В этом уроке:
- Более компактный способ записи программ
- Установка знака «Ограничение максимальной скорости» на трассу
- Распознаём знак и меняем после него скорость
Более удобный способ записи кода программы
Поскольку мы предполагаем использование довольно большого разнообразия знаков, предлагаем воспользоваться конструкцией switch-case. Она позволит удобнее записывать информацию о знаках в коде программы.
Мы уже использовали данную конструкцию, когда создавали игру, но теперь пришла пора подробнее разобраться в этой записи.
switch (var) {
case label:
// выполняется, когда var равно 1
break;
case label:
// выполняется, когда var равно 12
break;
default:
// выполняется, если не выбрана ни одна альтернатива
// default необязателен
}
В данной конструкции выполняются кейсы (первый кейс — строки 2-4, второй — строки 5-7 и т.д). В случае, если метка этого кейса label равна переменной var в операторе switch, то выполняется код данного кейса.
Проще говоря, происходит сравнение var и label, и если они равны, кейс выполняется.
Если не выполнился ни один кейс, то выполнится кейс «по умолчанию», записанный как default (8-10 строка). Его использование не обязательно.
Оператор break (4, 7 строки) служит для выхода из кейса после его выполнения.
Использовать данную конструкцию очень удобно, когда в проект постоянно добавляются новые функции. Теперь нам будет удобнее ориентироваться в скетче, а его запись станет более структурированной. По сути, для добавления новой функции в программу достаточно всего лишь вставить в неё новый кейс, при этом не нужно искать нужное место в коде или вносить правки построчно в разные части программы.
Аналог записи через if
Давайте рассмотрим один и тот же код программы, записанный через хорошо знакомый нам оператор if и через switch.
Совсем скоро нам необходимо будет знать, от какого модуля получен сигнал: знак это, светофор или другой автомобиль. Информация об источнике сигнала хранится в переменной device, обратиться к которой можно следующим образом: ir.device.
Блок кода для этой задачи будет выглядеть следующим образом:
if (ir.device == MODUL_TLIGHT){
// Данные отправлены светофором
}
else if (ir.device == MODUL_SIGN){
// Данные отправлены дорожным знаком
}
else if (ir.device == MODUL_CAR){
// Данные отправлены другим автомобилем
}
Аналогично записанный код через switch будет выглядеть так:
switch (ir.device) {
case MODUL_TLIGHT:
// Данные отправлены светофором
break;
case MODUL_SIGN:
// Данные отправлены дорожным знаком
break;
case MODUL_CAR:
// Данные отправлены другим автомобилем
break;
}
Программа, написанная с помощью этого оператора, зачастую более хорошо читаема, а это особенно важно в больших проектах, которые состоят из более чем сотни строчек кода. Это как раз наш случай. Поэтому, чтобы не путаться в дальнейшем, давайте введём такую форму записи уже сейчас, хотя на данном этапе у нас нет светофоров и других машин.
Настройка и установка знака на трассу
Знак «Ограничение скорости» встречается в нашем наборе в четырёх вариациях: на 20, 40,
Обычно скорость устанавливается, исходя из следующих соображений:
- 90 км/ч — скорость вне населённых пунктов или на скоростных дорогах;
- 60 км/ч — скорость в населенных пунктах;
- 40 км/ч — скорость на участках, где необходимо повышенное внимание водителя;
- 20 км/ч — скорость вблизи школ, в жилых зонах и прочих местах, где на проезжей части могут присутствовать люди.
Дорожный знак программируется с указанием скорости, которую он будет ограничивать. Подробнее о программировании знака читайте в статье о знаке «Ограничение максимальной скорости». Ваш знак должен быть запрограммирован на передачу информации об ограничении скорости 60 км/ч.
В прошлом уроке мы научились преодолевать участок дороги после знака «Опасные повороты». Там машинка снижала скорость до 40 км/ч. Давайте установим знак ограничения скорости 60 км/ч после завершения это участка трассы. Фактически, так действие предыдущего знака будет отменено.
