭端口插到電機驅動板上，母頭端口是充電端口，當鋰電池使用一段時間后要進行充電，充電后再使用。為了使用安全，應選擇帶電路保護的鋰電池，不要將這兩個頭連接到一起，防止電池被損壞。

程序設計]1. 控制電機轉動，揮動球桿

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控制電機的接口是10、11、12、13，控制M1電機的是接口10和12，其中12口控制電機方向，10口控制電機轉速； 控制M2電機的是接口11和13，其中13口控制電機方向，11口控制電機轉速。電機方向用HIGH和LOW控制，電機轉速在0~255范圍內設置，255為較大速度，0為停止。

控制電機M1揮桿1s，然后收桿，程序如圖316所示。

圖316控制電機揮桿程序

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電機轉速的控制較大為255，如果設置的數值超出255，實際的數值是對256進行取余。例如設定300，那么取余數得到44，你設定的數值實際是44。

2. 安裝按鈕，編寫程序控制電機的轉動上面的程序可以達到揮桿和收桿的效果，但是循環執行，我們無法控制。為了可以人為地控制揮桿，加上按鈕裝置，如圖317所示。

圖317揮桿按鈕

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按鈕

按鈕可以按下和松開，按下時指示燈會亮。我們利用按鈕的按下和松開控制手臂擊打高爾夫球。按鈕也可以看作是傳感器，按下按鈕時，針腳的值返回1，不按按鈕時針腳的返回值為0。

要使用按鈕，我們要先插上傳感器擴展板，如圖318所示。按鈕通過導線連接到數字口3上。

圖318控制電機揮桿程序

加上按鈕后的程序設計如圖319所示。

圖319按鈕控制電機揮桿程序

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圖320條件語句

在程序中需要判斷的時候需要用到條件分支語句，如圖320所示。條件滿足，則執行“執行”后面的語句； 條件不滿足，則執行“否則執行”后面的語句。

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條件表達式的結果是邏輯值，條件滿足時結果為真，條件不滿足時結果為假。如果條件表達式是個數值，那么是0時是假，非0時是真。由于按鈕的值只有0和1，因此，我們在條件表達式中直接放上讀取3口針腳值就可以了，如圖321所示。

圖321直接讀取3口針腳值

完成效果高爾夫球手完成效果如圖322所示。

圖322制作的高爾夫球手

我問你答1. 如果電機設置模擬端口速度為900，那它實際的速度應該是多少？

2. 編寫程序的3種程序結構是什么？

知識拓展]舵機

舵機是由直流電機、減速齒輪組、傳感器和控制電路組成的一套自動控制系統，如圖323和圖324所示。通過發送信號輸出旋轉角度。舵機與普通直流電機的區別主要在于： 直流電機是圓周轉動提供動力，而舵機只能在一定角度內轉動，普通直流電機無法反饋轉動的角度信息，而舵機則可以。

圖323各種舵機

圖324舵機包含的零件