第2章繪圖子程序設(shè)計(jì)

第二章繪圖子程序設(shè)計(jì)一、繪圖子程序的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則二、基本子程序的設(shè)計(jì)方法三、功能子程序的設(shè)計(jì)方法

繪圖子程序是指用計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的具有不同繪圖功能的子程序。繪圖子程序分為：基本子程序、功能子程序和應(yīng)用子程序?；咀映绦颍菏桥c繪圖設(shè)備等硬件有關(guān)的子程序。一般控制繪圖機(jī)啟動(dòng)和停止，設(shè)置繪圖單位，畫(huà)直線，控制繪圖筆的抬落以及選擇繪圖筆等。功能子程序：是在基本子程序基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的具有某種特定繪圖功能的子程序，如畫(huà)矩形、正多邊形、橢圓等圖形。功能子程序反映不同行業(yè)繪圖的共同要求，通用性較強(qiáng)。應(yīng)用子程序：是在基本子程序和功能子程序基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的一些專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)的子程序，如繪制等值線圖、剖面圖、柱狀圖等的子程序。

本章主要介紹基本子程序和功能子程序；應(yīng)用子程序需根據(jù)需求編寫(xiě)。

一、繪圖子程序的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1.子程序的通用性①盡量減少子程序?qū)τ布囊蕾?lài)性依賴(lài)性越小，繪圖子程序的通用性就越強(qiáng)，向其它計(jì)算機(jī)和繪圖設(shè)備的移植就越容易。

通用性是指繪圖子程序?qū)Χ喾N計(jì)算機(jī)和繪圖設(shè)備的適用性。②編程語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言對(duì)硬件的依賴(lài)性較大，編寫(xiě)的子程序通用性差，不便于移植。除特殊要求外，盡可能采用計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)通用性強(qiáng)的繪圖子程序。2.子程序的參數(shù)一般來(lái)說(shuō)，子程序中參數(shù)的多少反映了子程序功能的強(qiáng)弱；但參數(shù)過(guò)多又給用戶(hù)帶來(lái)不便。因此，在保證子程序功能的前提下，子程序中的參數(shù)應(yīng)盡可能的少。3.時(shí)間和內(nèi)存選擇合適的算法和設(shè)計(jì)思路，使子程序被調(diào)用時(shí)占用更少的運(yùn)算時(shí)間和內(nèi)存。

基本子程序是使繪圖機(jī)完成基本繪圖動(dòng)作的子程序。如驅(qū)動(dòng)和停止繪圖機(jī)，畫(huà)直線，控制繪圖筆的抬、落以及選擇繪圖筆等動(dòng)作。繪圖動(dòng)作含義：

抬筆：使繪圖筆的筆尖離開(kāi)紙面，準(zhǔn)備空走。

落筆：使繪圖筆的筆尖接觸紙面，準(zhǔn)備繪圖。

歸位：抬筆走到繪圖機(jī)臺(tái)面左下角的原點(diǎn)(0,0)。

選筆：選擇某一支繪圖筆，即選擇繪圖顏色。

移動(dòng)：繪圖筆在繪圖范圍內(nèi)的移動(dòng)。

二、基本子程序的設(shè)計(jì)方法

實(shí)現(xiàn)思路：利用高級(jí)語(yǔ)言的輸出語(yǔ)句把繪圖指令及相應(yīng)的參數(shù)寫(xiě)入一個(gè)文件。繪圖儀可從該文件中依次接收相應(yīng)的繪圖指令并根據(jù)提供的參數(shù)值完成繪圖動(dòng)作。

對(duì)于不同的繪圖儀，生產(chǎn)廠家一般都提供了相應(yīng)的繪圖指令，用于驅(qū)動(dòng)繪圖儀完成繪圖動(dòng)作。

繪圖指令格式為：繪圖指令(字符)＋參數(shù)可以在基本子程序中使用各種繪圖指令，實(shí)現(xiàn)不同的繪圖動(dòng)作。

如何設(shè)計(jì)繪圖基本子程序來(lái)控制繪圖動(dòng)作呢？1.繪圖儀的繪圖指令、基本子程序設(shè)計(jì)

