C單片機應(yīng)用與C語言程序設(shè)計第三章

第三章C語言函數(shù)與機器人巡航控制深圳市鷗鵬科技有限公司黃曦2009.3.21摘要任務(wù)一基本巡航動作任務(wù)二勻加速/減速運動任務(wù)三用函數(shù)調(diào)用簡化運動程序任務(wù)四高級主題――用數(shù)組建立復雜運動字符型數(shù)據(jù)數(shù)組switch語句工程素質(zhì)和技能歸納科學精神的培養(yǎng)?

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reserved.5/24/2023/任務(wù)一基本巡航動作?

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reserved.5/24/2023/向前巡航，持續(xù)時間為3秒。源程序請參照教材第37頁RobotForwardThreeSeconds.c原理：輸出相應(yīng)的脈沖序列，使左側(cè)電機逆時針旋轉(zhuǎn)，右側(cè)電機順時針旋轉(zhuǎn)。程序反復執(zhí)行130次，需要3秒時間，機器人也向前運動3秒。嘗試調(diào)節(jié)距離和速度。嘗試通過調(diào)節(jié)高電平脈寬，從而調(diào)節(jié)機器人的運動方向。任務(wù)一基本巡航動作?

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reserved.5/24/2023/命令組合，讓機器人向前走、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和向后走。源程序請參照教材第39頁的ForwardLeftRightBackward.c。嘗試1個輪子不動，另一個輪子全速旋轉(zhuǎn)，從而以一個輪子為支點，原地旋轉(zhuǎn)。源程序請參照教材第41頁。任務(wù)二 勻加速/減速運動?

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reserved.5/24/2023/編程目的：使機器人的運動更平穩(wěn)，增長電機的壽命。編程原理：電機控制信號高電平寬度為1500微秒，如要順時針加速，則

delay_nus()的參數(shù)從1500逐漸減小到1300，如要逆時針旋轉(zhuǎn)，則從1500逐漸增大到1700。脈寬變得越快，加/減速的效果就更明顯。for(pulseCount=10;pulseCount<=200;pulseCount=pulseCount+1){P1_1=1;delay_nus(1500+pulseCount);P1_1=0;P1_0=1;delay_nus(1500-pulseCount);P1_0=0;delay_nms(20);}任務(wù)二 勻加速/減速運動?

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reserved.5/24/2023/例程：電機速度逐漸增加到全速然后逐步減小的實現(xiàn)。源代碼參照教材第43頁的StartAndStopWithRamping.c嘗試更改變量pulseCount的變化值，調(diào)節(jié)加速度或減速度。嘗試更改變量pulseCount的變化上限，調(diào)節(jié)加速或減速的持續(xù)時間。任務(wù)三用函數(shù)調(diào)用簡化運動程序?

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reserved.5/24/2023/C語言提供了強大的函數(shù)定義功能。一個C程序就是由一個主函數(shù)和若干個其它函數(shù)構(gòu)成，由主函數(shù)調(diào)用其它函數(shù)，其它函數(shù)也可以相互調(diào)用。同一個函數(shù)可以被一個或多個函數(shù)調(diào)用任意多次。無論機器人要執(zhí)行何種動作，都離不開前面討論的各種基本動作。為了各種應(yīng)用程序方便使用這些基本動作程序，你可以將這些基本動作放在函數(shù)中，供其它函數(shù)調(diào)用來簡化程序。任務(wù)三用函數(shù)調(diào)用簡化運動程序?

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reserved.5/24/2023/函數(shù)的種類從函數(shù)的定義來看：標準函數(shù)，即庫函數(shù)，由集成開發(fā)環(huán)境提供。用戶自定義函數(shù)，解決自己的專門需要。從函數(shù)有無返回值來看：有返回值函數(shù)。無返回值函數(shù)。從主調(diào)函數(shù)和被調(diào)函數(shù)來看：無參數(shù)函數(shù)。有參數(shù)函數(shù)。任務(wù)三用函數(shù)調(diào)用簡化運動程序?

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reserved.5/24/2023/函數(shù)的形式：類型標識符函數(shù)名(形式參數(shù)列表){聲明部分語句}其中類型標識符和函數(shù)名稱為函數(shù)頭。類型標識符指明了本函數(shù)的類型，函數(shù)的類型實際上是函數(shù)返回值的類型。函數(shù)名是由用戶定義的標識符。函數(shù)名后有一個括號（不可少寫），若函數(shù)無參數(shù)，則括號內(nèi)可不寫內(nèi)容或?qū)憽皏oid”；若有參數(shù)，則形式參數(shù)列表給出各種類型的變量，各參數(shù)之間用逗號間隔。{}中的內(nèi)容稱為函數(shù)體。函數(shù)體中的聲明部分，是對函數(shù)體內(nèi)部用到的變量的類型說明。在很多情況下都不要求函數(shù)有返回值，此時函數(shù)類型符可以寫為void。任務(wù)三用函數(shù)調(diào)用簡化運動程序?

