機(jī)器人程序設(shè)計(jì)(C語(yǔ)言)新工科建設(shè)之路·機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用系列循環(huán)程序設(shè)計(jì)一讓機(jī)器人動(dòng)起來(lái)第三章C51單片機(jī)的輸入/輸出接口控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的伺服電機(jī)以不同速度運(yùn)動(dòng)是通過(guò)單片機(jī)的輸入/輸出(I/O)接口輸出不同脈沖序列來(lái)實(shí)現(xiàn)的。C51系列單片機(jī)有4個(gè)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(hào)寫出),既可作為I/O端口，也可作為控制信號(hào)或地址及數(shù)據(jù)線。單燈閃爍控制01為了驗(yàn)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(gè)非常簡(jiǎn)單的辦法，就是在想驗(yàn)證的接口引腳上接一個(gè)發(fā)光二極管。當(dāng)輸出高電平時(shí)，發(fā)光二極管滅；輸出低電平時(shí)，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(gè)。(2)470Ω電阻，2個(gè)。單燈閃爍控制LED電路搭建在搭建電路前先認(rèn)識(shí)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(wú)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(gè)面包板通過(guò)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(gè)插孔組成，這5個(gè)插孔在面包板上是電氣相連的。單燈閃爍控制現(xiàn)在按照?qǐng)D3-3所示電路，在教學(xué)板的面包板上搭建起實(shí)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(hào)來(lái)表示不同的元器件。這些器件符號(hào)用細(xì)線相連，表示它們是電氣相連的。在電路原理圖中，當(dāng)兩個(gè)器件符號(hào)用細(xì)線相連時(shí)，表示它們之間是電氣連接的。細(xì)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(hào)與實(shí)際元器件的對(duì)應(yīng)圖。元器件符號(hào)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(shí)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(shí)際搭建電路時(shí)應(yīng)注意：確認(rèn)發(fā)光二極管的短針腳(陰極)插入面包板，通過(guò)電阻與P10相連。確認(rèn)發(fā)光二極管的長(zhǎng)針腳(陽(yáng)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(gè)頭文件BoeBot.h,其中定義了兩個(gè)延時(shí)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(wú)符號(hào)數(shù)。如果加上修飾符signed,則指定是“有符號(hào)數(shù)”。如果既不指定signed,也不指定為unsigned,則隱含為有符號(hào)(signed)。實(shí)際上，signed是可以省略的。無(wú)符號(hào)整型數(shù)據(jù)unsignedint單燈閃爍控制單片機(jī)端口引腳信號(hào)隨時(shí)間的變化可以用時(shí)序圖來(lái)描述，一個(gè)端口引腳的時(shí)序圖反應(yīng)的是其高、低電壓信號(hào)與時(shí)間的變化關(guān)系圖。時(shí)序圖簡(jiǎn)介機(jī)器人伺服電機(jī)控制信號(hào)02機(jī)器人伺服電機(jī)控制信號(hào)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(guò)零點(diǎn)標(biāo)定后的伺服電機(jī)，伺服電機(jī)不會(huì)旋轉(zhuǎn)。如果此時(shí)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，那么表明電機(jī)需要標(biāo)定。機(jī)器人伺服電機(jī)控制信號(hào)由圖3-8、圖3-9和圖3-10可知，控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的是高電平持續(xù)的時(shí)間，當(dāng)高電平持續(xù)時(shí)間為1.3ms時(shí)，電機(jī)順時(shí)針全速旋轉(zhuǎn)；當(dāng)高電平持續(xù)時(shí)間1.7ms時(shí)，電機(jī)逆時(shí)針全速旋轉(zhuǎn)。按照任務(wù)1中給單片機(jī)微控制器編程，使P1端口的兩個(gè)引腳(P1_0和P1_1)控制兩個(gè)LED燈閃爍，重新給單片機(jī)編程，就可以給這兩個(gè)引腳發(fā)出伺服電機(jī)的控制信號(hào)。