机器人程序设计（C语言）（第2版）

本书将教学机器人引入C程序设计课程，在整个课程学习过程中采用基于项目的学习方法，将C语言的各种表达式、语法、关键词、逻辑结构和数据类型等教学内容融入一系列循序渐进的教学机器人制作和竞赛项目，直接在项目应用和竞赛过程中学习C语言，实现“做中学、学中赛、赛中会”的做学赛一体化学习，以提升C语言的学习效率和效果，最后通过归纳总结，获得整个C语言程序设计的系统知识和技能。本书的编写彻底突破了传统教学方法的局限，解决了C程序设计课程抽象、枯燥、难学和学习效果差的老大难问题。

秦志强，东莞第六批领军人物入选者，全童科教有限公司董事长，中科乐活动中心创始人、中国教育机器人大赛创始人。秦志强主持编写和出版13本机器人教学方面教材，在电子工业出版社发行。秦志强是“无人机之父”香港科技大学李泽湘教授的弟子。2016年，李泽湘和秦志强在松山湖联合成立全童科教（东莞）有限公司，建立机器人STEAM研究院。

目 录
第一部分 基本技能学习和实践
第1章 一种新的C语言学习方式\t2
学习背景\t4
单片机和微控制器\t4
机器人与C语言学习平台\t6
任务1．1 获得软件\t6
任务1．2 安装软件\t7
安装Keil μVision4 IDE\t7
任务1．3 硬件连接\t8
连接计算机\t8
连接电源\t8
教学板和单片机通电检查\t8
教学板程序下载与通信功能的切换\t8
任务1．4 第一个程序\t9
创建并编辑第一个程序\t9
第一个C语言程序：HelloRobot．c\t11
编译程序\t12
程序调试\t12
下载可执行文件到单片机\t14
用串口调试软件查看单片机输出信息\t15
HelloRobot．c是如何工作的\t15
printf( )函数\t16
“while(1);”的作用\t17
任务1．5 断开电源\t17
工程素质和技能归纳\t17
本章涉及的主要技能\t17
常见错误\t18
科学精神的培养\t18
第2章 最简单的C程序设计―机器人做算术\t20
学习背景\t21
任务2．1 整型数据的运算和结果显示\t22
任务2．2 浮点型数据的运算\t26
任务2．3 字符型数据\t27
字符常量\t27
转义字符\t28
字符变量\t28
工程素质和技能归纳\t29
本章涉及的主要技能\t29
常见错误\t29
科学精神的培养\t30
第3章 循环程序设计―让机器人动起来\t32
学习背景\t33
C51单片机的输入/输出接口\t34
任务3．1 单灯闪烁控制\t34
LED电路元器件\t34
LED电路搭建\t34
例程：HighLowLed．c\t37
HighLowLed．c是如何工作的\t37
无符号整型数据unsigned int\t37
while语句\t39
时序图简介\t39
任务3．2 机器人伺服电机控制信号\t40
例程：BothServoClockwise．c\t43
任务3．3 计数并控制循环次数\t44
for语句\t44
自增和自减\t45
for循环控制电机的运行时间\t45
例程：ControlServoRunTimes．c\t46
例程：BothServosThreeSeconds．c\t47
任务3．4 用计算机来控制机器人的运动\t48
例程：ControlServoWithComputer．c\t48
ControlServoWithComputer．c是如何工作的\t49
scanf( )函数\t49
工程素质和技能归纳\t50
本章涉及的主要技能\t50
科学精神的培养\t51
第4章 函数―机器人运动控制\t52
学习背景\t53
任务4．1 基本巡航动作\t54
向前巡航\t54
向后走、原地转弯和绕轴旋转\t56
任务4．2 匀加速、匀减速运动\t59
编写匀加速运动程序\t59
任务4．3 用函数调用简化运动程序\t62
函数\t62
任务4．4 用数组进一步简化函数调用\t67
程序是如何工作的\t68
工程素质和技能归纳\t69
本章涉及的主要技能\t69