以DXY-1100平板繪圖儀為例介紹繪圖指令、相應(yīng)的基本子程序編寫(xiě)方法。筆架筆夾

⑴繪圖儀初始化子程序

指令格式：M0,0

（M是繪圖指令，代表抬筆移動(dòng)；0,0是參數(shù)值，代表坐標(biāo)原點(diǎn)）

功能：使繪圖儀連通、繪圖筆夾自動(dòng)取出1號(hào)繪圖筆并抬筆將繪圖筆移至坐標(biāo)原點(diǎn)(0,0)點(diǎn)。是每次使用繪圖儀之前都必須進(jìn)行的準(zhǔn)備動(dòng)作。

子程序編寫(xiě)為：

subroutinein

character*12fm

write（*,'（a）'）'Enterplotterfilename：'

read（*,'（a）'）fm

open（11,file=fm）

write（11,111）'M0,0'

111format（1x,a）

end（文件名.PLT或plt)

調(diào)用方法：編寫(xiě)主程序調(diào)用子程序，即CALL

in。將主程序、子程序編譯、連接后即可運(yùn)行。運(yùn)行結(jié)果是在硬盤(pán)上產(chǎn)生了一個(gè)包含字符串M0,0的文本文件。

等同于C語(yǔ)言中編寫(xiě)一個(gè)把字符串M0,0寫(xiě)入文本文件的函數(shù)。（fm為存放繪圖指令的文件名）

⑵繪圖筆歸位子程序

指令格式：H

（無(wú)參數(shù)）功能：結(jié)束繪圖，把畫(huà)筆放回筆架，并使筆夾歸位到坐標(biāo)原點(diǎn)（0,0）。subroutinehome（子程序名）

write（11,111）

111format（1x,′H′）（命令）

end

⑶絕對(duì)抬筆移動(dòng)子程序

指令格式：Mx,

y

（與繪圖初始化的指令相同）其中x,

y是點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)（以左下角坐標(biāo)原點(diǎn)為基準(zhǔn)），是實(shí)型參數(shù)。

功能：從繪圖筆當(dāng)前位置抬筆移動(dòng)到點(diǎn)（x,

y）處。subroutinemovea（x,y）

write（11,111）x

,y

111format（1x,′M′,f8.3,′,′,f8.3）

end

（5,5）圖2-1

如圖2-1，若繪圖筆當(dāng)前位置為（0,0），要抬筆移動(dòng)到點(diǎn)（5,5），利用絕對(duì)抬筆移動(dòng)子程序?qū)崿F(xiàn)。

下面是個(gè)絕對(duì)抬筆移動(dòng)的例子。

若再執(zhí)行一次CALLmovea（0.,0.）？

實(shí)現(xiàn)方法：CALLmovea（5.,5.）

⑷絕對(duì)落筆畫(huà)線子程序

指令格式：

Dx,

y

其中x,

y是點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)。

功能：從繪圖筆當(dāng)前位置落筆畫(huà)線到點(diǎn)（x,y）

subroutinelinea（x,y）

write（11,111）x

,y111format（1x,′D′,f8.3,′,′,f8.3）

end

⑸相對(duì)落筆畫(huà)線子程序

指令格式：Ix,y

其中x,

y是相對(duì)坐標(biāo)（以繪圖筆當(dāng)前位置為坐標(biāo)原點(diǎn)的坐標(biāo)）

功能：從繪圖筆當(dāng)前位置抬筆移動(dòng)到點(diǎn)（x,

y）處。

（程序略）

功能：以繪圖筆當(dāng)前位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，抬筆移動(dòng)到指定位置。

