# 巡线机器人3--巡线

找到并认出胶带后，根据传感器的情况调整马达，实现自主巡线行驶。

# 情景分析

上一节机器人找到了胶带，并停住，一个传感器在胶带上，另一个在纸张上。如果机器人继续移动，怎么确认是否仍在胶带上？第一节里面我们知道，感应到的数字是不稳定的，不能假设等于多少是在胶带上。碰到胶带时，可以知道胶带和纸张的感应值，计算一个刚好在它们中间的数字，保存到变量做参考。再次测量如果感应值大于这个数字，就认定是在胶带上（胶带的感应值比较大）。这样即使数字有小变动，也不会判断错。
中间数（平均数）就是两个数各取一半再加起来 $M=\frac{A}{2}+\frac{B}{2}=\frac{A+B}{2}$ 。例如，感应纸张得到的数值是400，胶带上的数值是800，那么计算后的中间数是600。以后只要该传感器检测到大于600，就认为该传感器在胶带上。
根据参考值分别判断两个传感器是否在胶带上，并适当调整机器人的动作。

# 流程解析

程序开始需要int M = 0定义一个变量M，来保存计算好的中间数，后面要用它来作参考。
再定义两个变量boolean SL = false ,boolean SR = false，保存左边/右边是否在胶带上的判断结果。因为设置方向时要多次用到这个结果。
上一节机器人右转，并碰到胶带，停住。现在右边的传感器是在胶带上（黑色胶带数值比较大），左边传感器在纸张上（白张数值比较小）。根据公式，M = analogRead(A0) + analogRead(A1),M /= 2计算两个传感器数值的中间数并保存到变量M。
分别读取两个传感器的值，各自判断它们是否大于中间数M（因为胶带的数值比较大，大于中间数代表比较像胶带），并将结果保存到变量SL = analogRead(A1) > M，SR = analogRead(A0) > M;
用if else-if根据两个传感器的组合情况，设置合适的马达速度。

# 参考程序

oseppBlock IDE程序

Arduino IDE程序

#include <oseppRobot.h>

OseppTBMotor L(12, 11);
OseppTBMotor R(8, 3, LOW);
int M = 0;           //保存纸张和胶带感应值的中间值,作为参考
boolean SL = false;  //左边传感器是否在胶带上
boolean SR = false;  //右边传感器是否在胶带上

void setup() {
    L.forward(60);
    R.backward(60);
    while (analogRead(A0) - analogRead(A1) < 300) {
    }
    //计算参考值
    M = analogRead(A0) + analogRead(A1);
    M /= 2;
}

void loop() {
    // 用参考值分别判断左边的传感器和右边的传感器有没有在胶带上
    SL = analogRead(A1) > M;  //胶带的值比较大，大于参考值就判定为在胶带上
    SR = analogRead(A0) > M;
    // 根据传感器状态，决定马达的方向
    if (SL && SR) {
        L.forward(100);
        R.forward(100);
    } else if (SL) {
        L.forward(0);
        R.forward(100);
    } else if (SR) {
        L.forward(100);
        R.forward(0);
    } else {
        L.forward(0);
        R.forward(0);
    }
}

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# 运行结果

同图片中那样放置机器人，两个轮子都在胶带上，传感器对着纸张。打开电源，机器人开始缓慢右转，传感器碰到胶带时，刚好是前进方向。机器人尝试跟着胶带走，不小心走到胶带外面时停止。尝试调整机器人的速度来适应场景。
如果机器人表现为躲开胶带，请检查红外反射传感器和A1,A0接线是否颠倒了。
留意电池电量，如果电量不足，传感器会不稳定，探测到错误的数值。

# 变量

在电子世界里，最小的单位是bit（比特），它只能表示0或者1 。如果我们要表示2，就需要用两个比特来表示，比特00表示数字0，比特01表示数字1，比特10表示数字2，比特11表示数字3 。类推，如果要表示更大的数字，就需要更多的比特。我们常用的比特数是8、16、32、64比特。分别给它们命名为byte、word、dword、qword。按照推理

byte：可以表示 $2^8-1$ ，即（0-255）
word： $2^{16}-1$ ，即（0-65535）
dword： $2^{32}-1$ ，即（0-4294967295）
qword： $2^{64}-1$ ，即（0-18446744073709551615）

我们还会用到负数，在数字前面添加一个负号表示。但是电子系统不认识符号，只认识0和1 。所以负号在电子系统里面也是用0（表示正数），1（表示负数）来表示的，并规定开头的一位比特用来表示符号。对于byte本来有8个比特，如果用1个比特来表示符号，只剩下7个比特表示数字了。7个比特可以表示 $2^7-1$ ，范围为0-127，负数时范围是1-128（负数不需要表示0），所以有符号数

byte：可以表示-128到+127。
word：可以表示-32768到+32767。
dword：可以表示-2147483648到+2147483647。
qword：可以表示-9223372036854775808到+9223372036854775807。

