计算机表演赛--模块化程序设计基本原理.doc

模块化程序设计基本原理
模块化的灭火机器人程序基本语句由顺序语句、选择语句、循环语句构成，为了便于重复利用和修改调试，要求把功能相对独立的程序段封装成函数。下面举些简单例子：
顺序语句：代码一句一句往下运行，如：
motor(0,100);
motor(1,100);
sleep(1.0);
stop();
　选择语句：有条件的决定运行不运行,下面是一些简单的形式：
1)if//如果满足条件就运行里面的语句
2)if//如果满足条件就运行里面的语句
  else//否则就运行里面的语句
3)if//如果满足条件就运行里面的语句
  else if//如果满足条件就运行里面的语句
  else if//如果满足条件就运行里面的语句
4)  if//如果满足条件就运行里面的语句
  else if//如果满足条件就运行里面的语句
  else if//如果满足条件就运行里面的语句
  else//否则就运行里面的语句
循环语句：循环运行直到条件不满足
1)while(1)//无条件循环
2)while(条件)//条件循环
循环语句必须要有不满足退出的条件，否则机器人就会永远不动，　　或者永远在做相同的动作．
封装成函数：
如 把整个灭火程序分为
   fire()//灭火函数
   gohome()//回家函数
   migong_left()//左手行走函数

本文的论述基于下面的简单机器人
简单配置的纳英特灭火机器人除了基本套件外，需要１个火焰检测传感器，３个红外避障传感器，１个灭火风扇，及把他们组装在机器人身体上的积木套件．
灭火风扇安装在机器人前部，17.5cm高度，假设接motor2接口．
１个火焰检测传感器安装在机器人前部，17.5cm高度，假设接3号模拟口．
硬件的组装调试请问你的指导老师．
在这里我们先不讨论怎样走４个房间，怎样走的快，怎样灭的稳，怎样回家，那么
灭火程序的基本原理就是:
１）没有发现火时走迷宫
２）发现火后去灭火
根据上面的基本原理，主要程序可以有下面一些形式
--------------------------------------------------------------------------------
例1)
void main()//左手灭火程序
{
while(1)//永远循环使用下面的代码检测所有传感器
{ migong_left();//如果没有发现火焰，走左手法则
if (analog(3)<50)//如果发现了火焰
{   fire();//灭火
  break;//退出左手法则
　}
}
}
--------------------------------------------------------------------------------
例2：
void main()//左手灭火程序
　{
while(1)//永远循环使用下面的代码检测所有传感器
{

if (analog(3)>50)//如果没有发现火焰，走左手法则

migong_left();

else//如果发现了火焰

{   fire();//灭火
   break;//退出左手法则
}
}
}
--------------------------------------------------------------------------------
例３：
void main()//左手灭火程序
{
while(analog(3)>50)//如果没有发现火焰，走左手法则
　{migong_left();}
　   fire();//灭火//发现了火焰//退出了上面的循环后
   stop();
}
--------------------------------------------------------------------------------
灭火程序设计的基本方法
１）从顶往下的设计方法
例如：我们设计了下面的主程序
void main()//左手灭火程序
{
while(analog(3)>15)//如果没有发现火焰，走左手法则
　{migong_left();}
　   fire();//灭火//发现了火焰//退出了上面的循环后
　 stop();
}
但由于migong_left()和fire()函数没有设计好，机器人还是不会灭火，我们可以增加２个函数：
void migong_left()
{
motor(0,60);
motor(1,60);
　}
　void fire()
{
motor(2,100);//如果发现风扇转反，修改为 motor(2,-100)
sleep(5.0);
}
就这样，你一生中第一个机器人灭火程序就产生了，只是他不会真的走迷宫，需要把蜡烛放在机器人前面１米左右的地方，然后打开电源开关．你只要把migong_left()函数修改为真正的左手法则，就这样，一个不是很稳定，很慢的机器人灭火程序就在你的手下产生了！！
２）自下往上的设计方法
例如：
先编写程序让你的机器人能走迷宫
void main()//主程序
{
while(1)

{migong_left();}
}
void migong_left()//左手法则代码　假设左红外接11口,左前红外接12口,前红外接13口.
{
if (digital(12)==0 || digital(13)==0) //前有墙右转
{
motor(0, 30);
motor(1, -90);
}
else if (digital(11) == 0) //左有墙前进
{
motor(0, 70);
motor(1, 70);
}
else //什么也没看到，左转
{
motor(0, -60);
motor(1, 60);
motor(0, 80);
motor(1, 80);
motor(0, -40);
motor(1, 40);
}
}
但他只会走迷宫，不会灭火，我们把主程序修改为：
void main()//主程序
{
while(1)
{migong_left();
if (analog(3)<30)//如果发现了火焰
{  motor(2,100);//灭火如果发现风扇转反，修改为 motor(2,-100)
   sleep(5.0);
   stop();
   break;//退出左手法则
}
}

}

左手法则迷宫搜索算法
左手法则：１左边有墙前进，２前面有墙右转，３什么也看不到左转．
　　或者：看到墙壁划右弧，看不到墙壁划左弧．
如果是纳英特机器人，假设左红外接11口,左前红外接12口,前红外接13口.
参考代码如下：
-------------------------------------------------------------------------------
void migong_left()//左手法则代码　
{
if (digital(12)==0 || digital(13)==0) //前有墙右转
{
motor(0, 30);
motor(1, -90);

}
else if (digital(11) == 0) //左有墙前进
{

motor(0, 70);
motor(1, 70);
}
else //什么也没看到，左转
{
motor(0, -60);
motor(1, 60);

motor(0, 80);
motor(1, 80);
motor(0, -40);
motor(1, 40);
}
}
为了调试这段代码，可以加上主程序
void main()
{
while(1)
{
migong_left();
}
}

另一种算法，使用２个传感器.
-------------------------------------------------------------------------------
void migong_left()//左手法则代码　假设左红外接11口,前红外接13口.
{
if (digital(11)==0 || digital(13)==0) //看到墙壁划右弧
{
st=mseconds();//记下现在的时间
while(mseconds()-st<100L)//划右弧0.1秒，请大家调节好１００毫秒这个时间变量
{
motor(0, 70);// 转动分量可调节
motor(1, -70);
motor(0, 70); //前进分量可调节
motor(1, 70);
}
}
else  //看不到墙壁划左弧
{
st=mseconds();//记下现在的时间
while(mseconds()-st<100L)//划左弧0.1秒，请大家调节好１００毫秒这个时间变量
{
motor(0, -70);// 转动分量可调节
motor(1, 70);
motor(0, 70); //前进分量可调节
motor(1, 70);
}
}

6