⑹相對(duì)抬筆移動(dòng)子程序

指令格式：

Rx,y

（程序略）

⑺選擇繪圖筆子程序

功能：使繪圖儀取出指定的繪圖筆。

指令格式：

Jn

（n=1～8，對(duì)應(yīng)8支不同顏色的繪圖筆，默認(rèn)值為n=1）

⑻畫(huà)坐標(biāo)軸子程序

其中，X是繪圖指令，np，q，r是參數(shù)。

np=0時(shí)畫(huà)y軸，np=1時(shí)畫(huà)x軸。q～軸上兩條刻度線間的距離。r～軸上刻度線的重復(fù)次數(shù)。

功能：從繪圖筆當(dāng)前位置起繪制x軸或y軸。

指令格式：

Xnp，q，r

⑼選擇線型子程序

指令格式：①Bi②Lk

其中B、L是指令，i、k是參數(shù)。

功能：使繪圖筆按某種線型（實(shí)線，虛線）畫(huà)線。

指令L的功能是定義線型是實(shí)線還是虛線；當(dāng)k=0畫(huà)實(shí)線，k=1畫(huà)虛線。指令B的功能是確定虛線的畫(huà)法；按參數(shù)i（0<i≤255）

值的大小畫(huà)線，落筆畫(huà)線長(zhǎng)度為i值一半，抬筆移動(dòng)距離為i值另一半。

i

的默認(rèn)值為30，即3㎜（最小繪圖單位為0.1㎜）。

⑽畫(huà)圓弧子程序a1a2圖2-6x,y～圓心坐標(biāo)；

r～圓的半徑；、～圓弧起始和終止的角度(度），x軸正向?yàn)?度（圖2-6）。

功能：使繪圖筆按給定的參數(shù)逆時(shí)針繪圓弧。

指令格式：Cx,y,r,a1,a2⑾設(shè)置繪圖單位子程序

功能：使繪圖儀按給定的坐標(biāo)參數(shù)設(shè)置繪圖度量單位。要用到^IP和^SC兩個(gè)指令。

指令格式：^IPp1x,p1y,p2x,p2y

；

^SCq1x,q2x,q1y,q2y

;

指令^IP的功能：按默認(rèn)單位給出繪圖區(qū)域的左下角原點(diǎn)坐標(biāo)和右上角坐標(biāo)，從而確定繪圖區(qū)域大小（范圍）。

p1x,p1y～繪圖區(qū)域的左下角原點(diǎn)坐標(biāo)（0,0）。

p2x,p2y～按默認(rèn)單位（0.1㎜），繪圖區(qū)域的右上角坐標(biāo)（4000,2700）。（p1x,p1y）（p2x,p2y）確定區(qū)域大?。ǚ秶?/p>

指令^SC的功能：重新設(shè)置繪圖區(qū)域的左下角原點(diǎn)坐標(biāo)和右上角坐標(biāo)，從而確定新的繪圖單位。

q1x,q1y～繪圖區(qū)域的左下角原點(diǎn)坐標(biāo)（0,0）。

q2x,q2y～重新設(shè)置的繪圖區(qū)域右上角坐標(biāo)，如：（40,27）。

因此，上述兩個(gè)指令結(jié)合起來(lái)的含義是：在相同的繪圖范圍內(nèi)，用一個(gè)新的繪圖單位取代默認(rèn)的繪圖單位。（q1x,q1y）（q2x,q2y）區(qū)域大小相同，但度量單位不同

對(duì)于DXY-1100繪圖儀，繪圖范圍如圖2-7所示：（40,27）2700（默認(rèn)）4000（默認(rèn)）40（新）27（新）繪圖區(qū)域（0,0）（4000,2700）圖2-7DXY-1100繪圖儀繪圖范圍示意圖

默認(rèn)單位中的1代表0.1mm。新單位中的1代表1cm。^IP0

,0

,4000,2700；

^SC0

,0

,40,27;⑿繪制字符串子程序

功能：繪制給定的一個(gè)符號(hào)串。要用到指令^SI、^DI、^LB三條指令。

指令格式：

①^SIw,h;

