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Nobby-AI小学生编程学习模块
型号: PXF3527
Nobby-AI 1 用户手册
目录
本书介绍了 Nobby-AI 1 系列积木机器人及配套的 WhalesBot Scratch 软件 的使用方法，并提供一些简单的编程实例，帮助用户更好更快的学习使用积木机 器人和软件。在你拿到本产品后，请务必认真研读该手册。
Nobby-AI 1 系列积木机器人是我公司最新推出的控制器和软件，不仅可以 满足日常机器人教学，更能满足机器人竞赛等多种应用环境。WhalesBot Scratch 软件可实现当前主流 Scratch 和 Python 编程学习，支持条形图编程、标准 C 语 言编程和 Python 编程三种编程方式。流程图模块包含所有端口功能，支持子程 序功能等可视化编程。含有动作、传感器（侦测）、控制、程序、数据、高级、 巡线 7 大功能模块；基于全新跨平台技术开发，可适用于 Windows、Mac 等操作 系统，同时可以多线程编程。条形图可自动生成 C 和 Python 语言，C 语言支持 指针、数组、结构体等复杂应用，机器人库函数全部开放。
第一章 产品介绍
MC101 控制器是研发的最新一代控制器，具有高性能、 低功耗， 程序存储容量大，接口丰富，体积小且稳定可靠 等特点。MC101 控制器顶端为 I/O、I^2C、URART 通用接 口，底端接口为电机接口、MiniUSB 接口，正面是按键和扬 声器，背部是电池仓。
处理器：32位Cortex-M3处理器，时钟频率72MHz， 512KB FlashROM，64K RAM；
存储：采用32Mbit大容量存储芯片，内置多种音效，可随软件升级扩展更 多的功能；
端口：提供10路各类输入输出接口，其中5路数字/模拟接口（AI、DO）；提 供4路闭环电机控制接口，单路最大电流1.5A；1路RS485伺服电机串行接口，最 大电流6A；USB接口可支持在线调试模式，方便程序调试；
按键：设置一个按键，简化了用户操作，通过这个按键可以开关机、运行 程序、进行蓝牙配对等功能。通过按钮内置的指示灯可以显示控制器的各种工 作状态。
⚫ 灯灭：处于关机状态
⚫ 白色：处于开机状态
⚫ 白色闪烁：正在运行程序
⚫ 黄色闪烁：正在下载程序
⚫ 红色闪烁：电池电量不足
其他：系统工作电压 6.8~10V。工作状态显示，声音播放等功能。
MC101 控制器固件升级
固件是置于WhalesBot Scratch软件。没有固件，MC101控制器将无法工 作。
有时会发布新的固件版本，添加增强功能或修复软件缺陷。 更新固件时需要用 USB 线将您的计算机连接到MC101控制器。 1. 打开MC101控制器，将其连接到您的计算机。
2. 在“
”菜单中选择“固件升级”。出现以下界面：
3. 单击“开始升级”按钮，检查固件是否可升级。
4. “选择固件”在可用固件文件中选择最新固件版本。
5. 如果您想改用计算机上的某个固件版本，单击“浏览”按钮，找到并选
择正确的固件文件。
6. 单击“开始升级”按钮，下载新版固件到MC101控制器。“固件升级”对 话窗口的底部进度条将会显示固件升级进度。一旦完成，MC101控制器将会自动 重启。
如果在固件升级过程中，MC101控制器停止工作，您将需要按照以上步骤 重复升级固件（MC101控制器同样需要使用 USB 线连接到您的计算机）。
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名称 |
图 |
相关模块 |
使用方法 |
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智能电机 |
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反转电机 电机 停止电机 |
新一代智能电机，拥有体积小、 转速高、扭矩大特点，具有开 环和闭环两种工作模式，可控 制旋转速度和旋转圈数精准的 驱动机器人，完成各项任务。 |
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LED 点阵屏 |
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LED 阵列-表情 LED 阵列-符号 LED 阵列-自定 义 |
采用点阵式 LED 显示技术，内 置多种机器人表情、五十多种 符号，适合多种场景使用，大 大的提升了机器人的趣味性和 表现能力。 |
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红外传感器 |
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红外测距 |
红外测距传感器是一种模拟传 感器，可以检测从固体物体反 射回来的红外光，达到检测距 离的目的。通过探测物体的距 离，实现测距、避障等高级路 径规划应用。 测距范围：10-50cm 对应数值范围：0-2300 |
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触碰传感器 |
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触碰开关 |
触碰传感器是一种数字传感 器，具有按下和松开两种状 态，通过检测机器人的碰撞状 态来实现避障等功能。 触碰开/关状态对应值：0/4000 |
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集成灰度 传感器 |
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巡线 |
集成灰度传感器具有 5 个灰度 探测器，通过高度集成的一体 化设计和内置的高性能协处理 器，简化了机器人的应用难 度，配合控制器可实现更高性 能的巡线功能。 |
第二章 软件介绍
一、软件下载与安装
WhalesBot Scratch 软件可从官方网站的对应下载区下载最新软件。运行 WhalesBot Scratch（标准版）Setup.exe，按照安装提示完成 WhalesBot Scratch 软件的安装。
二、连接控制器与下载程序
WhalesBot Scratch 软件连接控制器时，请确实控制器电量充足、USB 连接 线已与电脑和控制器连接。当控制器连接电脑时，会使关闭状态下控制器自动 开机，并有开机提示音“你好！我是小鲸。”
当编程写好程序之后，点击“
”下载图标，会出现以下四种提示：
当提示下载成功时，即可拔掉 USB 数据连接线进行离线运行程序。
注意：请勿在下载过程中，拔插 USB 数据线或按控制器按钮运行程序！
三、流程图编程
1、流程图界面介绍
模块栏
软件信息
菜单栏
程序编辑界面 代码显示区
如上图所示为流程图程序编辑窗口。左侧为模块库，中间是程序编辑窗口， 右侧为 C 代码栏或 Python 代码栏（可以控制是否显示，该栏显示内容为流程图 程序自动生成的，不可更改（如需更改可切换到 C 语言界面），能方便您学习 C 语言结构以及读取各模块参数）。
