8. Robit扩展板#

8.1. 简介#

Robit是一款基于micro:bit的智能小车主板，它能完全兼容mBot的车架与传感器，除了继承了mBot上简单方便的RJ25接线端口、电机接口和传感器之外，我们还扩展4路直流电机接口、2路步进电机接口（步进电机接口与直流电机接口复用），8路PWM信号输出接口，可以驱动舵机等PWM信号驱动的设备，板载10路G-5V-S数字信号OCTOPUS电子积木接口，4路G-5V-S模拟信号OCTOPUS电子积木接口。Robit除了可以实现所有mBot的基本功能，还能扩展更多的传感器、电机、舵机、步进电机等。

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8.2. 特性#

  • 完全兼容mBot的车架与传感器。

  • 支持4路直流电机驱动，2路步进电机驱动。

  • 8路PWM信号输出接口。

  • 扩展出10路G-5V-S数字信号OCTOPUS电子积木接口。

  • 扩展出4路G-5V-S模拟信号OCTOPUS电子积木接口。

  • 集成蜂鸣器、光敏传感器、彩虹LED、红外发射、红外接收等常用功能。

8.3. 参数#

  • 直流电源供电输入电压：DC 3.7-6V

  • 锂电池供电输入电压：DC 3.7-4.2V

  • USB充电电流：500mA

  • 可扩展模拟IO口数量：4

  • 可扩展的数字IO口数量：10

  • 舵机接口数量：8

  • 直流电机驱动：4路

  • 步进电机驱动：2路

  • 可编程LED灯珠数：2颗

  • 无源蜂鸣器：支持

  • 光敏传感器：支持

  • 红外接收：支持

  • 红外发射：支持

  • 尺寸:90mm X 74mm

  • 净重:46g

外形与安装定位尺寸#

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8.4. 引脚接口框图#

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8.5. 主要功能模块介绍#

RJ25接口#

../_images/Robit_04.png

robit有4组RJ25接口，每个RJ25接口包含6个出点，分别对应了电源、两个IO口与IIC接口，兼容mBot部分传感器。
J1的6个触点分别对应micro:bit的SCL(P19)、SDA(P20)、GND、5V、P13、P14。
J2的6个触点分别对应micro:bit的SCL(P19)、SDA(P20)、GND、5V、P15、P16。
J3的6个触点分别对应micro:bit的SCL(P19)、SDA(P20)、GND、5V、P1、P2，支持5V的模拟输入传感器。
J4的6个触点分别对应micro:bit的SCL(P19)、SDA(P20)、GND、5V、P3、P4，支持5V的模拟输入传感器。

GVS标准电子积木接口#

../_images/Robit_05.png

micro:bit的IO口除了引出至RJ25接口外，还以GVS的形式引出，支持5V的器件，其中P1、P2、P3、P4支持5V的模拟输入传感器。

GVS标准舵机接口#

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S0~S7，最多可同时接入8路舵机。该接口从PCA9685芯片引出，通过micro:bit的IIC接口扩展而来，不占用普通I/O口。

直流电机接口#

../_images/Robit_07.png

M1~M4，最多可同时接入4路直流电机。电机通过PCA9685芯片进行PWM控制，该芯片使用micro:bit的IIC接口，不占用普通I/O口。

步进电机接口#

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STEP1与STEP2，最多可同时接入两路28BYJ-48-5V步进电机。