Учим машинку реагировать на знак
Мы добавили в скетч конструкцию switch-case для определения устройства, отправляющего сигнал. Всё в точности, как мы говорили выше.
При обнаружении знака 3.24 «Ограничение максимальной скорости» машинка должна изменить скорость и продолжить движение со скоростью, указанной на знаке.
if( !strncmp( ir.sign_str, "3.24", 4) ){ // Обнаружен знак ПДД 3.24 «Ограничение макс скорости»:
disp.print(ir.sign[2]); // Выводим цифру скорости
if( ir.sign[2]< 3 ){ speed = min_Speed; }else // ir.sign[2] < 3 значит, на знаке написано меньше «30»
if( ir.sign[2]< 5 ){ speed = low_Speed; }else // ir.sign[2] < 5 значит, на знаке написано меньше «50»
if( ir.sign[2]< 7 ){ speed = mid_Speed; }else // ir.sign[2] < 7 значит, на знаке написано меньше «70»
if( ir.sign[2]!=0 ){ speed = max_Speed; } // ir.sign[2] != 0 значит, на знаке написано «90»
}
В условии сравнения знаков (95 строка) цифра 4 означает, что сравниваются первые 4 символа строк. Таким образом, мы получаем номер знака (3.24).
Запись ir.sign[2] позволяет получить пункт знака, или, в нашем случае, информацию об указанной на нём скорости. Например, цифра 6 обозначает ограничение скорости 60 км/ч.
Выводим эту цифру на дисплей (96 строка). И ограничиваем скорость в зависимости от считанной цифры (97-100 строки).
Готовый скетч программы
#include <Wire.h> // Подключаем библиотеку для работы с аппаратной шиной I2C
#include <iarduino_I2C_Motor.h> // Подключаем библиотеку для работы с мотором I2C-flash
#include <iarduino_I2C_Bumper.h> // Подключаем библиотеку для работы с бампером I2C-flash
#include <iarduino_I2C_IR.h> // Подключаем библиотеку для работы с Trema модулями: ИК-приёмник/передатчик I2C-flash
#include <iarduino_I2C_Matrix_8x8.h> // Подключаем библиотеку для работы с LED матрицей 8x8 I2C-flash
iarduino_I2C_Motor mot_R (0x0A); // Объявляем объект mot_R для правого мотора, указав адрес модуля на шине I2C
iarduino_I2C_Motor mot_L (0x0B); // Объявляем объект mot_L для правого мотора, указав адрес модуля на шине I2C
iarduino_I2C_Bumper bum (0x0C); // Объявляем объект bum для работы с бампером I2C-flash, указав адрес модуля на шине I2C
iarduino_I2C_Matrix_8x8 disp (0x0D); // Объявляем объект disp для работы с светодиодной матрицей I2C-flash, указав адрес модуля на шине I2C
iarduino_I2C_IR ir(0x09); // Объявляем объект ir для работы с функциями и методами библиотеки iarduino_I2C_IR, указывая адрес модуля на шине I2C
const float min_Speed = 20; // Минимальная скорость движения в км/ч. Используется при движении вблизи школ, а также на опасных участках дороги
const float low_Speed = 40; // Низкая скорость движения в км/ч. Используется при движении по опасным участкам дороги или при соответствующем знаке
const float mid_Speed = 60; // Средняя скорость движения в км/ч. Используется при движении по дорогам
const float max_Speed = 90; // Максимальная скорость движения в км/ч. Используется при движении по скоростным дорогам
float speed = mid_Speed; // Указываем, что изначально скорость равна средней
