### 第11课 画地为牢智能车
#### 11.1 项目介绍：
在前面的课程中，我们已经学习了智能车上各个传感器、模块和扩展板的使用方法。今天，我们将把这些知识结合起来，制作一个有趣的“画地为牢”智能车。
什么是“画地为牢”？ 在这个实验中，我们会在地面上用黑色胶带贴出一个封闭的圆圈或方框（就像画了一个牢笼）。智能车的任务是：只要它在白色地面上行驶，就继续前进；一旦它的传感器检测到黑色的边界线，它就会立刻意识到“我碰到墙了”，然后后退并转弯，从而始终被困在这个黑线圈里面，无法逃脱。
#### 11.2 工作原理：
智能车底部安装了三个循迹传感器（左、中、右）。循迹传感器利用红外线的反射原理工作：
- 遇到白色地面：光线反射强，传感器输出低电平（0）。
- 遇到黑色线条：光线被吸收，反射弱，传感器输出高电平（1）。
**控制逻辑如下：**
| 左传感器 | 中传感器 | 右传感器 | 状态判断 | 小车动作|
| :--: | :--: | :--: | :--: | :--: |
| 0 (白) | 0 (白) | 0 (白) |都在白地上，没碰到线| 前进 (PWM 200) |
| 1 (黑) | 任意 | 任意 |左边碰到线 |后退 然后 左转 |
| 任意 |1 (黑)| 任意|中间碰到线| 后退 然后 左转 |
| 任意 | 任意 | 1 (黑) |右边碰到线| 后退 然后 左转 |
#### 11.3 项目组件：
| 组装好的智能车(未插上蓝牙模块) *1 |USB线 *1 | 5号(1.5V)电池 *6（电池自备） |
| --- | --- | --- |
|  | |  |
#### 11.4 接线图：
⚠️ 特别注意：4WD智能车已经组装好了，这里不需要把三路循迹模块和4个电机拆下来又重新组装和接线，这里再次提供接线图，是为了方便您编写代码！
| 三路循迹模块 | 电机驱动扩展板 |
| :--: | :--: |
| S1右侧(R) | D8 |
| S2中间(M) | D7 |
| S3左侧(L) | D11 |
| V | 5V |
| G | G |
| 电机 | 电机驱动扩展板 |
| :--: | :--: |
| 左侧电机（M1） | B2 |
| 左侧电机（M2） | B1 |
| 右侧电机（M3） | A1 |
| 右侧电机（M4） | A2 |
⚠️ **特别注意：**
- 接线时请确保电源断开(拔掉Arduino主控板上的USB线或将电机驱动扩展板上的拨码开关拨到 “**OFF**” 端)，避免短路。
- 电源连接：电池盒电源接到电机驱动扩展板的 BAT 接口（注意正负极不要接反），端口正反面，请勿反插，否则会损坏端口。
- 电池正负极切勿接反，否则可能烧毁电机驱动扩展板。
#### 11.5 示例代码：
⚠️ **重要提示：**
- **上传示例代码前，请务必拔掉蓝牙模块！ 因为蓝牙模块也占用Arduino的串口通信（TX/RX），如果不拔掉，示例代码上传会失败。**
```cpp
/*
keyes 4WD 多功能智能车
课程 11
线路跟踪机器人
http://www.keyes-robot.com
*/
#define L_PIN 11 // 左边传感器引脚
#define M_PIN 7 // 中间传感器引脚
#define R_PIN 8 // 右边传感器引脚
#define MA 2 // 电机M3,M4方向控制引脚
#define PWMA 6 // 电机M3,M4速度控制引脚
#define MB 4 // 电机M1,M2方向控制引脚
#define PWMB 5 // 电机M1,M2速度控制引脚
int lVal, mVal, rVal;
/* 功能：小车前进 */
void advance() {
digitalWrite(MA, HIGH); // 电机A正转
analogWrite(PWMA, 200); // 电机A速度为200
digitalWrite(MB, HIGH); // 电机B正转
analogWrite(PWMB, 200); // 电机B速度为200
}
/* 功能：小车后退 */
void back() {
digitalWrite(MA, LOW); // 电机A反转
analogWrite(PWMA, 200); // 电机A速度为200
digitalWrite(MB, LOW); // 电机B反转