蜂鸣器#

../_images/Robit_09.png

板载蜂鸣器，连接在micro:bit的P0口。

光线传感器#

../_images/Robit_10.png

板载光线传感器，连接在micro:bit的P10口。

红外发射管#

../_images/Robit_11.png

板载红外发射管，连接在micro:bit的P6口。

红外接收管#

../_images/Robit_12.png

板载红外接收管，连接在micro:bit的P8口。

彩虹LED#

../_images/Robit_13.png

板载两颗彩虹LED，连接在micro:bit的P12。

DC电源接口#

../_images/Robit_14.png

DC电源接口，可支持3.7V~4.2V直流电源，通常接入4节AAA电池盒。

锂电池接口#

../_images/Robit_15.png

锂电池接口，可支持3.7V~4.2V锂电池。

锂电池电量指示灯#

../_images/Robit_16.png

锂电池电量指示灯，为闪烁状态，满电为4格电，闪烁一次表示1格电，满电为连续闪烁4次。

USB充电接口#

../_images/Robit_17.png

该USB接口仅用于为锂电池充电，不支持数据传输，充电电流为500mA。

8.6. 快速上手#

硬件连接#

将robit固定在mbot小车上；
将左轮电机接入M1口，将右轮电机接入M2口；
连接好后如图所示：
../_images/Robit_18.jpg

软件编程#

打开makecode，搜索关键词robit添加robit package。

../_images/Robit_19.png

编写程序，让robit小车先前进3秒，再后退3秒，往返运行，详细代码如下：

microbitExtensionModule/images/Robit_29.png

程序代码链接：https://makecode.microbit.org/_aXVAyx3dm585

你也能通过下列窗口直接下载代码：

结果#

robit小车先前进3秒，再后退3秒，往返运行。

8.7. 案例01 超声波测距#

目的#

  • 了解什么是超声波，如何用超声波测距。

  • 使用Robit主板控制的mBot迷你小车上的超声波模块来测距。

使用材料#

  • 1 x Robit智能小车主板

  • 1 x Mbot Car

背景知识#

什么是超声波#

超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，它的方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。超声波因其频率下限大于人的听觉上限而得名。

超声波测距原理#

超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。根据接收器接到超声波时的时间计算距离，与雷达测距原理相似。

../_images/Robit_30.jpg

硬件连接图#

如图所示，将超声波模块与Robit主板J1口使用RJ25接线链接

../_images/Robit_31.png ../_images/Robit_32.jpg

软件#

微软makecode

编程#

步骤 1#

在MakeCode的代码抽屉中点击Advanced，查看更多代码选项。

../_images/Robit_33.png

为了给超声波模块编程，我们需要添加一个代码库。在代码抽屉底部找到“Add Package”，并点击它。这时会弹出一个对话框。搜索Robit，然后点击下载这个代码库。

../_images/Robit_19.png

注意：如果你得到一个提示说一些代码库因为不兼容的原因将被删除，你可以根据提示继续操作，或者在项目菜单栏里面新建一个项目。

步骤 2#

在Basic中拖出一个forever积木块，在其中插入show number积木块。

在Robit中拖出Ultrasonic pin积木块，选择J1(P13,P14)。这条语句作用为读取超声波模块返回参数。 ../_images/Robit_34.png

程序#

请参考程序连接：https://makecode.microbit.org/_3ktFD2gabF7J

你也可以通过以下网页直接下载程序。

注意： 该超声波模块检测的最大距离大约为400cm。

现象#

超声波模块会实时返回距离，并且显示在Micro:bit的5X5点阵上，距离单位为厘米CM。

../_images/Robit_35.jpg

思考#

超声波测距显示距离为0有几种情况？

8.8. 案例02 超声波避障#

目的#

使用Robit主板控制mBot迷你小车实现避障功能。

使用材料#

  • 1 x Robit智能小车主板

  • 1 x Mbot Car

知识提要#

在上一节：超声波测距中我们实现了使用超声波模块实时检测距离，在本节教程中，我们使用超声波模块实现mBot迷你小车的避障功能。

硬件连接#

将左轮电机接入M1端口，右轮电机接入M2端口，超声波模块如上节教程一样接入J1端口。

../_images/Robit_07.png

../_images/Robit_32.jpg

软件#

微软makecode

编程#

步骤 1#

在MakeCode的代码抽屉中点击Advanced，查看更多代码选项。

../_images/Robit_33.png

为了给超声波模块编程，我们需要添加一个代码库。在代码抽屉底部找到“Add Package”，并点击它。这时会弹出一个对话框。搜索Robit，然后点击下载这个代码库。