WhalesBot Scratch 软件共有八大模块库，分为：动作模块库、传感器模块 库、控制模块库、函数模块库、运算模块库、变量模块库、高级模块库和巡线 模块库。
2、模块使用说明
首先明确程序功能，然后找到对应模块，拖动到主程序下方，出现蓝条提 示后连接，使用鼠标左键单击该模块在弹出界面中选择参数，下载程序到控制 器，运行程序，实现功能。
示例：
功能：A 端口电机以 80 速度正转； 对应模块：电机；将“电机”模块拖动到主程序下方，单击模块
“A”，设定电机选用 A 端口，单击“功率”输入 80，设定电机的功率为 80。然
后通过 USB 线连接计算机和控制器，下载程序到控制器，运行程序，实现目 标。
3.1 动作模块库 动作模块库包含了所有执行器模块，其中有反转电机、电机、电机停止、
显示、指示灯、电磁铁、声音共八大模块。
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模块名称 |
模块图 |
控制端 口 |
解读 |
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反转电机 |
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电机口 A~D |
需放置在需要反转的电 机模块之前，将之后的 电机转向置反 |
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设置电机 |
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电机口 A~D |
控制电机转动，功率范 围为-100~100（亦可通 过变量控制）。高级模块 |
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可控制电机转动时间或 者移动距离（1600 表示 电机转动约 360°） |
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关闭电机 |
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电机口 A~D |
勾选后对应端口的电机 将停止转动 |
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指示灯 |
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I/O 口 1~5 |
控制对应（可多选）指 示灯的亮灭 |
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电磁铁 |
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I/O 口 1~5 |
控制对应（可多选）电 磁铁的吸合与断开 |
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声音 |
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/ |
将对应声音通过扬声 器发出 |
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LED 阵列- 表情 |
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I/O 口 1~4 |
选择并显示表情，需要 同时连接两个 LED 阵列 |
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关闭 LED 阵列-表情 |
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I/O 口 1~4 |
关闭表情显示，需要同 时连接两个 LED 阵列 |
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LED 阵列- 符号 |
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I/O 口 1~4 |
选择并显示符号 |
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LED 阵列- 自定义 |
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I/O 口 1~4 |
可以显示自己绘制的符 号 |
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关闭 LED 阵列 |
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I/O 口 1~4 |
关闭 LED 阵列的显示 |
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读数 |
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I/O 口 1~5 |
讲设置值和传感器的状 态转换为数值，通过扬 声器播放出来 |
3.2 传感器模块库
传感器模块库包含了所有能够采集外部环境数据的模块，对应传感器实体 使用，可将采集到的数据赋值给对应变量。本模块库含有亮度、温度等 11 大模 块。
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模块名 称 |
模块图 |
控制端 口 |
解读 |
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环境 光 |
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I/O 口 1~5 |
将对应端口亮度传 感器的检测值赋值 到亮度变量上 |
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温度 |
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I/O 口 1~4 |
将对应端口温度传 感器的检测值赋值 到温度变量上 |
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湿度 |
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I/O 口 1~4 |
将对应端口湿度传 感器的检测值赋值 到湿度变量上 |
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地面灰 度 |