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reserved.7/27/2023/main函數(shù)是不能被其它函數(shù)調(diào)用的，那它的返回值類型int是怎么回事呢？–其實不難理解，main函數(shù)執(zhí)行完之后，它的返回值是給操作系統(tǒng)的。雖然在main函數(shù)體內(nèi)并沒有什么語句來指出返回值的大小，但系統(tǒng)默認的處理方式是：當main函數(shù)成功執(zhí)行，它的返回值為1；否則為0。任務(wù)三 用函數(shù)調(diào)用簡化運動程序?

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reserved.7/27/2023/下邊的Forward函數(shù)可以使機器人向前運動1.5秒。該函數(shù)是無形參、無返回值的函數(shù)，沒有太大的使用價值。void

Forward(void){int

i;for(i=1;i<=65;i++){P1_1=1;delay_nus(1700);P1_1=0;P1_0=1;delay_nus(1300);P1_0=0;delay_nms(20);}}任務(wù)三用函數(shù)調(diào)用簡化運動程序?

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reserved.7/27/2023/給前面一頁的Forward函數(shù)增加脈沖數(shù)和速度等兩個參數(shù)，從而可以靈活的設(shè)置這些參數(shù)，讓函數(shù)成為一個真正有用的模塊。void

Forward(int

PulseCount，int

Velocity)/*

Velocity

should

be

between

0

and

200

*/{int

i;for(i=1;i<=PulseCount;i++){P1_1=1;delay_nus(1500+Velocity);P1_1=0;P1_0=1;delay_nus(1500-Velocity);P1_0=0;delay_nms(20);}}任務(wù)三用函數(shù)調(diào)用簡化運動程序?

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reserved.7/27/2023/注釋：在函數(shù)定義的下方，有一行注釋，提醒我們使用該函數(shù)的時候，速度是在0到200之間。除“//”外，C語言還提供了另一種語句注釋符——“/*”和“*/”。“/*”和“*/”必須成對使用，在它們之間的內(nèi)容將被注釋掉。它的作用范圍比“//”大：“//”僅僅對它所在的一行起注釋作用；但“/*…*/”可以對多行注釋。注釋是你在學習程序設(shè)計時要養(yǎng)成的良好習慣。任務(wù)三用函數(shù)調(diào)用簡化運動程序?

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reserved.7/27/2023/完整的使用向前、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和向后四個函數(shù)的例程。源碼參照教材第48頁的MovementsWithFuncitons.c該例程的效果與任務(wù)1的ForwardLeftRightBackward.c產(chǎn)生的效果是一致的。在該程序中，除了main函數(shù)以外，其他的四個函數(shù)代表了四個方向，具有相同的形參——脈沖個數(shù)和速度參數(shù)。這四個函數(shù)的功能是可以集成在同一個函數(shù)中的。任務(wù)三用函數(shù)調(diào)用簡化運動程序?

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reserved.7/27/2023/直接用一個子函數(shù)實現(xiàn)方向、脈沖個數(shù)和速度的控制。源代碼參照教材第51頁的MovementsWithOneFunciton.c嘗試修改程序，讓機器人走正方形。/任務(wù)四高級主題——用數(shù)組建立復雜運動到目前為止你已經(jīng)試過三種不同的編程方法來使機