analogWrite(PWMB, 200); // 电机B速度为200
}
/* 功能：小车左转 */
void turnLeft() {
digitalWrite(MA, HIGH); // 电机A正转
analogWrite(PWMA, 200); // 电机A速度为200
digitalWrite(MB, LOW); // 电机B反转
analogWrite(PWMB, 200); // 电机B速度为200
}
/* 功能：小车右转 */
void turnRight() {
digitalWrite(MA, LOW); // 电机A反转
analogWrite(PWMA, 200); // 电机A速度为200
digitalWrite(MB, HIGH); // 电机B正转
analogWrite(PWMB, 200); // 电机B速度为200
}
/* 功能：小车停止 */
void stopCar() {
analogWrite(PWMA, 0); // 电机A速度为0
analogWrite(PWMB, 0); // 电机B速度为0
}
/* 功能：初始化设置 */
void setup() {
Serial.begin(9600); // 设置波特率为9600
pinMode(L_PIN, INPUT); // 循迹传感器引脚配置为输入模式
pinMode(M_PIN, INPUT); // 循迹传感器引脚配置为输入模式
pinMode(R_PIN, INPUT); // 循迹传感器引脚配置为输入模式
pinMode(MA, OUTPUT); // 电机方向控制引脚配置为输出模式
pinMode(PWMA, OUTPUT); // 电机速度控制引脚配置为输出模式
pinMode(MB, OUTPUT); // 电机方向控制引脚配置为输出模式
pinMode(PWMB, OUTPUT); // 电机速度控制引脚配置为输出模式
}
/* 功能：主循环，读取传感器并控制小车动作 */
void loop() {
lVal = digitalRead(L_PIN); // 读取左边传感器的值
mVal = digitalRead(M_PIN); // 读取中间传感器的值
rVal = digitalRead(R_PIN); // 读取右边传感器的值
if (lVal == 0 && mVal == 0 && rVal == 0) { // 当都没有检测到黑线时前进
advance();
} else { // 任一传感器检测到黑线则后退再左转
back();
delay(500); // 后退延时
turnLeft();
delay(800); // 左转延时
}
}
```
#### 11.6 项目结果：
⚠️ **重要提示：**
- **上传示例代码前，请务必拔掉蓝牙模块！ 因为蓝牙模块也占用Arduino的串口通信（TX/RX），如果不拔掉，示例代码上传会失败。**
外接电源，将电机驱动扩展板上的拨码开关拨到 “**OFF**” 端。选择好正确的开发板板型（Arduino Uno）和 适当的串口端口（COMxx），然后单击  按钮上传示例代码至Arduino控制板。
- 在地面上用黑色胶带贴一个大的封闭圆圈或方形。
- 将4WD智能车放在圆圈内部的白色区域。
- 开启电源，将电机驱动扩展板上的拨码开关拨到 “**ON**” 端。上电后，4WD智能车开始向前行驶。
- 当4WD智能车接近黑色边界时，它会立即停止前进，向后倒退一小段距离，然后向左转弯。转弯后，4WD智能车继续前进，从而始终在黑色边界围成的区域内运动，不会跑出去。
#### 11.7 注意事项:
1\. 环境光线：三路循迹传感器受环境光影响较大。如果在阳光直射或非常昏暗的地方，可能检测不准确。建议在室内均匀光线下测试。
2\. 黑色胶带质量：请使用哑光黑色电工胶带，反光率越低越好。如果胶带反光太强，传感器可能无法识别为“黑线”。
3\. 延时调整：代码中的 `delay(500) `和 `delay(800)`是经验值。如果你的4WD智能车后退太多或转弯角度不够，可以适当调整这两个数值。
- 如果4WD智能车总是冲出边界：增加后退时间或左转时间。
- 如果4WD智能车在边界处抖动厉害：减少后退时间。
4\. 电池电量：电量不足会导致电机转速变慢，影响转弯效果，请确保电池电量充足。