C51单片机应用与C语言程序设计(第4版)-基于机器人工程对象的项目实践 课件 ch04 C51接口与触觉导航

第4讲C51接口与触觉导航“十三五”职业教育国家规划教材

工作导向创新实践教材程序设计(第4版)在编程让机器人通过触觉“胡须”导航之前，必须首先安装并测试“胡须”。如图4-1所示，安装机器人触觉“胡须”所需的硬件清单如下。触觉导航与单片机输入接口实际上，当单片机启动或复位时，所有的I/O引脚默认为输入。也就是说，当将“胡须”连接到单片机某个I/O引脚时，该引脚会自动作为输入。任务1安装并测试机器人“胡须”(1)拆掉连接主板到前支架的两颗螺钉。(2)参考图4-2，进行下面的操作。(3)将12mm铜螺柱穿过主板上的圆孔，拧进主板下面的螺柱中，拧紧。(4)将两个螺钉分别穿过M3尼龙垫圈拧进铜螺柱中。任务1安装并测试机器人“胡须”安装“胡须”(5)把须状金属丝的其中一个勾在尼龙垫圈之上，另一个勾在尼龙垫圈之下，调整它们的位置，使它们横向交叉但又不接触。(6)拧紧螺钉到铜螺柱上。(7)参考接线图4-3，搭建胡须电路。安装好触觉“胡须”的机器人如图4-5所示。任务1安装并测试机器人“胡须”测试“胡须”通过编程让单片机探测什么时候“胡须”被触动。由图4-3可知，连接到每个“胡须”电路的I/O引脚监视着10kΩ上拉电阻上的电压变化。当“胡须”没有被触动时，连接胡须的I/O引脚的电压是5V；当胡须被触动时，I/O短接到地，所以I/O引脚的电压是0V。上拉电阻上拉电阻就是与电源相连并起到拉高电平作用的电阻。此电阻还起到限流的作用，如图4-3中的10kQ电阻即为上拉电阻。上面的例程用来测试“胡须”的功能是否正常。任务1安装并测试机器人“胡须”例程：TestWhiskers.c将delay

nus函数的参数n以不同的值组合可以使机器人以其他的方式运行。例如以下程序段：任务1安装并测试机器人“胡须”位操作符位操作符用于对字节或字中的位(bit)进行测试、置位或移位处理，这里的字节或字是针对C语言标准的char和int

数据类型而言的，如图4-1。位操作符if语句在第3讲中学习的switch语句是选择控制语句中的一种，还有一种语句是if语句，它根据给定的条件进行判断，以决定执行某个分支程序段。if语句的使用形式之一为：if(表达式)语句1；else语句2；其语义是：如果表达式的值为真，则执行语句1，否则执行语句2。任务1安装并测试机器人“胡须”C语言提供了一个可以代替某些“if-else”语句的简便易用的操作符“?”。该操作符是三元的，其一般形式为：表达式1?表达式2:表达式3。操作符它的执行过程是：先求解表达式1，如果为真(非0)，则求解表达式2，并把表达式2的结果作为整个条件表达式的值；如果表达式1

的值为假(0)，则求解表达式3，并把表达

式3的值作为整个条件表达式的值。任务2通过“胡须”导航下面的程序让机器人向前走直到碰到障碍物，然后用它的一根或者两根“胡须”探测障碍物。字符型数据

if-else-if形式，它可以进行多分支选择，其一般形式为：其语义是：依次判断表达式的值，当某个值为真时，则执行其对应的语句，然后跳到整个if语句之外继续执行程序；如果所有的表达式均为假，则执行语句n，然后继续执行后续程序。任务2通过“胡须”导航关系与逻辑运算符“关系”二字指的是一个值与另一个值之间的关系；“逻辑”二字指的是连接关系的方式。因为关系和逻辑运算符常在一起使用，所以将它们放在一起讨论。关系与逻辑运算符概念中的关键是True(真)和Flase(假)。C语言中，非0为True；0为Flase。使用关系与逻辑运算符的表达式对Flase和True分别返回0和1。如表4-2。转义字符：注意赋值运算符“=”与关系运算符“==”的区别：赋值运算符“=”用来给变量赋值；关系运算符“—”用来判断两个值是否是相等的关系。任务2通过“胡须”导航例程：RoamingWithWhiskers.c这个程序示范了一种利用if语句测试“胡须”的输入并决定调用哪个运动子程序的方法。●打开主板和伺服电机的电源；●输入、保存并运行程序RoamingWithWhiskers.c；●尝试让机器人行走，当机器人在其路线上遇到障碍物时，它将后退、旋转至另一个方向。20%30%40%50%如果两根“胡须”都被触动了即P14state()和P23state()都为0，则先调用Backward()，紧接着调用LeftTurn()两次。如果只是右边“胡须”被触动了即只有P14state()==0，则程序先调用Backward()，再调用LeftTurn()。如果两根“胡须”都没有被触动在这种情况下，在else中调用Forward()。任务2通过“胡须”导航“胡须”导航机器人怎样行走如果左边“胡须”被触动了即只有P23state()=0，则程序先调用Backward()，再调用RightTum()。任务3机器人进入死区后的人工智能决策编程逃离墙角死区技巧是记下“胡须”交替触动的总次数。技巧的关键是程序必须记住每个“胡须”的前一次触动状态，并和当前触动状态对比。★首先要检查的是，是否有且只有一根“胡须”被触动。★假如有“胡须”被触动，接下来要做的事情就是检查当前状态是否与上次不同。★如果发现“胡须”连续4次被触动，那么计数器值置1，并且进行“U”形拐弯。★紧接着的else语句对应机器人没有陷入墙角的情况，故将计数器值置1。任务3机器人进入死区后的人工智能决策下面是一个包含if…else嵌套语句的C语言例程，用于探测连续的、交替出现的胡须触动过程。例程：EscapingCorners.cEscapingCorners.c是如何工作的由于该程序是经RoamingWithWhiskers.c修改而来的，下面只讨论与探测和逃离墙角