../_images/Robit_19.png

注意：如果你得到一个提示说一些代码库因为不兼容的原因将被删除，你可以根据提示继续操作，或者在项目菜单栏里面新建一个项目。

步骤 2#

程序初始化时，定义了一个away变量，用来表示检测到障碍物的距离，并将它置为0。

设置左轮电机M1、右轮电机M2速度均为20。

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步骤3#

创建一个forever循环，实时的从J1口读取超声波模块返回的数据，并且赋值给away。

../_images/Robit_37.png

防撞停车#

当检测距离(away)距离小于8cm时，停车，暂停300ms后，设置M1，M2为负数实现倒车，延时600ms。

../_images/Robit_38.png

转向避障#

当检测距离(away)距离小于15cm时，生成一个0到100的随机数。

当随机数小于50的时候M1电机赋负值，左轮倒转完成左转。

当随机数大于50的时候M2电机赋负值，右轮倒转完成左转。

../_images/Robit_39.png

如果检测距离(away)大于10cm而且不等于0，设置M1和M2速度20前进。

../_images/Robit_40.png

参考程序#

参考程序连接：https://makecode.microbit.org/_X2g8PfeebXqv

你也可以通过下方网页直接下载程序。

注意： 设置速度过低时会造成电机运转不正常。

现象#

mBot小车在检测到障碍物距离还有20cm时自动转向，转向后如距离障碍物太近自动倒车。

思考#

为什么在防撞停车中要判断距离是否为0？

常见问题#

问：为什么开启5X5点阵屏后，会导致无法避障？

答：LED点阵显示会严重拖慢程序运行速度，导致小车检测障碍物不及时，要使程序流畅运行，建议禁用5x5显示屏。

8.9. 案例03 永不坠落的小车#

目的#

  • 了解巡迹模块，认识巡迹模块。

  • 使用Robit主板控制的mBot迷你小车上的巡迹模块实现边缘检测。

使用材料#

  • 1 x Robit智能小车主板

  • 1 x Mbot Car

背景知识#

巡迹模块原理#

  • 该巡迹模块使用的为红外线传感器,模块由一个发射端和一个接收端组成，发射端发射红外线由地面反射回来由接收端接收。

  • 遇到黑色地面或者其他吸收红外光材质的物品时，接收端无法接收到红外线，巡迹模块返回1。

../_images/Robit_41.jpg

硬件连接图#

如上节所示将左右轮电机介入M1，M2端口。 如图所示，将巡迹与Robit主板J2口使用RJ25接线连接。

../_images/Robit_04.png

../_images/Robit_42.jpg

../_images/Robit_43.jpg

软件#

微软makecode

编程#

步骤 1#

在MakeCode的代码抽屉中点击Advanced，查看更多代码选项。

../_images/Robit_33.png

为了给超声波模块编程，我们需要添加一个代码库。在代码抽屉底部找到“Add Package”，并点击它。这时会弹出一个对话框。搜索Robit，然后点击下载这个代码库。

../_images/Robit_19.png

注意：如果你得到一个提示说一些代码库因为不兼容的原因将被删除，你可以根据提示继续操作，或者在项目菜单栏里面新建一个项目。

步骤 2#

在开机启动时初始化巡迹模块端口为J2(P15,P16)，设置左右轮电机到M1，M2端口速度为15。

../_images/Robit_44.png

设置左右两个红外线传感器的返回值变量Left和right，读取左右红外线传感器的返回参数。

../_images/Robit_45.png

如果左右红外线中至少有一个没收到反馈(检测到边缘)，设置左右电机速度为负数倒车。 随机生成一个0到100的数，如果小于50，停止电机M1完成右转向，如果大于50，停止电机M2完成左转向。

../_images/Robit_46.png

如果左右红外线传感器均未检测到，设置左右电机速度为15继续前进。

../_images/Robit_47.png

程序#

请参考程序连接：https://makecode.microbit.org/_1mCg9TgVxJ5K

你也可以通过以下网页直接下载程序。

注意： 可吸收红外光物体均视为黑线。

现象#

mBot小车会检测到桌面边缘后退防止掉落。

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8.10. 案例04 巡线#

目的#

  • 使用Robit主板控制的mBot迷你小车上的巡迹模块实现沿线跑圈。

使用材料#

  • 1 x Robit智能小车主板

  • 1 x Mbot Car

硬件连接图#

如上节所示将左右轮电机介入M1，M2端口。 如图所示，将巡迹与Robit主板J2口使用RJ25接线连接。

../_images/Robit_04.png

../_images/Robit_42.jpg

../_images/Robit_43.jpg

软件#

微软makecode

编程#

步骤 1#

在MakeCode的代码抽屉中点击Advanced，查看更多代码选项。

../_images/Robit_33.png

为了给超声波模块编程，我们需要添加一个代码库。在代码抽屉底部找到“Add Package”，并点击它。这时会弹出一个对话框。搜索Robit，然后点击下载这个代码库。