器人向前走，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)和向后走。每種方法都有

它的優(yōu)點，但是如果你要讓機器人執(zhí)行一個更長，

更復雜的動作時用這些方法都很麻煩。下面要介紹的兩個例子將用子函數(shù)來實現(xiàn)每個簡單的動作，將復

雜的運動存儲在數(shù)組中，然后在程序執(zhí)行過程中讀

出并解碼。避免了重復調(diào)用一長串子函數(shù)。這里，

你要用到C語言的一種新的數(shù)據(jù)類型——數(shù)組。前面，你只用到了C語言的基本數(shù)據(jù)類型之一的整型數(shù)據(jù)，以int作為類型說明符。另外一種基本數(shù)據(jù)類型是字符型，以char作為類型說明符。?2008Open-Tech.Allrightsreserved.5/18/2023任務(wù)四高級主題——用數(shù)組建立復雜運動字符型數(shù)據(jù)字符常量字符常量是指用一對單引號括起來的一個字符。字符常量中的單引號只起到定界作用并不表示字符本身。單引號中的字符不能是單引號（‘）和反斜杠（\），它們特有的表示法在轉(zhuǎn)義字符中介紹。在C語言中，字符是按照對應(yīng)的ASCII碼值來存儲的。–ASCII碼–ASCII是美國標準信海息交換碼（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）的縮寫，用來制坊訂計算機中每渡個符凱號對應(yīng)的代碼苗，這免也叫凱做計幟算機艦的內(nèi)碼死(c槐od捎e)。?2008Open-Tech.Allrightsr寶結(jié)ese島r辣ve底d.5/形18/2心023菊htt脫p:他//班www物.s忘zope恭n.董cn僑

/任務(wù)四高級主題——用數(shù)組建立復雜運動字符型數(shù)據(jù)量的雙撇號（“）和反斜杠（\）轉(zhuǎn)義字符轉(zhuǎn)義字符是一種特殊的字符常量，以反斜杠“\”開頭，后跟一個或幾個字符。轉(zhuǎn)義字符具有特定的含義，不同于字符原有的意義，故稱“轉(zhuǎn)義”字符。通常轉(zhuǎn)使義字符用轉(zhuǎn)義字符含義表示用一ASC般II值（字十進制）符不便于表示?2008Open-Tech.Allrightsreserved.5/18/2023/的控制\代b碼，如退用格（BS于）表示字符00常8

量的單撇號（‘）\n換行（LF）010、用于\表t示字符水平串制表（常HF）\\反斜杠092等。\’ 單引號字符

039\”雙引號字符034\0空字符（NULL）\ddd任意字符三位八進制\xhh任意字符二位十六進制任務(wù)四高級主題——用數(shù)組建立復雜運動?2008Open-Tech.Allrightsreserved.5/18/2023/字符型數(shù)據(jù)字符變量字符變量用來存放字符常量，注意只能存放一個字符。字符變量的定義形式如下：charc1,c2;它表示c1和c2為字符變量，各放入一字字符。因此可以用下面語句對c1、c2賦值：c1=’a’;c2=’A’;任務(wù)四高級主題——用數(shù)組建立復雜運動?2008Open-Tech.Allrightsreserved.5/18/2023/數(shù)組在程序設(shè)計中，為了處理方便，可以把具有相同類型的若干變量按有序的形式組織起來。這些按序排列的同類數(shù)據(jù)元素的集合稱為數(shù)組。一個數(shù)組可以分解為多個數(shù)組元素，根據(jù)數(shù)組元素數(shù)據(jù)類型的不同，數(shù)組可以分為多種不同類型。數(shù)組又分為一維數(shù)組、二維數(shù)組甚至三維數(shù)組。本節(jié)只會用到一維數(shù)組。任務(wù)四高級主題——用數(shù)組建立復雜運動?2008Open-Tech.Allrightsreserved.5/18/2023/一維數(shù)組一維數(shù)組的定義方式為:類型說明符順數(shù)組名[常量表達式];類型說明符是任一種基本數(shù)據(jù)類型。數(shù)組名是用戶定義的數(shù)組標識符。方括號中的常量表達式表示數(shù)據(jù)元素的個數(shù)，也稱為數(shù)組的長度。一維數(shù)組的賦值初始化賦值的一般方式類型說明符糕數(shù)組名[常量表達式]={值，值……值}；其中在{}中的各數(shù)據(jù)值即為各元素的初值，各值之間用逗號間隔。例如：下面的語句定義了一個字符型數(shù)組，該數(shù)組有10個元素，并對這10個元素進行了初始化。charNavigation[10]={'F','L','F','F','R','B','L','B','B','Q'};任務(wù)4高級主題——用數(shù)組建立復雜運動?2008Open-Tech.Allrightsreserved.5/18/2023/一維數(shù)組的引用數(shù)組元素是組成數(shù)組的基本單元。數(shù)組元素也是一種變量，其標識方法繭為數(shù)組名后跟一個下標，下標表示了元素在數(shù)組中的順序號（從0開始計數(shù)）。數(shù)組元素的一般形式為：數(shù)組名[下標]其中下標只能為整秘型常量或整型表達式。若為小數(shù)時，系統(tǒng)碼將自動取整。例如：Navigation[0]（第一個字符：‘F’）Navigation[5]（第六個字符：‘B’）任務(wù)四高級主題——用數(shù)組建立復雜運動?2008Open-Tech.Allrightsreserved.5/18/2023/字符串和字符串結(jié)束標志字符串常量是指用一對雙引號括起來的一串字符。如“China”、“OPEN”、“A”、“333212-6589”等。雙引號只起定界作用。雙引號括起的字符串中不能是雙引號(“)和反斜杠（\）。在Ｃ語言中沒有專門的字符串變量，通常用一個字符數(shù)組來存放一個字符串。字符串常量在存儲時，系統(tǒng)自動在字符串的末尾加一個“串結(jié)束標志”，即ASCII碼值為0的字符NULL，常用“\0”表示。因此在程序中，長度為n字符的字符串常量在內(nèi)存中占有n+1個字節(jié)的存儲空間。任務(wù)四高級主題——用數(shù)組建立復雜運動?2008Open-Tech.Allrightsreserved.5/18/2023/例程：采用字符數(shù)組定義一系列復雜的運動。源代碼請參照教材第55頁的NavigationWithSwitch.c將程序編譯并燒寫入單片機，打開電源，讓程序運行。觀察機器人是否走了一個矩形？如果是梯形，需要調(diào)節(jié)for循環(huán)中的循環(huán)次數(shù)，使其精準的旋轉(zhuǎn)90°。任務(wù)四高級主題——用數(shù)組建立復雜運動?2008Open-Tech.Allrightsreserved.5/18/2023/NavigationWithSwitch.c是如何工作的？在主函數(shù)中定義了一維字符數(shù)組。charNavigation[10]={'F','L','F','F','R','B','L','B','B','Q'};在這個數(shù)組中，’F’表示向前運動，’L’表示向左轉(zhuǎn)，’R’表示向右轉(zhuǎn)，‘B’表示向后退，’Q’表示程序結(jié)束。在定義數(shù)組之后，定義了int型的變量address，用來作為訪問數(shù)組的索引。接著是一個while循環(huán)，條件是當前訪問的數(shù)組值不為’Q’時，才運行