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I/O 口 1~5 |
将对应端口地面灰 度传感器的检测值 赋值到灰度变量上 |
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火焰 |
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I/O 口 1~5 |
将对应端口火焰传 感器的检测值赋值 到火焰变量上 |
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红外测 距 |
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I/O 口 1~5 |
将对应端口红外传 感器的检测值赋值 到红外测距变量上 |
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触碰开 关 |
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I/O 口 1~5 |
将对应端口触动开 关传感器的检测值 赋值到开关变量上 |
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磁敏 |
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I/O 口 1~5 |
将对应端口磁敏传 感器的检测值赋值 到磁敏变量上 |
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集成 灰度 |
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I/O 口 5 |
将对应端口集成灰 度传感器的某一个 通道检测值赋值到 灰度变量上。 |
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计时器 |
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/ |
将当前系统时间 （程序从开始到当 前运行的时间）赋 值到时间变量上 |
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时钟复 位 |
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/ |
将当前系统时间 置零 |
3.3 控制模块库 在用户程序中，读取各端口传感器的返回值一般有两种用途：储存和判
断，其中用于判断的情况居多。在软件中提供了 while 语句、if…else
…语句、for 语句三种判断方式的流程图模块，它们都在控制模块库中。
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模块名称 |
模块图 |
解读 |
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条件判断 |
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C 语言中的 if（条件）…else…语句，用户可以 设置变量、传感器、参数来控制条件。如果条件 满足执行上部语句，否则执行下部语句 |
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条件判断 |
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C 语言中的 if（条件）…else…语句，用户可以 设置变量、传感器、参数来控制条件。如果条件 满足执行内部语句 |
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条件循环 |
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C 语言中的 while(条件)语句，用户可以设置变 量、传感器、参数来控制条件。如果条件满足执 行循环体语句，否则跳出当前循环体 |
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多次执行 |
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C 语言中的 for 语句，用户可以通过参数或者引 用变量来设置循环次数。循环次数代表当前循环 体内语句重复执行次数 |
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循环直到 |
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C 语言中的 while(条件)语句，用户可以设置变 量、传感器、参数来控制条件。如果条件不满足 执行循环体语句，否则跳出当前循环体 |
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重复执行 |
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C 语言中的 while（true）语句，表示当前循环体 内语句一直重复执行 |
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循环中断 |
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C 语言中的 break 语句，位于循环体内，当循环 体内语句执行到此模块时跳出当前循环体 |
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等的直到 |
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等待条件满足才会执行下一条程序，否则一 直处于等待状态 |
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等待 |
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用户通过设置时间将当前程序状态保持一定 时间 |
3.4 程序模块库
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模块名称 |
模块图 |
解读 |
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新建任务 |
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在用户程序中添加一个进程，相当于控制器同一 时间在做多个任务，而且这些任务是并列执行的 |