機(jī)器人伺服電機(jī)控制信號(hào)機(jī)器人伺服電機(jī)控制信號(hào)按照?qǐng)D3-12所示的伺服電機(jī)與教學(xué)板的連接原理圖和實(shí)際接線圖，將兩個(gè)電機(jī)的連接線連接到教學(xué)板上。具體連接時(shí)，注意將P1_0引腳的控制輸出用來(lái)控制右邊的伺服電機(jī)，P1_1則用來(lái)控制左邊的伺服電機(jī)。機(jī)器人伺服電機(jī)控制信號(hào)機(jī)器人伺服電機(jī)控制信號(hào)單片機(jī)編程發(fā)給伺服電機(jī)的高、低電平信號(hào)必須具備更精確的時(shí)間。機(jī)器人伺服電機(jī)控制信號(hào)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(jī)器人輪子是不是逆時(shí)針全速旋轉(zhuǎn)。計(jì)數(shù)并控制循環(huán)次數(shù)03計(jì)數(shù)并控制循環(huán)次數(shù)for語(yǔ)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(yǔ)法如下：for(表達(dá)式1;表達(dá)式2;表達(dá)式3)語(yǔ)句計(jì)數(shù)并控制循環(huán)次數(shù)for語(yǔ)句它的執(zhí)行過(guò)程如下：(1)求解表達(dá)式1。(2)求解表達(dá)式2,若其值為真(非0),則執(zhí)行for語(yǔ)句中指定的內(nèi)嵌語(yǔ)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(dá)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(yǔ)句下面的一個(gè)語(yǔ)句。計(jì)數(shù)并控制循環(huán)次數(shù)for語(yǔ)句for語(yǔ)句最簡(jiǎn)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(yǔ)句計(jì)數(shù)并控制循環(huán)次數(shù)自增和自減C語(yǔ)言有兩個(gè)很有用的運(yùn)算符-—自增和自減，即“++”和“_”。運(yùn)算符“艸”是操作數(shù)加1,而“-”是操作數(shù)減1。換句話說(shuō)：“x=x+1”同“x++”,“x=x-1”同“x—”。計(jì)數(shù)并控制循環(huán)次數(shù)for循環(huán)控制電機(jī)的運(yùn)行時(shí)間下面是for循環(huán)的例子，它會(huì)使電機(jī)運(yùn)行幾秒鐘。用計(jì)算機(jī)來(lái)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)04用計(jì)算機(jī)來(lái)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)scanf()函數(shù)scanf()函數(shù)與printf()函數(shù)對(duì)應(yīng)，在C語(yǔ)言庫(kù)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(jì)算機(jī)來(lái)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)scanf()函數(shù)程序運(yùn)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(yǔ)句，輸出“Pleaseinputpulseduration:”。⑤處于等待狀態(tài)。用計(jì)算機(jī)來(lái)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)scanf()函數(shù)程序運(yùn)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(gè)數(shù)據(jù)后執(zhí)行剩余的程序，讓伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。用計(jì)算機(jī)來(lái)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)scanf()函數(shù)用計(jì)算機(jī)來(lái)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)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(jī)的引腳定義和分布。②用C51單片機(jī)的P1端口的位輸出控制單燈和雙燈閃爍，時(shí)序圖的概念，while循環(huán)的引入和延時(shí)函數(shù)的使用。③機(jī)器人伺服電機(jī)的控制脈沖序列，通過(guò)給C51編程讓其輸出這些控制脈沖序列。④自增運(yùn)算符的使用。⑤for循環(huán)的使用以控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。⑥如何通過(guò)串口輸入數(shù)據(jù)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。用計(jì)算機(jī)來(lái)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)科學(xué)精神的培養(yǎng)①比較BS2微控制器與C51單片機(jī)微控制器輸入、輸出接口的使用方法。