int8_t val_Turn = 0; // Выбранное направление движения на перекрёстке: 0 прямо, -1 влево, +1 вправо
bool flg_CrossWait = true ; // Флаг ожидания перекрёстка (машина «увидела» светофор или знак, сообщающий о наличии перекрёстка)
bool flg_CrossFind = false; // Флаг обнаружения перекрёстка (бампер заехал на перекрёсток)
bool flg_Turn = false; // Флаг необходимости разворота
// 1.12.1 «Опасные повороты» // Изображение знака «Опасные повороты»
byte Image_1_12_1[8] = { 0b00000000, //
0b00000010, // #
0b00100010, // # #
0b01010010, // # # #
0b01001010, // # # #
0b01000100, // # #
0b01000000, // #
0b00000000 }; //
void setup() {
mot_R.begin(); // Инициируем работу с левым мотором I2C-flash
mot_L.begin(); // Инициируем работу с правым мотором I2C-flash
bum.begin(); // Инициируем работу с бампером I2C-flash
disp.begin(); // Инициируем работу с светодиодной матрицей I2C-flash
disp.codingDetect("п"); // Выполняем автоопределение кодировки скетча
mot_R.setDirection(true); // Указываем правому мотору, что его вращение должно быть прямым (по часовой стрелке при положительных скоростях)
mot_L.setDirection(false); // Указываем левому мотору, что его вращение должно быть обратным (против часовой стрелки при положительных скоростях)
ir.begin(); // Инициируем работу с ИК-приёмником/передатчиком I2C-flash
ir.setProtocol(IR_IARDUINO); // Указываем протокол для приёма/передачи данных по ИК-каналу
}
void loop() {
// РАЗВОРОТ:
//if (bum.getCross(3, 1000)) flg_Turn = true;// Если обнаружен перекрёсток, устанавливаем флаг разворота
if( flg_Turn ){ // 1 ФАЗА. Если под бампером обнаружен перекрёсток (указываем толщину линии трассы и время на преодоление перекрёстка в мс) ...
// Под бампером обнаружен перекрёсток:
flg_Turn = false; // Сбрасываем флаг разворота
mot_R.setSpeed( convertSpeed(min_Speed), MOT_PWM ); // Устанавливаем скорость правого мотора в %
mot_L.setSpeed(-convertSpeed(min_Speed), MOT_PWM ); // Устанавливаем скорость левого мотора в %
// Ждём завершение манёвра:
while( bum.getLineSum() > 0 ) {;} // 2 ФАЗА. Ждём выхода линии за пределы бампера. Цикл выполняется, пока под бампером есть линия
while( bum.getLineSum() == 0 ){;} // 3 ФАЗА. Ждём появления линии под бампером. Цикл выполняется, пока под бампером нет линии
// Останавливаемся:
mot_R.setStop(); // Останавливаем правое колесо
mot_L.setStop(); // Останавливаем левое колесо
val_Turn = 0; // 4 ФАЗА. Выбираем движение прямо
speed = mid_Speed; // Снимаем наложенные ранее ограничения скорости
}
// ПРОВЕРКА НАЛИЧИЯ ПЕРЕКРЁСТКОВ:
if( bum.getCross(3,1000) ){ // Если под бампером обнаружен перекрёсток (указываем толщину линии трассы и время на преодоление перекрёстка в мс) ...
if( flg_CrossWait ){ // Если ожидается появление перекрёстка ...
flg_CrossWait = false; // Сбрасываем флаг ожидания перекрёстка
flg_CrossFind = true; // Устанавливаем флаг обнаружения перекрёстка
disp.clrScr(); // Чистим экран светодиодной матрицы
}
}
else{ // Если под бампером обычная линия ...
