【ch03】循環(huán)程序設(shè)計-讓機器人動起來

機器人程序設(shè)計(C語言)新工科建設(shè)之路·機器人技術(shù)與應(yīng)用系列循環(huán)程序設(shè)計一讓機器人動起來第三章C51單片機的輸入/輸出接口控制機器人運動的伺服電機以不同速度運動是通過單片機的輸入/輸出(I/O)接口輸出不同脈沖序列來實現(xiàn)的。C51系列單片機有4個8位的并行I/O接口：P0、P1、P2和P3。AT89S52引腳：AT89S52有44根引腳，其中32根是I/O端口引腳，如圖3-1所示。其中有29根具備兩種用途(用圓括號寫出),既可作為I/O端口，也可作為控制信號或地址及數(shù)據(jù)線。單燈閃爍控制01為了驗證P1接口的輸出電平是不是由你編寫的程序控制，可以采用一個非常簡單的辦法，就是在想驗證的接口引腳上接一個發(fā)光二極管。當輸出高電平時，發(fā)光二極管滅；輸出低電平時，發(fā)光二極管亮。單燈閃爍控制單燈閃爍控制LED電路元器件(1)紅色發(fā)光二極管，2個。(2)470Ω電阻，2個。單燈閃爍控制LED電路搭建在搭建電路前先認識面包板。教學(xué)板前端，那塊白色的、有許多孔或插座的區(qū)域稱為無焊料的面包板。面包板連同它三邊黑色插孔稱為原型區(qū)域，如圖3-2所示。單燈閃爍控制LED電路搭建單燈閃爍控制LED電路搭建在面包板插孔插上元器件，如本任務(wù)用到的電阻、LED燈，就可以構(gòu)成本書例程的電路。元器件靠面包板插孔彼此連接。單燈閃爍控制LED電路搭建面包板上共17列插孔，列與列之間互不相通。整個面包板通過中間槽分為兩塊，它們之間的插座互不相通。每一小列由5個插孔組成，這5個插孔在面包板上是電氣相連的。單燈閃爍控制現(xiàn)在按照圖3-3所示電路，在教學(xué)板的面包板上搭建起實際電路。LED電路搭建單燈閃爍控制圖3-3所示的電路原理圖指引你如何連接電路元器件，使用唯一的符號來表示不同的元器件。這些器件符號用細線相連，表示它們是電氣相連的。在電路原理圖中，當兩個器件符號用細線相連時，表示它們之間是電氣連接的。細線還可以將元器件和電壓端口連接。LED電路搭建單燈閃爍控制圖3-4為元器件電路符號與實際元器件的對應(yīng)圖。元器件符號圖的上方就是該元器件的零件圖。LED電路搭建單燈閃爍控制LED電路搭建根據(jù)圖3-3實際搭建好的電路參考圖3-5所示。單燈閃爍控制LED電路搭建實際搭建電路時應(yīng)注意：確認發(fā)光二極管的短針腳(陰極)插入面包板，通過電阻與P10相連。確認發(fā)光二極管的長針腳(陽極)插入"+5V"插口，這里+5V就是電路圖上的Vcc。單燈閃爍控制HighLowLed.c是如何工作的與第1章程序相比，本例程多使用了一個頭文件BoeBot.h,其中定義了兩個延時函數(shù)；voiddelay_nms(unsignedinti)和voiddelay_nus(unsignedinti)。單燈閃爍控制修飾符unsigned放到int前面，指定后面的變量為無符號數(shù)。如果加上修飾符signed,則指定是“有符號數(shù)”。如果既不指定signed,也不指定為unsigned,則隱含為有符號(signed)。實際上，signed是可以省略的。無符號整型數(shù)據(jù)unsignedint單燈閃爍控制單片機端口引腳信號隨時間的變化可以用時序圖來描述，一個端口引腳的時序圖反應(yīng)的是其高、低電壓信號與時間的變化關(guān)系圖。時序圖簡介機器人伺服電機控制信號02機器人伺服電機控制信號圖3-8所示是高電平持續(xù)1.5ms,低電平持續(xù)20ms,然后不斷重復(fù)地控制脈沖序列。該脈沖序列發(fā)給經(jīng)過零點標定后的伺服電機，伺服電機不會旋轉(zhuǎn)。如果此時電機旋轉(zhuǎn)，那么表明電機需要標定。機器人伺服電機控制信號由圖3-8、圖3-9和圖3-10可知，控制電機運轉(zhuǎn)速度的是高電平持續(xù)的時間，當高電平持續(xù)時間為1.3ms時，電機順時針全速旋轉(zhuǎn)；當高電平持續(xù)時間1.7ms時，電機逆時針全速旋轉(zhuǎn)。按照任務(wù)1中給單片機微控制器編程，使P1端口的兩個引腳(P1_0和P1_1)控制兩個LED燈閃爍，重新給單片機編程，就可以給這兩個引腳發(fā)出伺服電機的控制信號。