編程語(yǔ)言基礎(chǔ)

編程語(yǔ)言基礎(chǔ)一、編程語(yǔ)言語(yǔ)言是一種傳遞信息的媒介。機(jī)器人工作時(shí)，我們要給機(jī)器人發(fā)出一些命令，告訴機(jī)器人在接到什么樣的信號(hào)時(shí)，應(yīng)當(dāng)做出何種響應(yīng)，這些命令就是我們要編寫(xiě)的程序。我們把用來(lái)編寫(xiě)程序的語(yǔ)言稱(chēng)為編程語(yǔ)言。編器程語(yǔ)言可分為低級(jí)語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言：低級(jí)語(yǔ)言又分為機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言。機(jī)器語(yǔ)言：給機(jī)器發(fā)布命令不是用我們?nèi)伺c人之間使用的語(yǔ)言，機(jī)器只懂一樣?xùn)|西—數(shù)字，而且只能是由“0”和“1”組成的有序序列，如0100110、0111010等字串，由這種有序序列組成的集合就叫做機(jī)器語(yǔ)言。通常我們規(guī)定，用“1”表示高電平，用“0”表示低電平。匯編語(yǔ)言：鑒于機(jī)器語(yǔ)言的缺點(diǎn)，人們又發(fā)明了種用比較容易讓人接受的英文縮寫(xiě)來(lái)表示某個(gè)特定的“0”和“1”組成的有序序列，并用這些英文縮寫(xiě)來(lái)編寫(xiě)程序，這種編程語(yǔ)言叫做匯編語(yǔ)言。高級(jí)語(yǔ)言：為了克服低級(jí)語(yǔ)言的缺點(diǎn)，人們又發(fā)明了種可讀性較好，又容易理解的高級(jí)語(yǔ)言。相對(duì)于高級(jí)語(yǔ)言，把機(jī)器語(yǔ)讠吾言、匯編語(yǔ)言統(tǒng)稱(chēng)為低級(jí)語(yǔ)言。高級(jí)語(yǔ)言獨(dú)立于計(jì)算機(jī)硬件，它采用接近人們表達(dá)方式、功能完善的語(yǔ)句形式，易于被人們掌握。如高級(jí)語(yǔ)言的加法指令和減法指令與我們數(shù)學(xué)中的“＋”和“－”運(yùn)算符相同。這種語(yǔ)言同樣需要被翻譯成機(jī)器語(yǔ)言，才能被機(jī)器接受。機(jī)器語(yǔ)言是一切語(yǔ)言的基礎(chǔ)。高級(jí)語(yǔ)言有很多種，而且在不斷地發(fā)展。本書(shū)介紹的簡(jiǎn)易機(jī)器人的核心元件為ATMEGA48單片機(jī)。接下來(lái)將學(xué)習(xí)如何使用ATMEGA48單片機(jī)匯編語(yǔ)言語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易機(jī)器人的基本動(dòng)作。在用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序前，必須先了解單片機(jī)系統(tǒng)的硬件連接，也就是要知道單片機(jī)I/O端口與外圍電路的管腳接線，以便通過(guò)單片機(jī)程序控制電路的工作。圖3-1給出了簡(jiǎn)易機(jī)器人的單片機(jī)控制系統(tǒng)框圖，圖中PB口與左、右電機(jī)連接，通過(guò)程序控制PB口的狀態(tài)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)左、右電機(jī)的控制，而左、右電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的左、右輪，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎和停止等基本動(dòng)作。表3-1給出了簡(jiǎn)易機(jī)器人的單片機(jī)PB口狀態(tài)與機(jī)器人動(dòng)作的關(guān)系。表中8位二進(jìn)制數(shù)分別對(duì)應(yīng)PB口的8位I/O口（PB7-PBO）。由于二進(jìn)制數(shù)表示比較復(fù)雜，我們將其轉(zhuǎn)化成十六進(jìn)制數(shù)表示。1.機(jī)器人前進(jìn)【程序】LDIR17，$33OUTPB，R17【程序分析】指令實(shí)現(xiàn)將數(shù)字“$33”傳送至PB口。其中，“$33”表示十六進(jìn)制數(shù)，“$”為十六進(jìn)制符號(hào)；“LDI”是將數(shù)據(jù)傳送至寄存器指令，它能將一個(gè)數(shù)據(jù)傳送至R16-R31（暫暫時(shí)存放數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元）中的任一個(gè)寄存器中，在該程序中選用寄存器R17；“OUT”是將寄存器中的數(shù)據(jù)傳送至I/O口寄存器：“PB”是指PB口的寄存器。