if (flg_CrossFind) { // Если ранее был обнаружен перекрёсток
flg_CrossFind = false; // Сбрасываем флаг обнаружения перекрёстка
val_Turn = 0; // Выбираем движение прямо
speed = mid_Speed; // Снимаем наложенные ранее ограничения скорости
}
}
if( val_Turn == -1 ){ bum.setTurnSignal(BUM_TURN_LEFT ); } // Если поворот будет осуществляться налево, включаем левый поворотник
if( val_Turn == 0 ) { bum.setTurnSignal(BUM_TURN_OFF ); } // Выключаем поворотники, если машинка движется прямо
if( val_Turn == 1 ) { bum.setTurnSignal(BUM_TURN_RIGHT); } // Если поворот будет осуществляться направо, включаем правый поворотник
// ПРОВЕРКА НАЛИЧИЯ ПРИНЯТЫХ ИК ДАННЫХ:
if( ir.check(true) ){ // Если принят пакет данных от знака
switch (ir.device) {
case MODUL_TLIGHT: // Данные отправлены светофором
// Пока тут пусто, светофор не подключали
break;
case MODUL_SIGN: // Данные отправлены дорожным знаком
if(!strcmp(ir.sign_str, "1.12.1")){ // Если номер знака 1.12.1 - «Опасные повороты»
speed = min_Speed; // Ограничиваем скорость до ближайшего перекрёстка или нового знака
disp.drawImage(Image_1_12_1); // Выводим изображение знака
}
if( !strncmp( ir.sign_str, "3.24", 4) ){ // Обнаружен знак ПДД 3.24 «Ограничение максимальной скорости»:
disp.print(ir.sign[2]); // Выводим цифру скорости
if( ir.sign[2]< 3 ){ speed = min_Speed; }else // ir.sign[2] < 3 значит, на знаке написано меньше «30»
if( ir.sign[2]< 5 ){ speed = low_Speed; }else // ir.sign[2] < 5 значит, на знаке написано меньше «50»
if( ir.sign[2]< 7 ){ speed = mid_Speed; }else // ir.sign[2] < 7 значит, на знаке написано меньше «70»
if( ir.sign[2]!=0 ){ speed = max_Speed; } // ir.sign[2] != 0 значит, на знаке написано «90»
}
break;
case MODUL_CAR: // Данные отправлены другим автомобилем
// Пока тут пусто, с другими машинками не взаимодействуем
break;
}
}
// ОПРЕДЕЛЯЕМ ОШИБКУ ЦЕНТРИРОВАНИЯ ЛИНИИ ПОД БАМПЕРОМ:
// Если ожидается перекрёсток: машина должна ехать по центру линии, немного сместившись в сторону поворота
float bum_Error; // Объявляем переменную: ошибка для П-регулятора
if( flg_CrossWait ){ bum_Error = bum.getErrPID()+val_Turn; }else // Получаем ошибку центрирования линии, смещённую на 1 датчик в сторону ожидаемого поворота «val_Turn»
// Если бампер заехал на перекрёсток: // Машина должна ехать по краю линии, выполняя поворот
if( flg_CrossFind ){ bum_Error = bum.getSidePID(val_Turn)*3; }else // Получаем ошибку нахождения на краю линии, со стороны поворота «val_Turn». Умножаем ошибку — это увеличит резкость поворота (актуально для тонких линий трассы)
// Если не ждём перекрёсток и не находимся на нём: // Машина должна ехать по центру линии
{ bum_Error = bum.getErrPID(); } // Получаем ошибку центрирования линии
float kP = 3 + 0.125*(convertSpeed(speed)-20); // Коэффициент П-регулятора
float P = bum_Error * kP; // Получаем значение от П-регулятора
mot_R.setSpeed(convertSpeed(speed) - P, MOT_PWM); // Устанавливаем скорость правого мотора
mot_L.setSpeed(convertSpeed(speed) + P, MOT_PWM); // Устанавливаем скорость левого мотора
}
float convertSpeed(float speedLevel){ // Функция преобразования скорости из км/ч в % ШИМ
if (speedLevel == 0) return 0; // Если скорость равна 0, возвращаем 0
else if (speedLevel < 20) return 20; // Если скорость меньше минимальной, устанавливаем минимальное заполнение ШИМ
else if (speedLevel > 90) return 60; // Если скорость больше максимальной, устанавливаем максимальное заполнение ШИМ
else return map(speedLevel, 20, 90, 20, 60); // Преобразование диапазона остальных скоростей
} 
Обсуждение