C51單片機應(yīng)用與C語言程序設(shè)計(第4版)-基于機器人工程對象的項目實踐 課件 ch04 C51接口與觸覺導航

第4講C51接口與觸覺導航“十三五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材

工作導向創(chuàng)新實踐教材程序設(shè)計(第4版)在編程讓機器人通過觸覺“胡須”導航之前，必須首先安裝并測試“胡須”。如圖4-1所示，安裝機器人觸覺“胡須”所需的硬件清單如下。觸覺導航與單片機輸入接口實際上，當單片機啟動或復位時，所有的I/O引腳默認為輸入。也就是說，當將“胡須”連接到單片機某個I/O引腳時，該引腳會自動作為輸入。任務(wù)1安裝并測試機器人“胡須”(1)拆掉連接主板到前支架的兩顆螺釘。(2)參考圖4-2，進行下面的操作。(3)將12mm銅螺柱穿過主板上的圓孔，擰進主板下面的螺柱中，擰緊。(4)將兩個螺釘分別穿過M3尼龍墊圈擰進銅螺柱中。任務(wù)1安裝并測試機器人“胡須”安裝“胡須”(5)把須狀金屬絲的其中一個勾在尼龍墊圈之上，另一個勾在尼龍墊圈之下，調(diào)整它們的位置，使它們橫向交叉但又不接觸。(6)擰緊螺釘?shù)姐~螺柱上。(7)參考接線圖4-3，搭建胡須電路。安裝好觸覺“胡須”的機器人如圖4-5所示。任務(wù)1安裝并測試機器人“胡須”測試“胡須”通過編程讓單片機探測什么時候“胡須”被觸動。由圖4-3可知，連接到每個“胡須”電路的I/O引腳監(jiān)視著10kΩ上拉電阻上的電壓變化。當“胡須”沒有被觸動時，連接胡須的I/O引腳的電壓是5V；當胡須被觸動時，I/O短接到地，所以I/O引腳的電壓是0V。上拉電阻上拉電阻就是與電源相連并起到拉高電平作用的電阻。此電阻還起到限流的作用，如圖4-3中的10kQ電阻即為上拉電阻。上面的例程用來測試“胡須”的功能是否正常。任務(wù)1安裝并測試機器人“胡須”例程：TestWhiskers.c將delay

nus函數(shù)的參數(shù)n以不同的值組合可以使機器人以其他的方式運行。例如以下程序段：任務(wù)1安裝并測試機器人“胡須”位操作符位操作符用于對字節(jié)或字中的位(bit)進行測試、置位或移位處理，這里的字節(jié)或字是針對C語言標準的char和int

數(shù)據(jù)類型而言的，如圖4-1。位操作符if語句在第3講中學習的switch語句是選擇控制語句中的一種，還有一種語句是if語句，它根據(jù)給定的條件進行判斷，以決定執(zhí)行某個分支程序段。if語句的使用形式之一為：if(表達式)語句1；else語句2；其語義是：如果表達式的值為真，則執(zhí)行語句1，否則執(zhí)行語句2。任務(wù)1安裝并測試機器人“胡須”C語言提供了一個可以代替某些“if-else”語句的簡便易用的操作符“?”。該操作符是三元的，其一般形式為：表達式1?表達式2:表達式3。操作符它的執(zhí)行過程是：先求解表達式1，如果為真(非0)，則求解表達式2，并把表達式2的結(jié)果作為整個條件表達式的值；如果表達式1

的值為假(0)，則求解表達式3，并把表達

式3的值作為整個條件表達式的值。任務(wù)2通過“胡須”導航下面的程序讓機器人向前走直到碰到障礙物，然后用它的一根或者兩根“胡須”探測障礙物。字符型數(shù)據(jù)

if-else-if形式，它可以進行多分支選擇，其一般形式為：其語義是：依次判斷表達式的值，當某個值為真時，則執(zhí)行其對應(yīng)的語句，然后跳到整個if語句之外繼續(xù)執(zhí)行程序；如果所有的表達式均為假，則執(zhí)行語句n，然后繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)程序。任務(wù)2通過“胡須”導航關(guān)系與邏輯運算符“關(guān)系”二字指的是一個值與另一個值之間的關(guān)系；“邏輯”二字指的是連接關(guān)系的方式。因為關(guān)系和邏輯運算符常在一起使用，所以將它們放在一起討論。關(guān)系與邏輯運算符概念中的關(guān)鍵是True(真)和Flase(假)。C語言中，非0為True；0為Flase。使用關(guān)系與邏輯運算符的表達式對Flase和True分別返回0和1。如表4-2。轉(zhuǎn)義字符：注意賦值運算符“=”與關(guān)系運算符“==”的區(qū)別：賦值運算符“=”用來給變量賦值；關(guān)系運算符“—”用來判斷兩個值是否是相等的關(guān)系。任務(wù)2通過“胡須”導航例程：RoamingWithWhiskers.c這個程序示范了一種利用if語句測試“胡須”的輸入并決定調(diào)用哪個運動子程序的方法。●打開主板和伺服電機的電源；●輸入、保存并運行程序RoamingWithWhiskers.c；●嘗試讓機器人行走，當機器人在其路線上遇到障礙物時，它將后退、旋轉(zhuǎn)至另一個方向。20%30%40%50%如果兩根“胡須”都被觸動了即P14state()和P23state()都為0，則先調(diào)用Backward()，緊接著調(diào)用LeftTurn()兩次。如果只是右邊“胡須”被觸動了即只有P14state()==0，則程序先調(diào)用Backward()，再調(diào)用LeftTurn()。如果兩根“胡須”都沒有被觸動在這種情況下，在else中調(diào)用Forward()。任務(wù)2通過“胡須”導航“胡須”導航機器人怎樣行走如果左邊“胡須”被觸動了即只有P23state()=0，則程序先調(diào)用Backward()，再調(diào)用RightTum()。任務(wù)3機器人進入死區(qū)后的人工智能決策編程逃離墻角死區(qū)技巧是記下“胡須”交替觸動的總次數(shù)。技巧的關(guān)鍵是程序必須記住每個“胡須”的前一次觸動狀態(tài)，并和當前觸動狀態(tài)對比?！锸紫纫獧z查的是，是否有且只有一根“胡須”被觸動?！锛偃缬小昂殹北挥|動，接下來要做的事情就是檢查當前狀態(tài)是否與上次不同?！锶绻l(fā)現(xiàn)“胡須”連續(xù)4次被觸動，那么計數(shù)器值置1，并且進行“U”形拐彎?！锞o接著的else語句對應(yīng)機器人沒有陷入墻角的情況，故將計數(shù)器值置1。任務(wù)3機器人進入死區(qū)后的人工智能決策下面是一個包含if…else嵌套語句的C語言例程，用于探測連續(xù)的、交替出現(xiàn)的胡須觸動過程。例程：EscapingCorners.cEscapingCorners.c是如何工作的由于該程序是經(jīng)RoamingWithWhiskers.c修改而來的，下面只討論與探測和逃離墻角