while循環(huán)體中的程序，同時，每次執(zhí)行switch語句后，都要更新address，以使下次循環(huán)時，執(zhí)行新的運動。任務(wù)四高級主題——用數(shù)組建立復雜運動?2008Open-Tech.Allrightsreserved.5/18/2023/switch語句switch語句是s一w種慈t多蒸ch分嗚支表選達擇語式叨句)，{其一般形式如下：case常量表達式1:語句1;break;case常量表達式2:語句2;break;…case常量表達式n:語句n;break;default:語句n+1;break;其語意是，計}算表達式的值，逐個與其后的表達式值相比較，當表達式的值與常量表達式的值相等時，即執(zhí)行其后的語句。如表達式的值與所有case后的常量表達式均不相同時，則執(zhí)行default后的語句。任務(wù)四高級主題——用數(shù)組建立復雜運動?2008Open-Tech.Allrightsreserved.5/18/2023/在本例程中：當Navigation[address]為’F’時，執(zhí)行向前運動的函數(shù)Forward()；當Navigation[address]為’L’時，執(zhí)行向左轉(zhuǎn)的函數(shù)Left_Turn()；當Navigation[address]為’R’時，執(zhí)行向右轉(zhuǎn)的函數(shù)Right_Turn()；當Navigation[address]為’B’時，執(zhí)行向后運動的函數(shù)Backward()。嘗試一下：可以更改現(xiàn)有的數(shù)組和增加數(shù)組的長度來獲取新的運動路線。試著更改，增加或刪除數(shù)組中的字符，重新運行程序，記?。簲?shù)組中的最后字符應(yīng)該是“Q”。更改數(shù)組使機器人進行熟悉的向前，左，右和后一系列的運動。任務(wù)四高級主題——用數(shù)組建立復雜運動例程NavigationWithValues.c源代碼參照教材第58頁。在本例程中，將不使用子函數(shù)，而是使用三個整型數(shù)組來存儲控制機器人運動的三個變量，即循環(huán)的次數(shù)和控制左右電機運動的兩個參數(shù)。intPulses_Count[5]={65,26,26,65,0};intPulses_Left[4]={1700,1300,1700,1300};intPulses_Right[4]={1300,1300,1700,1700};address作為訪問數(shù)組的索引值，在程序中，每次用address提取一組數(shù)據(jù)。即

Pulse_Count[address]，Pulse_Left[address]，Pulse_Right[address]。這些

數(shù)據(jù)放在下面的代碼塊中，作為運動一次的參數(shù)。address通過加1的運算，從而獲取到下次運動的參數(shù)。for(intcounter=1;counter<=Pulses_Count[address];counter++){P1_1=1;delay_nus(Pulses_Left[address]);P1_1=