功能：以㎝為單位指定字符的大?。粎?shù)w、h分別代表字符的寬度和高度。

②^DIrun,rise;

功能：指定字符的輸出角度；run、rise是控制字符角度的參數(shù)，設(shè)字符輸出角度為a，則run=cos(a)，rise=sin(a)。角度a是從x軸正向開(kāi)始，逆時(shí)針?lè)较虻慕嵌龋瑔挝粸榛《取?/p>

③^LBchars,char(3);

功能：輸出一個(gè)字符串，以結(jié)束符終止；參數(shù)chars是要輸出的字符串，char(3)是一個(gè)字符常量，代表結(jié)束符。綜合上述三條指令可編寫(xiě)繪制字符串子程序。

至此，介紹了DXY-1100繪圖儀的12條繪圖指令及相應(yīng)的基本子程序設(shè)計(jì)思路。在使用其他繪圖設(shè)備時(shí)，根據(jù)相應(yīng)的繪圖指令，我們可采用相同的方法編寫(xiě)基本子程序。

Surfer軟件提供了類(lèi)似平板繪圖儀的功能，提供的一些指令可以在屏幕上畫(huà)圖。我們可以根據(jù)相應(yīng)的指令設(shè)計(jì)出基本子程序，并在Surfer環(huán)境下運(yùn)行。既把生成的繪圖文件在Surfer環(huán)境下顯示出來(lái)，同時(shí)可打印輸出。

Surfer環(huán)境下的繪圖指令與DXY-1100繪圖儀的指令略有不同，但編寫(xiě)方法完全相同；共有10個(gè)繪圖基本子程序。⑴初始化子程序

in

⑵選繪圖筆子程序pen(n)

n為筆號(hào)，取值為1～16。⑶設(shè)置繪圖單位子程序fact(a)

當(dāng)a=10.0時(shí)，單位為㎝；當(dāng)a=1.0時(shí)，單位為mm。⑷絕對(duì)抬筆移動(dòng)子程序movea(x,y)⑸相對(duì)抬筆移動(dòng)子程序mover(x,y)⑹絕對(duì)落筆畫(huà)線子程序linea(x,y)⑺相對(duì)落筆畫(huà)線子程序liner(x,y)2.Surfer環(huán)境下的繪圖基本子程序

⑻繪制實(shí)型數(shù)子程序numb1(x,y,h,a,f)

x,y是實(shí)數(shù)輸出的坐標(biāo)位置，h為每個(gè)數(shù)的高度，這3個(gè)參數(shù)的單位由繪圖單位決定；

a為輸出角度（角度）；f為要輸出的實(shí)型數(shù)。⑼繪制整型數(shù)子程序numb2(x,y,h,a,i)

i為要輸出的整型數(shù)。⑽繪制字符串子程序text(x,y,h,a,asc)

asc為要輸出的字符串。上述子程序的具體內(nèi)容見(jiàn)教材p50～53。

功能子程序：是在基本子程序基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的具有某種特定繪圖功能的子程序。

1.繪正多邊形功能子程序設(shè)正多邊形的邊數(shù)為n，其外接圓的圓心坐標(biāo)為(x0

,y0)，半徑為r，a是正多邊形起點(diǎn)Ps到圓心連線與x軸正向的夾角(度)。

三、功能子程序的設(shè)計(jì)方法(x0,y0)PsP1P2P3a

繪圖思路：在外接圓上找出正多邊形各頂點(diǎn)的坐標(biāo)，并依次用直線連接。⑶各頂點(diǎn)坐標(biāo)為：⑵正多邊形各邊頂點(diǎn)與圓心連線的夾角b=2π/n

。⑴外接圓的參數(shù)方程：

x=x0+rcos(t)

y=y0+rsin(t)

（0≤t≤2π）(x0,y0)PsP1P2P3abxs=x0+rcos(a)ys=y0+rsin(a)Ps:x1=x0+rcos(a+b)y1

=y0+rsin(a+b)P1:x2=x0+r