第一课　初识机器人
在机器人课上，教师问同学们，从家中到学校他们见到过哪些机器人，同学们面面
相觑，满脸疑惑，难道他们中有谁是机器人吗？
一、谁是机器人
我们都见过楼道中的电梯、行驶的汽车、超市的自动门，还有自动取款机、计算机
和手机等物品，这些物品都有一个共同的特点，即需要人们为其设计程序，并可以按照
人们的要求来完成工作。人们称这类产品为智能产品，也可称为机器人。机器人的外表
并不限于“人”的形状，例如装配机械手、室内自动温控系统、自动电话答录机、烟雾
探测报警器等都可以称为机器人。机器人能够代替人类完成重复、乏味或者危险的工作，
能够提高人们的生活品质和工作效率。图1-1 是一款名为“村田顽童”的机器人。它是
一款自行车型机器人，它骑车的技能甚至超过了人类，可以在和车轮相同宽度的坡道上
骑行，而且即使停车后也不会歪倒。
图1-1　“村田顽童”机器人
实际上，联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：机器人是一
种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机，或是为了执行不同的任务
而具有可改变和可编程动作的专门系统。
虽然各种机器人之间的形状、功能千差万别，但是其构成部分却是相同的，都是由
控制器、传感器、能源动力以及反馈系统等部分构成，都是通过传感器感知环境信息的
变化，通过中央处理器进行运算处理，最后通过输出装置完成特定的任务。
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其中，控制器是机器人的核心部分，它通过连接各种传感器获得信息，进行分析处理，
然后发出指令控制机器人的各种动作。本书中，我们将介绍一款十分流行的控制器——
micro:bit，并在此基础上结合柴火创客产品BitStarter Kit 开展学习。
二、micro:bit 是什么
micro:bit 是一款面向青少年编程教育而设计的微型计算机开发板，由英国广播电视
公司与微软、三星、ARM、兰卡斯特大学等公司、机构共同开发。通过micro:bit 开发
板，我们可以轻松地制作出游戏、音乐、智能玩具、机器人等各种作品。自推出以来，
micro:bit 开发板受到了广大创客人群的喜爱，并成为中小学生编程教育和创客教育入门
的首选硬件。micro:bit 开发板的正面和反面如图1-2 所示。
图1-2　micro:bit 开发板的正面和反面
micro:bit 开发板包括25 颗独立可编程的LED 灯、2 个可编程的按钮、连接引脚、
光线传感器、温度传感器、加速度传感器、指南针、无线电、蓝牙、USB 接口等电子元件。
下面让我们一起认识一下这些电子元件及其作用。
（一）LED 灯
LED 灯是指发光二极管。micro:bit 开发板的正面有25 颗可独立编程的LED 灯，如
图1-3 所示，它可以用来显示图文信息。
（二）按钮
micro:bit 开发板正面有2 个标记了A 和B 的按钮。通过这2 个按钮，可以实现输入
功能，如图1-4 所示。
（三）连接引脚
micro:bit 开发板的边缘有25 个外部接口，如图1-5 和图1-6 所示，这些接口被称为
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引脚。它们可以用来连接电动机、LED 灯及其他带引脚的电子元件。
图1-3　LED 灯图1-4　按钮A 和按钮B
图1-5　micro:bit 开发板接口（1）
图1-6　micro:bit 开发板接口（2）
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（四）光线传感器
通过反转LED 灯屏幕，micro:bit 开发板可以进入输入模式。LED 灯屏幕具备光线
传感器的作用，可以用来检测周围的光线，光线传感器如图1-7 所示。
（五）温度传感器
micro:bit 开发板的温度传感器可以检测设备的温度，如图1-8 所示。
图1-7　光线传感器图1-8　温度传感器
（六）加速度传感器
加速度传感器可以用来测量micro:bit 开发板的加速度和检测micro:bit 开发板的移动
速度，也可以检测摇动、倾斜、micro:bit 开发板面对的方向以及自由落体等动作。加速
度传感器如图1-9 所示。
（七）指南针
指南针可以用来检测地球磁场，但是在使用之前需要校准，如图1-10 所示。
图1-9　加速度传感器图1-10　指南针
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（八）无线电
无线电（见图1-11）可以用于2 块micro:bit 开发板之间的无线通信，即可以用无线
电将信息发送到其他的micro:bit 开发板上，从而可以创建多人游戏以及进行更多有趣的
发明。
（九）蓝牙
通过蓝牙（见图1-12），可以让micro:bit 开发板发送和接收信息，可以让micro:bit
开发板和计算机、手机以及平板电脑之间进行无线通信，还可以通过micro:bit 开发板控
制手机或通过手机将无线代码发送到micro:bit 开发板上。
图1-11　无线电图1-12　蓝牙
（十）USB 接口
USB 接口（见图1-13）的作用是可以通过数据线将micro:bit
开发板与计算机进行连接，也可以通过USB 接口给micro:bit 开
发板供电，同时可以通过USB 接口将程序下载到micro:bit 开发
板上。
三、BitStarter Kit 介绍
虽然micro:bit 开发板具有非常强大的功能，且具有很多的传感器，可以用来学习编
程和创作，但是如果micro:bit 开发板没有连接外接设备，它的应用仍有很大的局限性，
