機器人程序設計(C語言)新工科建設之路·機器人技術與應用系列一種新的C語言學習方式第一章單片機和微控制器一臺能夠工作的計算機包括CPU(CentralProcessingUnit,中央處理單元，進行運算和控制，包括運算器和控制器等)、存儲器(如RAM、ROM等)、輸入設備、輸出設備(包括串行/并行接口、USB等)。下述基本智能任務和綜合競賽任務：人機對話，交換信息。完成精確的運動軌跡。安裝傳感器，以探測周邊環境。基于傳感器信息做出決策。循線完成機器人游歷、智能搬運、擂臺賽等任務。機器人與C語言學習平臺具體步驟包括：①安裝編程開發環境。②連接機器人到電池或者供電的電源。③連接教學板到計算機，以便編程調試和交互。④運用C語言編寫第一個單片機程序，運用編譯器編譯生成可執行文件，下載到單片機，觀察機器人單片機教學板的執行結果。⑤斷開電源。獲得軟件01獲得軟件1.C51單片機C語言集成開發環境KeilC語言是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發系統，與匯編相比，C語言在功能、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優勢，因而易學易用。2.ISP軟件Progisp是一款免費下載的ISP軟件，不需要專門的安裝即可使用，非常方便。使用該軟件，讀者可以將C語言程序生成的可執行文件下載到機器人單片機上。獲得軟件3.串口調試軟件串口調試工具就是串行通信接口調試軟件，集數據發送、數據接收、數據監控、數據分析等功能于一身，具有小巧精致、操作簡捷、功能強大的特點，可以在串口通信監控、設備通信測試工作中有效提高效率。安裝軟件02安裝軟件安裝KeilμVision4IDE①運行KeilμVision4IDE安裝程序，選擇EvalVersion版進行安裝。②在出現的窗口中一直單擊“Next”按鈕，將程序默認安裝在C:\ProgramFiles\Keil文件夾下。③將安裝包中的“頭文件”文件夾中的文件復制到C:\ProgramFiles\Keil\C5ININC文件夾中。安裝軟件KeilμVision4IDE軟件安裝完成后，會在計算機的桌面上建立一個快捷方式。Progisp和SerialDebugTool.exe軟件都不需要安裝，只需將安裝包復制到計算機上即可。硬件連接03硬件連接C語言教學板需要連接電源來運行，同時需要連接到計算機以便編程和交互。硬件連接連接計算機C語言教學板通過USBA轉B信號線連接到計算機，程序的下載和信息的交互都通過該信號線完成。圖1-3為本書使用的USBA轉B信號線。硬件連接連接計算機硬件連接連接電源在一般的編程和調試時，建議使用6V/2A的電源適配器給C語言教學板供電。當需要機器人進行自主運動或者進行比賽時，用3.7V鋰電池給機器人供電。將鋰電池裝入專門的電池盒時，注意按照標記的電池極性(“+”和“-”)裝入。硬件連接教學板和單片機通電檢查教學板上有一個三位開關(如圖1-4所示),開關撥到“OFF”位時斷開教學板電源。無論是否將電池組或者其他電源連接到教學板上，只要三位開關位于“OFF”位，那么設備就處于關閉狀態。硬件連接教學板和單片機通電檢查硬件連接現在將三位開關由“OFF"位撥至“1”位，打開教學板電源，如圖1-5所示。教學板和單片機通電檢查硬件連接教學板上有一個二位開關(如圖1-6所示),當需要給單片機下載程序時，需將開關撥到“ISP”位，接通單片機下載通道。教學板程序下載與通信功能的切換第一個程序04第一個程序創建并編輯第一個程序雙擊KeilμVision4IDE的圖標，啟動KeilμVision4IDE,出現如圖1-7所示的窗口，可以通過“Project”菜單的“NewProject”命令新建項目文件。第一個程序創建并編輯第一個程序①在“Project”菜單中選擇“NewμVisionProject”命令(如圖1-8所示),出現如圖1-9所示的對話框。第一個程序創建并編輯第一個程序②在“文件名”文本框中輸入“HelloRobot”,保存在需要的位置(如“E:\C語言程序設計程序”),可不用加后綴名。單擊“保存”按鈕，出現如圖1-10所示的對話框。第一個程序創建并編輯第一個程序③選擇項目芯片的類型。