电子系统通过用补码表示有符号数，有符号数和无符号数的运算都可以用同样的电路来计算，所以对于电路而言它并不关心一个数有没有符号。例如比特11111111,对于电子系统，它就是8个1 。而对于我们，可以认为是有符号数字“-1”，也可以认为是无符号数“255” 。这是程序里特别特别需要注意的地方。例如：analogRead(A0)-analogRead(A1)<300 ，假如A0感应到数字6，A1感应到数字8 ，6-8结果应该是-2，小于300 。可是控制器可能不那么认为。因为电路计算6-8无论是有符号无符号最后的结果都是比特1111111111111110，也可以认为是无符号数65534，是大于300的。得到哪一个结果，是定义的时候就决定了的。analogRead的定义是int analogRead(pin)，int在我们的控制器里是2个字节表示的有符号数。在我们的控制器里常用的类型是：

byte：8位有符号数，有符号的完整定义是signed byte,可以省略掉signed。无符号数要在前面加unsigned，例如unsigned byte v。
char：相当于byte，通常用于保存ascii码。可能会被特殊处理把不在ascii码范围的字符转成空格。
int：16位有符号数，无符号数为unsigned int。
long：32位有符号数，无符号数为unsigned long。
long long：64位有符号数，无符号数为unsigned long long。

如果没有定义类型，默认类型是int(int在不同的硬件中位数是可能不同的)，例如if(6-8<300)是成立的。当两个不同类型的对象参与运算的时候，类型会被自动转换。转换规则是将运算符右边的对象转换成左边的对象类型。很多时候这不够严谨，强制类型转换可以消除这种歧义，例如:if ((unsigned int)(6 - 8) > 300) {Serial.println("6-8>300");}。还需要注意一点，强制转换高位数到低位数，会字节把多余的比特丢掉，例如:if((byte)(256)==0)，256对应比特100000000,有9个比特，而byte只能容纳8比特，会把开头的1丢掉，变成00000000，结果为0。
我们的控制器是8位的处理器，可以同时处理8个比特。对于多于8比特的操作，需要分解成若干步骤执行。所以位数越少的，运算速度越快。同时用于变量的内存也非常有限。总共只有2048字节(Byte)，有时会不够用。使用变量，除了考虑类型，还要考虑范围，例如：byte a=555，实际上a会是43，a=a+256，结果还是43。上面提到这些统称为整型变量，另外还有浮点数float，限于篇幅如果需要了解，请使用搜索引擎搜索。

如果你看了变量的基本知识，觉得半知半解，是很正常的。后面的课程里还有更多的使用例子，多看看怎么用就学会怎么用了。

# 课程解读

机器人不是原地转弯，而是向左前方或者右前方行驶的，以保持机器人总会前进，不会在原地摇头。
变量需要先定义后使用，定义格式是变量类型变量名 = 变量的初始值，其中初始值可以不设置（等号也要去掉）。变量名只能是字母，数字和下划线组成，并且不能是数字开头。注意变量名是区分大小写的，例如int a和int A是两个不同的变量。
程序里面见到了两种变量类型，一个是int M。能表示的范围是-32768到32767。因为我们的传感器读取到的数据是0到1023，即使两个加起来，最大范围是从0到2046，没有超过范围，所以不需要选用更大的变量类型。
另一个变量类型是布尔变量 boolean ，它代表两种逻辑状态（实际上占用了1个字节），真或者假，也可以理解为是/非，成立/不成立。通常用来保存判断表达式的结果。要么在胶带上，要么就在纸上，这样的关系合适用布尔变量来保存。每个循环都需要多次判断传感器是否在胶带上，所以使用变量SL,SR，把计算结果暂时存起来,后面就不用再次计算了。SL，SR两个变量代表的是左边，右边传感器是否在胶带上。如果大于中间值，就是在胶带上。否则就是在白纸上。
变量的设置格式是变量名=表达式,还可以用变量名/=表达式这样的格式，表示变量名=变量名 / 表达式。可用的符号有+(加)，-(减)，*(乘以)，/(除以)，%(模除，求余数，例如 $10\%3=1$ )
程序里还见到了一个逻辑运算A&&B(与运算)，与运算要求两个表达式（或者布尔变量）同时成立，最终结果才成立。程序里是要求左边传感器和右边传感器同时在胶带上。除了与运算，还有A||B(或运算)，A和B只要有一个成立，最终结果就成立。!A(非运算)，如果A成立，最终结果是不成立，如果A不成立，最终结果成立。
运算符时有优先级的，例如a + b * c，会先计算b*c再加上a。

# oseppBlock操作视频

# ArduinoIDE操作视频

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