这样就需要我们的主角BitStarter Kit 隆重“登场”了，如图1-14 所示。BitStarter Kit 是
针对micro:bit 开发板外接设备而开发的扩展板，主要用于连接micro:bit 开发板和Grove
图1-13　USB 接口
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模块。BitStarter Kit 包括几百个不同的模块，如传感器、执行器、通信模块和显示器等。
使用BitStarter Kit 可以有助于开发学生们创新的潜能，帮助学生们将创意变成现实。
图1-14　BitStarter Kit 扩展板及配件
（一）BitMaker 扩展板
BitMaker 是一块卡片大小的扩展板，作为micro:bit 开发板和Grove 模块的桥梁，可
以即插即用；BitMaker 扩展板内置蜂鸣器，可以用来播放声音；BitMaker 扩展板具有6
个Grove 端口（其中一个是I2C 端口），这些端口可以连接几百种不同的模块，如传感器、
执行器、通信模块和显示器等，如图1-15 所示。
图1-15　BitMaker 扩展板
（二）超声波测距传感器
超声波测距传感器是一种可以发出和接收超声波的电子元件，如图1-16 所示，它能
检测出4m 内的障碍物。
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（三）迷你风扇
迷你风扇属于输出模块，如图1-17 所示，它由直流电动机、驱动板、电线以及扇叶
组成。当它设定为高电平时，电机转动；当它设定为低电平时，电机不动。迷你风扇可
以用于制作风扇相关项目。由于迷你风扇的扇叶柔软，所以风扇的安全性高，即使高速
转动也不会对人造成伤害。
图1-16　超声波测距传感器图1-17　迷你风扇
（四）旋钮开关
旋钮开关属于输入模块，如图1-18 所示。当旋钮被旋转时，轴的角位置发生改变，
电路会将检测到的角位置转换成数字信号，据此判断旋钮是顺时针旋转还是逆时针旋转。
通常情况下，顺时针旋转旋钮意味着数值增加（如增加灯光的亮度），而逆时针旋转则意
味着数值降低（如降低灯光亮度）。
（五）声音传感器
声音传感器（见图1-19）可以测量声音的强度，它其实是麦克风的一种。声音传感
器可以将检测到的声波模拟信号转换成数字信号，数字信号的范围是0~1023。我们可以
将声音传感器测量到的声音强度与一些特定的参考值进行比较，从而判断周围环境是安
静的还是吵闹的。例如，当声音强度低于一个较低的值（具体数值根据环境而定），我们
可以认为环境是安静的，这个值也称为“低阈值”；而当声音强度高于一个较高的值（具
体数值根据环境而定），我们可以认为环境是吵闹的，这个值也称为“高阈值”。
图1-18　旋钮开关图1-19　声音传感器
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（六）光线传感器
光线传感器属于输入模块，如图1-20 所示。光线传感器可以测量周围的光线强度，
并将测量到的光线强度以电压强度的形式在电路中表现出来，这些电压值又会被转化为
数字信号发送到微控制器，此时就可以计算光线强度了。我们也可以将光线传感器读取
到的光线强度与一些特定的参考值进行比较，从而判断周围环境是昏暗的还是明亮的。
例如，当光线强度低于一个较低的值（具体数值根据环境而定），我们可以认为环境是昏
暗的，这个值也称为“低阈值”；而当光线强度高于一个较高的值（具体数值根据环境而
定），我们可以认为环境是明亮的，这个值也称为“高阈值”。
（七）按键开关
按键开关又称为Grove-Button，它是一个瞬时按钮，如图1-21 所示。按键开关包含
一个独立的瞬时开关按钮，“瞬时”意味着按钮在释放后会自行弹回。按下时按钮输出
HIGH 信号，松开时按钮输出LOW 信号。标记的Sig 表示信号，NC 表示根本不使用。如
图1-21 所示，此按钮有两个版本，它们的唯一区别是Grove 插座的方向不同。
（八）振动电动机
振动电动机是一种适合作为非听觉指示器的迷你振动电动机，如图1-22 所示。当输
入为高电平时，电动机将像静音模式下的手机一样振动。
图1-20　光线传感器图1-21　按键开关图1-22　振动电动机
（九）舵机
舵机是用直流电动机控制齿轮和反馈的系统。舵机主要用于机器人的驱动机构，如
图1-23 所示。
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（十）RGB LED 灯带
RGB LED 灯带上有30 颗LED 灯，可以通过调节颜色显示出色彩不同的灯效，像彩
虹一样。RGB LED 灯带如图1-24 所示。
图1-23　舵机图1-24　RGB LED 灯带
四、拓展与提高
举例说明BitStarter Kit 中的各种传感器可以应用在哪些领域。
第二课　编程的环境和资源
一般情况下，程序编写都是先将编程软件安装在计算机上，通过运行软件编写程序，
这种方法在程序的编写、保存、分享等方面有很多的局限性，而且不易获得网络资源的
帮助。因此，我们推荐使用一种新型的编程方式——在线编程，即输入一个网址就可以
进行程序编写，同时还可以进行成果的分享。
一、学习资源介绍
在搜索引擎中输入makecode.microbit，登录micro:bit 官方网站，即可进入micro:bit 主
页，如图2-1 所示。
图2-1　micro:bit 主页
将网页向下拖动，可以依次见到“我的项目”“教程”、Games、Radio Games、Fashion、
“音乐”、Toys、Science、Tools、“海龟”、Blocks To JavaScript、Courses、Behind the
MakeCode Hardware、Coding Cards 等项内容。其中，在本书所编写的程序都显示在“我
的项目”中。