KeilμVision4IDE幾乎支持所有的C51核心單片機，并以列表的形式給出。第一個程序第一個C語言程序：HelloRobot.c#include<uart.h>intmain(void)uart_Init();//串口初始化printf("Hello,thisisamessagefromyourRobot\(n");while(1);第一個程序第一個C語言程序：HelloRobot.c①單擊圖1-12中的“+”,出現如圖1-14所示的列表。第一個程序第一個C語言程序：HelloRobot.c②右鍵單擊“SourceGroup1”,在出現的快捷菜單中選擇“AddFileToGroup”→“SourceGroup1”,出現“AddExistingFilestoGroupSource'Group1'”對話框，從中選擇需要添加的程序文件，如剛才建立的HelloRobot.c;單擊“Add”按鈕，把所選文件添加到項目文件中。第一個程序第一個C語言程序：HelloRobot.c③程序文件添加到項目文件后，這時圖1-14中“SourceGroup1”的前面出現“+”;單擊它，將出現剛才添加的源文件名，如圖1-15所示(注意，圖中顯示的文件名是剛才輸入的文件名)。第一個程序第一個C語言程序：HelloRobot.c第一個程序編譯程序下面生成下載需要的可執行文件。生成可執行的HEX文件需要對目標工程“Target1”進行編譯設置。單擊KeilμVisionIDE快捷工具欄中的按鈕，Keil的C編譯器根據要生成的目標文件類型對目標工程項目中的C語言源文件進行編譯。第一個程序程序調試如果程序在編譯過程中出現了錯誤，就不能生成可下載的十六進制執行文件。第一個程序程序調試C語言對函數名稱的大小寫是敏感的，也就是同一個名字不同的大小寫表示的是兩個函數，標準的函數大小寫寫錯也會提示語法錯誤。比如，將“printf”寫成了“Printf”,編譯時會出現如下警告和錯誤信息：第一個程序程序調試首先警告程序中的Printf沒有函數原型，后面是錯誤信息，這個函數需要ANSI型函數原型。由此可見，一個小小的語法錯誤可以導致編譯時出現很多錯誤信息。總之，語法錯誤相對來說比較容易調試和修改，只要簡單檢查，就可以很快排除，特別是根據錯誤信息提示進行排除，就會更快。第一個程序下載可執行文件到單片機將教學板的二位開關撥至“ISP”位，單擊Progisp快捷方式，打開下載軟件窗口，如圖1-19所示。第一個程序用串口調試軟件查看單片機輸出信息將教學板上的二位開關撥至“USART”位，打開串口調試軟SerialDebugTool.exe,出現串口調試窗口，如圖1-20所示，在左邊的“通信設置”欄的“串口號”列表框中選擇串口“COMxx”后，單擊下面的“連接”按鈕。第一個程序HelloRobot.c是如何工作的C語言是一個非常龐大的系統，是為開發大型程序而準備的。即使是最小的一個程序，其框架結構也很復雜。main()函數主體中有2行語句：第1行是串口初始化函數uart_Init(),用來規定單片機串口是如何與計算機通信的。第一個程序printf()函數print()函數稱為格式輸出函數，其功能是按用戶指定的格式，把指定的數據輸出顯示。printf()函數是C語言提供的標準輸出函數，定義在C語言的標準函數庫中，要使用它，必須包括定義標準函數庫的頭文件stdio.h。第一個程序“while(1);”的作用while(1)實際上是一個死循環。HEX文件加載到單片機Flash存儲器上時，是從頭開始往下加載的。斷開電源05斷開電源工程素質和技能歸納本章涉及的主要技能①KeilμVisionIDE(集成開發環境)的安裝和使用。②C語言教學板與計算機的連接。③在集成開發環境中創建目標工程文件，并添加和編輯C語言源程序。④C語言程序的編譯和可執行文件的生成。⑤Progisp下載軟件的使用和程序下載。⑥程序的執行和串口調試終端的使用。⑦C語言程序的基本架構和格式輸出函數printf()的使用。斷開電源工程素質和技能歸納常見錯誤①函數名稱的大小寫問題。②編輯窗口中可以用中文給程序進行注釋，中文與英文所占的字符數不一樣，一個漢字要占兩個英文字符的空間。③修改的