../_images/Robit_19.png

注意：如果你得到一个提示说一些代码库因为不兼容的原因将被删除，你可以根据提示继续操作，或者在项目菜单栏里面新建一个项目。

步骤 2#

在开机启动时初始化巡迹模块端口为J2(P15,P16)，设置左右轮电机到M1，M2端口速度为15。

../_images/Robit_44.png

设置左右两个红外线传感器的返回值变量Left和right，读取左右红外线传感器的返回参数。

../_images/8Ez3dTm.png

如果右侧红外线传感器检测到脱离黑线，设置左轮速度为5右轮速度为25，向左转。之后设置一个循环，检测小车是否回归到黑线，如果没有就继续向左转直到回到黑线。

../_images/Robit_50.png

如果左侧红外线传感器检测到脱离黑线，同理向右转回归黑线。

../_images/Robit_51.png

程序#

请参考程序连接：https://makecode.microbit.org/_9WECsHJmpDxM

你也可以通过以下网页直接下载程序。

--- **注意：** 可吸收红外光物体均视为黑线。

结论#

mBot小车会沿着预定画好的黑线前进。

../_images/Robit_52.gif

8.11. 案例05 倒车报警#

目的#

  • 使用Robit主板控制mBot迷你小车实现倒车报警功能。

使用材料#

  • 1 x Robit智能小车主板

  • 1 x Mbot Car

背景知识#

蜂鸣器#

  • 蜂鸣器是一种发声器件，它由振动装置和谐振装置组成。按照控制方式分类，可把蜂鸣器又分为有源型与无源型。

  • 有源型蜂鸣器的工作发声原理是：蜂鸣器内部集成振荡系统与放大取样电路，当有直流电源通过蜂鸣器时会使谐振装置产生声音信号，有源型蜂鸣器的工作发声原理图如下：

../_images/Robit_53.jpg

  • 无源型蜂鸣器的工作发声原理是：方波信号输入谐振装置转换为声音信号输出，无源型蜂鸣器的工作发声原理图如下：

../_images/Robit_54.jpg

**注意：**本次实验，我们使用的是无源蜂鸣器。

教程目的#

  • 在超声波避障中我们实现了使用超声波模块实时检测障碍物，在本节教程中，我们使用超声波模块和蜂鸣器模块实现mBot迷你小车带有声音提醒的倒车雷达功能。

硬件连接#

将左轮电机接入M1端口，右轮电机接入M2端口。

../_images/Robit_55.png

超声波模块接入J1端口，本案例我们需要实现倒车雷达的功能，所以需要把超声波模块安装在小车尾部。

../_images/Robit_56.jpg

蜂鸣器所处位置如图所示，接入Micro:Bit的P0端口。

../_images/Robit_57.png

软件#

微软makecode

编程#

步骤 1#

在MakeCode的代码抽屉中点击Advanced，查看更多代码选项。

../_images/Robit_33.png

为了给超声波模块编程，我们需要添加一个代码库。在代码抽屉底部找到“Add Package”，并点击它。这时会弹出一个对话框。搜索Robit，然后点击下载这个代码库。

../_images/Robit_19.png

注意：如果你得到一个提示说一些代码库因为不兼容的原因将被删除，你可以根据提示继续操作，或者在项目菜单栏里面新建一个项目。

步骤 2#

开机初始化设置距离变量为away，设置蜂鸣器频率为400Hz，设置左右轮电机分别为M1，M2端口速度为-30。

../_images/Robit_58.png

步骤3#

创建一个forever循环，接收超声波模块返回的数据存入away变量。

如果小车距离墙面是否小于10cm，蜂鸣器长鸣，同时两侧电机都停止。

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如果小车距离墙面大于10cm且小于50cm，蜂鸣器以1/2节拍蜂鸣，同时设置电机转速为-15。

../_images/TaSRDb9.png

如果小车距离墙面大于50cm，蜂鸣器以4节拍蜂鸣，同时设置电机转速为-30。

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参考程序#

参考程序连接：https://makecode.microbit.org/_gFiciE4PLF37

你也可以通过下方网页直接下载程序。

--- **注意：** 设置速度过低时会造成电机运转不正常。

现象#

mBot小车在检测到墙面距离大于50cm，蜂鸣器以4节拍蜂鸣，电机全速。

小于50cm大于10cm时，蜂鸣器以1/2节拍蜂鸣，电机速度降低一半慢速前进。

小于10cm，蜂鸣器长鸣，电机停止。

思考#

为什么在停车中要判断距离是否为0？

常见问题#

问：为什么开启5X5点阵屏后，会导致无法避障？

答：LED点阵显示会严重拖慢程序运行速度，导致小车检测障碍物不及时，要使程序流畅运行，建议禁用5x5显示屏。