科学精神的培养\t69
第5章 选择结构程序设计―机器人触须导航\t70
学习背景\t71
触须导航与单片机输入接口\t72
任务5．1 安装并测试机器人触须\t72
安装触须\t72
测试触须\t74
位操作运算符\t75
if语句\t76
操作符? ：\t76
任务5．2 通过触须导航\t78
编程使机器人基于触须导航\t78
关系与逻辑运算符\t79
触须导航机器人怎样行走\t83
任务5．3 机器人进入死区后的人工智能决策\t83
编程逃离墙角死区\t83
任务5．4 机器人行进过程中的碰撞保护程序\t88
continue语句\t88
工程素质和技能归纳\t89
本章涉及的主要技能\t89
科学精神的培养\t90
第6章 选择结构程序设计―机器人红外导航\t92
学习背景\t93
使用红外发射器和接收器探测道路\t94
红外前灯\t94
任务6．1 搭建并测试IR发射和探测器对\t95
元器件清单\t95
搭建红外前灯\t95
测试红外检测器\t96
排错\t97
函数延时的不精确性\t98
任务6．2 探测和避开障碍物\t99
宏定义\t99
改变触须程序，使其适合IR检测和躲避\t99
任务6．3 高性能的IR导航\t104
在每个脉冲之间采样，以避免碰撞\t104
do…while语句\t106
任务6．4 俯视的探测器\t107
推荐材料\t108
用绝缘带模拟桌子的边沿\t108
边沿探测编程\t109
工程素质和技能归纳\t112
本章涉及的主要技能\t112
科学精神的培养\t113
第7章 多分支结构程序设计――机器人循线运动\t114
学习背景\t115
竞赛任务\t116
任务7．1 QTI传感器及其通信接口\t117
任务7．2 安装QTI传感器到机器人前端\t117
任务7．3 编写QTI传感器的测试程序\t119
任务7．4 设计算法，实现机器人无接触游历\t121
switch语句\t126
任务7．5 修改算法实现机器人游历\t127
任务7．6 用数组实现机器人游历\t131
任务7．7 改进运动执行程序提升执行的可靠性\t137
工程素质和技能归纳\t143
本章涉及的主要技能\t143
科学精神的培养\t143
第二部分 综合实践案例
第8章 结构化程序设计――智能搬运竞赛\t146
学习背景\t147
竞赛任务\t148
任务8．1 给机器人安装循线传感器和搬运手爪\t149
任务8．2 根据比赛任务设计算法\t150
算法描述\t150
任务8．3 定义运动数据结构体存储运动数据\t151
结构体\t152
任务8．4 将运动函数存成其他文件包含进来\t155
“文件包含”处理\t159
任务8．5 循线运动函数的设计与实现\t160
循线到某目标节点的算法\t160
break语句\t164
任务8．6 根据算法完成搬运子函数和主程序的编写\t165
工程素质和技能归纳\t166
本章涉及的主要技能\t166
科学精神的培养\t166
第9章 结构化程序设计――擂台赛\t168
学习背景\t169
擂台赛场和竞赛规则\t170
任务9．1 红外线擂台机器人的软件设计\t172
任务9．2 优化红外线擂台机器人软件\t177
任务9．3 超声波擂台机器人的软件设计\t181
任务9．4 遥控擂台机器人的软件设计\t184
NEC协议\t184
遥控器解码\t185
电机驱动程序\t190
主控程序\t191
工程素质和技能归纳\t193
科学精神的培养\t194
附 录
附录A C语言概要归纳\t198
C语言概述\t198
数据类型、运算符与表达式\t198
分支结构程序\t200
循环控制\t202
数组\t203
函数\t204
预处理命令\t205
指针\t206
结构体\t207
位运算\t208
附录B C语言中的关键字索引\t210
附录C 无焊锡面包板\t211
附录D 中国教育机器人大赛简介\t214
附录E 完成本书项目学习所需配件清单\t216
附录F 教学板介绍\t217