機器人伺服電機控制信號機器人伺服電機控制信號按照圖3-12所示的伺服電機與教學(xué)板的連接原理圖和實際接線圖，將兩個電機的連接線連接到教學(xué)板上。具體連接時，注意將P1_0引腳的控制輸出用來控制右邊的伺服電機，P1_1則用來控制左邊的伺服電機。機器人伺服電機控制信號機器人伺服電機控制信號單片機編程發(fā)給伺服電機的高、低電平信號必須具備更精確的時間。機器人伺服電機控制信號用下面的程序片段代替例程HighLowLed.c中相應(yīng)的程序片段，編譯、連接、執(zhí)行代碼，觀察連接到P1_0腳的機器人輪子是不是逆時針全速旋轉(zhuǎn)。計數(shù)并控制循環(huán)次數(shù)03計數(shù)并控制循環(huán)次數(shù)for語句最方便的控制一段代碼執(zhí)行次數(shù)的方法是利用for循環(huán)，語法如下：for(表達式1;表達式2;表達式3)語句計數(shù)并控制循環(huán)次數(shù)for語句它的執(zhí)行過程如下：(1)求解表達式1。(2)求解表達式2,若其值為真(非0),則執(zhí)行for語句中指定的內(nèi)嵌語句，然后執(zhí)行第(3)步；若其值為假(0),則結(jié)束循環(huán)，轉(zhuǎn)到第(5)步。(3)求解表達式3。(4)轉(zhuǎn)回第(2)步繼續(xù)執(zhí)行。(5)循環(huán)結(jié)束，執(zhí)行for語句下面的一個語句。計數(shù)并控制循環(huán)次數(shù)for語句for語句最簡單的應(yīng)用形式，也就是最易理解的形式如下：for(循環(huán)變量賦初值；循環(huán)條件；循環(huán)變量增/減值)語句計數(shù)并控制循環(huán)次數(shù)自增和自減C語言有兩個很有用的運算符-—自增和自減，即“++”和“_”。運算符“艸”是操作數(shù)加1,而“-”是操作數(shù)減1。換句話說：“x=x+1”同“x++”,“x=x-1”同“x—”。計數(shù)并控制循環(huán)次數(shù)for循環(huán)控制電機的運行時間下面是for循環(huán)的例子，它會使電機運行幾秒鐘。用計算機來控制機器人的運動04用計算機來控制機器人的運動scanf()函數(shù)scanf()函數(shù)與printf()函數(shù)對應(yīng)，在C語言庫的stdio.h中定義。它的一般形式如下：scanf("格式控制字符串",地址列表);用計算機來控制機器人的運動scanf()函數(shù)程序運行結(jié)果如圖3-13所示。①輸出“ProgramRunning!”和“Pleaseinputpulsenumber:”。②程序處于等待狀態(tài)，等待輸入數(shù)據(jù)。③在發(fā)送區(qū)(顯示窗口下面的窗口)輸入數(shù)據(jù)并回車，然后單擊“發(fā)送”按鈕，將數(shù)據(jù)發(fā)送給變量PulseNumber。④scanf()函數(shù)收到數(shù)據(jù)后，執(zhí)行下面的語句，輸出“Pleaseinputpulseduration:”。⑤處于等待狀態(tài)。用計算機來控制機器人的運動scanf()函數(shù)程序運行結(jié)果如圖3-13所示。⑥在發(fā)送區(qū)再輸入數(shù)據(jù)，然后單擊“發(fā)送”按鈕，將數(shù)據(jù)發(fā)送給變量PulseDuration。⑦程序接收到兩個數(shù)據(jù)后執(zhí)行剩余的程序，讓伺服電機運轉(zhuǎn)。用計算機來控制機器人的運動scanf()函數(shù)用計算機來控制機器人的運動工程素質(zhì)和技能歸納本章涉及的主要技能①C51系列單片機的引腳定義和分布。②用C51單片機的P1端口的位輸出控制單燈和雙燈閃爍，時序圖的概念，while循環(huán)的引入和延時函數(shù)的使用。③機器人伺服電機的控制脈沖序列，通過給C51編程讓其輸出這些控制脈沖序列。④自增運算符的使用。⑤for循環(huán)的使用以控制機器人的運動。⑥如何通過串口輸入數(shù)據(jù)控制機器人的運動。用計算機來控制機器人的運動科學(xué)精神的培養(yǎng)①比較BS2微控制器與C51單片機微控制器輸入、輸出接口的使用方法。