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新建函数 |
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将多个模块的程序打包成一个模块用以缩减主程 序的长度。可以通过该模块调用其他程序的子程 序，也可以通过更改参数或者引用变量来修改子 程序内部参数 |
3.5 运算模块库
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模块名称 |
模块图 |
解读 |
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加法 |
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将用户填写的参数或者引用的变 量进行加法运算后所得到的结果 赋值到整型变量或者其他变量 |
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减法 |
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将用户填写的参数或者引用的变 量进行减法运算后所得到的结果 赋值到整型变量或者其他变量 |
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乘法 |
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将用户填写的参数或者引用的变 量进行乘法除运算后所得到的结 果赋值到整型变量或者其他变量 |
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除法 |
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将用户填写的参数或者引用的变 量进行除法运算后所得到的结果 赋值到整型变量或者其他变量 |
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比较-大 于 |
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将用户填写的参数或者引用的变 量进行大于比较运算后所得到的 结果赋值到整型变量或者其他变 量 |
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比较-小 于 |
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将用户填写的参数或者引用的变 量进行小于比较运算后所得到的 结果赋值到整型变量或者其他变 量 |
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比较-等 于 |
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将用户填写的参数或者引用的变 量进行等于比较运算后所得到的 结果赋值到整型变量或者其他变 量 |
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比较-不 等于 |
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将用户填写的参数或者引用的变 量进行不等于比较运算后所得到 的结果赋值到整型变量或者其他 变量 |
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逻辑运算 -与 |
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将两个逻辑变量进行逻辑运算。 “&&”运算时就是两个逻辑变量 都成立时则该逻辑成立 |
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逻辑运算 -或 |
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将两个逻辑变量进行逻辑运算。 “‖”运算时就是两个逻辑变量 中至少有一个成立时则该逻辑成 立 |
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逻辑运算 -非 |
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将逻辑变量进行逻辑运算。“！” 运算时就是将反向逻辑变量赋值 |
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取余数 |
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将用户填写的参数或者引用的变 量进行除以输入的参数或引用变 量运算后取余数所得到的结果赋 值到整型变量或者其他变量 |
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四舍五入 |
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将用户填写的参数或者引用的变 量四舍五入所得到的结果赋值到 整型变量或者其他变量 |
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数学运算 |
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将用户填写的参数或者引用的变 量进行数学函数运算所得到的结 果赋值到整型变量或者其他变量 |
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随机数 |
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定义随机数变量。参数为随机数 产生区间，取值范围 0~99999。 不对应执行器实物 |
3.6 变量模块库 变量是数据的两种表现形式之一。变量代表一个有名字的、具有特定属性
的一个存储单元。用来存放数据。如：将地面灰度传感器的检测值赋值到灰度
变量。
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模块名称 |
模块图 |
解读 |
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数字输入 |
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将对应端口数字传感器的检测值赋值 到数字变量上，所有数字量传感器都 可用此模块替代 |
3.6 高级模块库
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模块名称 |
模块图 |
解读 |
