机器人课程
机器人课程是对于创客教育三项基础技能应用极高的课程。为学生在以后的机器人学习和创新项目中打下基础，基本掌握一些机器人控制的相关知识。
中学阶段的机器人学习，更多的是引导学生以科学探究的方式去积极思考，以解决问题的方式，将机器人学习与有趣的场景结合，锻炼学生的动手操作及编程的能力。
《Arduino机器人设计与制作》
作者：钟柏昌
河北教育出版社 出版
无线电 出品
《Arduino机器人设计与制作》教材运用ArduBlock软件，可以满足课堂20+课时。教材内容由易到难，每节课程采用科学探究的方式展开，通过让学生观察生活，发现问题，来引起对每一节课精心设计的课题的兴趣，会引导学生去参与方案的设计，引发怎么解决问题的，去获取相关的基本知识和技能，这样可以避免单纯的接触知识不能很好的理解和及时的运用，锻炼学生的逻辑思维，培养项目流程图的习惯，有条理有目的的进步，并且可以针对基础项目进行不同方面的拓展提升。
课程的设计是以数字输出与模拟输出（LED）—数字输入（电子骰子）— 模拟输入（蜂鸣器）— 单电机控制（风扇）—双电机控制（小车）— STEM（科学探究）为线索组织教材内容，深入浅出，帮助大家系统的学习 Arduino 机器人的设计及制作。
”南京师范大学 钟柏昌教授 说希望通过这本书的学习，大家能够掌握Arduino机器人的基础知识和基本技能，获得利用Arduino机器人解决实际问题的能力，从而进一步形成利用机器人分析问题、解决问题的思维方法和价值观。大胆的尝试，积极的创新，跟随本书的脚步，一起来开启奇幻的机器人创作之旅吧。
本教学案例来源于河北教育出版社出版的《Arduino机器人设计与制作》
中，第3课 会“呼吸”的灯
1.了解PWM的概念，能够识别控制板上支持PWM的针脚号；
2.理解模拟输出、模拟变量和当循环；
3.能够编写程序模拟呼吸灯效果。
呼吸灯的应用在我们的生活中越来越常见，例如手机、电脑、家用电器等电子设备上的信号灯、装饰灯等，具有提醒和装饰的作用。呼吸灯的发光效果与我们常见的日光灯有明显不同，其发光状态总是处在亮与灭的渐变过程中，由亮到灭和由灭到亮都是动态变化的，感觉好像是人在呼吸（如图3-1所示）。
LED虽然是一个很小的电子元件，但是它能够通过我们的操作来实现各种各样的发光效果。在呼吸灯的设计过程中，最重要的是如何控制LED的发光状态。由于呼吸灯不只有亮和灭两种状态，而是具有若干不同明暗度的变化，所以采用上节课中的数字输出控制LED将无法实现预期效果，此时需要采用一种新的输出方式——PWM。我们可以参考设计方案表3-1，来完成呼吸灯的制作。
表3-1 呼吸灯的设计方案
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作品名称 |
呼吸灯 |
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作品功能 |
使LED产生类似于“呼吸”的发光效果 |
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器材清单 |
Romeo、USB数据线、LED |
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运行流程 |
LED由灭逐渐变亮再由亮逐渐变灭，并一直循环下去 |
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实现过程 |
1.将LED与Romeo支持PWM的针脚连接起来 2.编写程序，控制LED的发光效果 3.上传程序，测试效果 |
（一）PWM
Arduino端口的输入电压只有0V/5V，如果我们需要3V的输出电压该怎么办呢？也许你会说在电路中加入串联电阻，当然这个方法是可行的，但是如果需要电压在1V、3V、5V之间不断转换呢？显然，用手工更换电阻或可变电阻的方式很不方便，此时就需要“PWM”来帮助我们实现这种功能了。
PWM（Pulse Width Modulation）又称脉冲宽度调制，简称脉宽调制。Romeo有6个支持PWM的数字针脚（这些针脚标有*或~标记），分别是3、5、6、9、10和11号数字针脚。
PWM的输出值范围在0-255之间，而普通数字针脚的输出值只有0（低电平）与1（高电平）两个值。我们可以通过改变PWM针脚的输出值来控制LED，从而改变其发光强度。
（二）模拟输出和模拟变量
在程序中使用PWM时，需要在ArduBlock中调用“设定针脚模拟值”模块。 模块位于“引脚”中，通过改变该模块中的针脚号与输出信号模拟值可以实现对PWM针脚的赋值。以图3-2为例，将针脚3的模拟值设定为110。
在程序设计中，如果想实现针脚模拟值的依次递增，就需要定义一个模拟变量（例如k）。在ArduBlock中“模拟变量”对应的是 
模块，我们可以在 
中调用它并且可以根据程序设计中的需要为该模块命名。此处的模拟变量如同我们所学的数学函数中的变量一样，并不是某一特定的数值，而是可以变化的。以图3-3为例，将针脚3的模拟值设定为模拟变量k。
（三）当循环
在制作呼吸灯的程序中，针脚模拟值需从0递增到255，再从255递减到0，因此我们可以使用循环结构来控制针脚模拟值的变化，以使程序简单高效。
当循环是一种循环结构，它由条件语句和循环体两部分组成，若条件语句为真（即条件满足）时执行循环体内的语句；若条件语句为假（即条件不成立）时跳出循环体，结束循环；若条件语句恒为真时，循环体将会一直执行下去从而进入死循环。
在ArduBlock中，当循环
模块位于
中，通过添加条件语句与循环体来实现相应的循环功能。以图3-4为例，若条件语句为真（即k值小于255），则执行循环体语句，每执行一次循环体就将模拟变量k的值赋给针脚3，然后将k值加1，之后进入下一次循环，再进行条件语句的判断与循环体的执行。
想一想：请同学们思考一下， 与 
两者之间的异同？
（一）连接LED与Romeo
准备好器材后，将LED模块连接到Romeo的PWM针脚上（注意接线颜色对应）。如图3-5所示，LED连接了Romeo的PWM针脚3。
图3-5 LED模块与Romeo的连接
（二）编写程序
呼吸灯由灭变亮和由亮变灭是两个相反的过程，其中由灭变亮的程序可参考图3-6所示。
图3-6 呼吸灯由灭逐渐变亮的参考程序
说一说：在该程序示例中，为什么当循环的循环体内增加了
模块？若循环内没有该模块的话，对LED的发光效果有何影响？
做一做：
（1）完善程序，实现LED由灭逐渐变亮，再由亮逐渐变灭的发光效果。
（2）改变程序中k值的增加量和延迟的毫秒数，观察其与呼吸灯发光效果的关系。
（三）测试效果
单击ArduBlock中的
，待程序上传成功后观察LED的发光效果是否符合预期，如有问题，在老师的帮助下逐一排查解决。最后，与同学分享自己的作品和经验。
做一做：通常手机上会安装一个呼吸灯作为信号灯使用，当手机中有未读取的通知时呼吸灯打开，以此来通知用户查看手机。那么当呼吸灯作为数码设备或是舞台等场景上的效果灯使用时，只使用一个LED很难达到所要的效果。因此，请同学们尝试通过对多个LED添加不同的发光效果来制作出酷炫的魔幻呼吸灯。
表3-2 魔幻呼吸灯
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作品名称 |
魔幻呼吸灯 |
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作品功能 |
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器材清单 |
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运行流程 |
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实现过程 |
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创客项目示例
以下均为来自于学生及老师的创客项目记录