第一行通過(guò)數(shù)據(jù)傳送指令“LDI”將數(shù)據(jù)“$33”傳送至通用寄存器“R17”中。第二行通過(guò)數(shù)據(jù)傳送指令“OUT”將數(shù)據(jù)從寄存器中傳送至PB口。指令執(zhí)行后，PB7-PB0分別別為“00110011”，根據(jù)表3-1可知，該程序?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人前進(jìn)的功能。2.機(jī)器人后退【程序】LDIR17，$30OUTPB，RI7【程序分析】指令表示將數(shù)字“$30”傳送至PB口。指令執(zhí)行后，PB7-PBO分別為“00110000”。根據(jù)表3-1可知，該程序?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人后退的功能?！境绦颉縇DIRI7，$00OUTPB，R17【程序分析】指令表示將數(shù)字“$00”傳送至PB口。指令執(zhí)行后，PB7-PBO分別為“000000”。根據(jù)表3-1可知，該程序?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人停止運(yùn)動(dòng)的功能。3.機(jī)器人停止【程序】CX：LDIR17，$33；機(jī)器人前進(jìn)OUTPB，R17SBICPC0，LZ；有障礙物JMPCXLZ：LDIR17，$31；機(jī)器人右轉(zhuǎn)OUTPB，R17JMPCXEND【程序分析】這段指令表示機(jī)器人向前運(yùn)行，當(dāng)安裝在機(jī)器人前面的傳感器檢測(cè)到有障礙物時(shí)，機(jī)器人右轉(zhuǎn)，從而避開(kāi)障礙物。程序中“CX”、“LZ”稱(chēng)為為標(biāo)號(hào)，描述指令的位置。“SBIC”是條件跳轉(zhuǎn)指令，表示當(dāng)PC0為0時(shí)跳轉(zhuǎn)；否則執(zhí)行下一條語(yǔ)句。其中，“PC0”指的是PC口的第1位。當(dāng)PC0為0時(shí)，表示機(jī)器人上的傳感器有信號(hào)，說(shuō)明機(jī)器人前方有障礙，此時(shí)程序跳轉(zhuǎn)至“LZ”所在的語(yǔ)句，執(zhí)行機(jī)器人右轉(zhuǎn)程序。“JMP”是無(wú)條件跳轉(zhuǎn)指令，當(dāng)執(zhí)行了“JMPCX”程序則返回到到“CX”位置繼續(xù)執(zhí)行。4.機(jī)器人避開(kāi)障礙物二、程序流程圖1.什么是程序流程圖程序流程圖是用規(guī)定的圖形、連線和文字表示算法的一組圖形。在程序設(shè)計(jì)階段，用以表示程序運(yùn)行順序的流程圖稱(chēng)為程序流程圖，簡(jiǎn)稱(chēng)流程圖。流程圖是程序設(shè)計(jì)中很有用的工具，它直觀、清晰、易懂、便于檢查、交流和修改，詳細(xì)的流程圖可以作為編寫(xiě)程序的依據(jù)。繪制制流程圖后，根據(jù)流程圖編寫(xiě)程序，可以使問(wèn)題簡(jiǎn)單化，易于理解。2.程序流程圖常用的符號(hào)在繪制流程圖時(shí)，通常須采用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的圖形符號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)程序流程圖中常用的符號(hào)及名稱(chēng)如下：起止框：一個(gè)程序的開(kāi)始或結(jié)東。處理框：要處理的內(nèi)容。判斷框：框中的內(nèi)容為條件。輸入輸出框：數(shù)據(jù)的輸入或輸出。流程線：程序的流向。3.程序流程圖圖3-2為一程序流程圖實(shí)例，表示示當(dāng)機(jī)器人沿直線向前行走的過(guò)程中遇到障礙物時(shí)，機(jī)器人會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，并停止前進(jìn)。下面以該流程圖為例，說(shuō)明程序流程圖中常用符號(hào)的畫(huà)法、意義及其在流程圖中的使用規(guī)則。

（1）圖中描述文字為“開(kāi)始”和“結(jié)束”的扁扁橢圓形符號(hào)為起止框，它表示流程圖的起點(diǎn)及終點(diǎn)。每個(gè)流程圖只能有個(gè)“開(kāi)始”和一個(gè)“結(jié)束”。

（2）圖中帶有箭頭的直線稱(chēng)為流程線，表示程序執(zhí)行的路徑；流程線上的箭頭代表方向。

（3）圖中描述文字為“前進(jìn)”和“發(fā)報(bào)警信號(hào)并停車(chē)”的矩形符號(hào)為處理框，它表示各種處理功能的符號(hào)：矩形內(nèi)的文字表示進(jìn)行什么處理。

（4）圖中描述文字為“有有障礙物？”