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数字输入 |
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将对应端口数字传感器的检测 值赋值到数字变量上，所有数 字量传感器都可用此模块替代 |
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模拟输入 |
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将对应端口模拟传感器的检测 值赋值到模拟变量上，所有模 拟量传感器都可用此模块替代 |
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数字输出 |
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控制对应（可多选）数字执行 器的开与关。所有开关量执行 器都可用此模块替代 |
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读 EEPROM |
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读取控制器中 EEPROM 的某一地 址（0~99）的数值并赋值给 EEPROM 变量 |
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写 EEPROM |
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将需要的参数或者引用的变量 写入控制器 EEPROM 里的某一个 地址下（0~99） |
3.7 巡线模块库
详细介绍见第五章，巡线入门
四、C 语言与 Python 语言编辑界面介绍
在流程图编辑界面下按照如图所示点击代码转换界面里的“切换到 C 代码编辑”。
在流程图编辑界面下按照如图所示点击代码转换界面里的“切换到 Python 代码编辑”。
1、 C 语言界面介绍
函数及变量显示
菜单栏
多功能提示窗口 程序编辑窗口
C 语言编程界面如上图所示，主要包含 4 个窗口：菜单栏、函数及变量显 示窗口、程序编辑窗口和多功能提示窗口。其中上面右侧较大为程序编辑窗 口。
2、 Python 语言界面介绍
菜单栏 多功能提示窗口
程序编辑窗口
Python 语言编程界面如上图所示，主要包含 3 个窗口：菜单栏、程序编辑 窗口和多功能提示窗口。其中中间部分为程序编辑窗口。
第四章 编程示例
一、触碰传感器控制电机停转
连接触碰传感器和电机到控制器，使用条件循环控制电机停转，需用到电 机、触碰传感器、重复执行、判断、运算-小于、关闭电机、循环中断模块，程 序如上图；注意：地面灰度传感器模块与外接传感器选择端口一致，循环条件 中使用的变量为触碰传感器对应变量，电机模块和电机停止模块中勾选的端口 与电机外接端口一致。
二、红外传感器检测
连接红外传感器和电机到控制器，使用条件循环控制电机反向 2 秒后停 转，需用到电机、红外传感器、重复执行、判断、运算-小于、反转电机、等 待、关闭电机和循环中断模块，程序如上图；注意：地面灰度传感器模块与外 接传感器选择端口一致，循环条件中使用的变量为触碰传感器对应变量，电机 模块和电机停止模块中勾选的端口与电机外接端口一致。
第五章 巡线入门
巡线模块库是针对巡线类机器人竞赛开 发的一个专门模块库，此模块库应用 PID 算 法使得机器人可以准确巡线、定位路口、精 确转弯，可满足大部分巡线类比赛需要。巡 线模块库包含初始化、黑白检测、巡线路 口、巡线计时、转弯、计时启动电机、计距 启动电机、灰度通道启动电机、按钮九个模 块，下面做简单介绍（小车接线如右图所 示，具体参考产品使用手册）。
1. 初始化：
设定巡线小车的电机、传感器相应接口和相关参数。
模块解读：整个巡线模块库初始设置模块，必须放置在巡线程序的起始位 置，一般放在主程序之后。
电机属性：左电机默认接电机通道 A,右电机默认接电机通道 B；功率数值 代表百分数，小车实际运行速度为巡线速度乘此百分数，可根据小车实际运行 情况调整功率，使左、右电机速度相同时小车沿直线前进；若巡线时小车原地 旋转，则将小车旋转方向一侧的电机功率设定为负（例：若小车向左转，则将 左侧电机功率设置为负）。
地面灰度通道：集成灰度传感器必须连接 5 号 I/O 接口，默认地面灰度传 感器从左至右分别对应集成灰度传感器的 1-5 通道上。
2. 黑白检测：
标定场地上的黑线和白底。
模块解读：必须和初始化模块一起组成完整程序下载到控制器中使用，更 换场地或环境光线改变需要重新进行黑白检测。
检测方法：运行程序按照提示进行检测（当提示 BLACK LINE 或 WHITE GROUND 时灰度传感器必须全部放置于黑线或者白底上）。检测完成后，控制器 屏幕会显示检测数值，黑线对应数值均大于 2000，白底对应数值均低于 400， 若检测值不在此范围内，则需要重新检测。
3. 巡线路口：
以一定速度巡线通过某一类型的路口，通过路口后继续前进一段时间后停 止。
路口类型：
勾选左侧
勾选右侧
勾选 T 字/十字路口
勾选左侧或右侧，不可勾选 T 字/十字路口 模块解读：巡线路口模块多用于转弯模块之前，小车运行到某一路口后停
止，为转弯做好准备；必须用在初始化模块之后。
巡线速度：实际速度=巡线速度 X 功率%（初始化模块设定）
冲过路口时间：小车灰度传感器经过对应路口（黑线）后，继续前行的时 间；冲过路口时间长短直接影响小车转弯结束时与黑线的位置关系。
4. 巡线计时：
以一定速度巡线一定时间后停止。
模块解读：多用于小车巡线前进时需停止在某一没有路口的位置；受摩擦 力影响较大，不能精确控制。
5. 转弯：
小车以一定的速度向某一方向旋转，直到勾选的灰度传感器检测到黑线 时，小车停止。
模块解读：用于改变小车当前方向；结束位置的三个选项代表小车前方处 于中间位置的三个灰度传感器，勾选某一个选项，转弯过程中对应位置的灰度 传感器检测到黑线时小车停止；当一侧电机速度设置为负时，则小车向该侧旋 转。
6. 启动电机-时间：
以时间来控制电机运转使小车产生位移。
模块解读：多用于没有黑线区域的小车移动； 时间控制：小车左右轮以一定速度移动一定的时间。
7. 启动电机-距离：
以距离来控制电机运转使小车产生位移。 模块解读：多用于没有黑线区域的小车移动；
距离控制：小车左右轮以一定的速度移动一定的距离（移动距离以电机速 度快的一侧为准）。
8. 启动电机-传感器控制：
以传感器来控制电机运转使小车产生位移。 模块解读：多用于没有黑线区域的小车移动；
传感器控制：小车左右轮以一定的速度移动，直到所选传感器反馈值满足 条件，小车停止。
9. 按钮启动：
程序执行到此模块时进入循环，直到按下控制器按键，程序跳出循环，继 续向后执行。
按钮启动多用于初始化模块后，可让小车在运行程序后不会立即启动，给 参赛选手调整时间。
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