智能小車C語言程序控制 課件 第五章 制作模擬交通燈

智能小車C語言程序控制秦磊

梁爽

主編第五章：制作模擬交通燈

交通燈中有一種“行人請(qǐng)求式過街信號(hào)燈”，即在路口燈柱上設(shè)置一個(gè)按鈕，可以一鍵控制路口綠燈，方便行人緊急通行，試用Arduino系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成，通過一個(gè)按鍵控制LED的亮滅？【案例導(dǎo)入】【案例導(dǎo)入】：案例程序行業(yè)PPT模板/hangye/constintbuttonPin=2;

//定義按鍵輸入引腳為2號(hào)引腳constintledPin=13;

//定義LED輸入引腳為13號(hào)引腳//注：此處使用的LED是Arduino開發(fā)板自帶的LEDintbuttonState=0;

//定義按鍵狀態(tài)變量初始值為0//對(duì)Arduino開發(fā)板或相關(guān)狀態(tài)進(jìn)行初始化voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);

//設(shè)置ledPin端口為輸出端口

pinMode(buttonPin,INPUT);

//設(shè)置buttonPin端口為輸入端口}//系統(tǒng)調(diào)用，無限循環(huán)voidloop()

{

buttonState=digitalRead(buttonPin);

//讀取按鍵狀態(tài)

(buttonState==HIGH)?digitalWrite(ledPin,HIGH):digitalWrite(ledPin,LOW);//檢查按鍵狀態(tài)，如果為HIGH，則點(diǎn)亮LED，否則熄滅LED}5.1PARTONE運(yùn)算符與表達(dá)式運(yùn)算符與表達(dá)式

運(yùn)算符是告訴編譯程序執(zhí)行特定算術(shù)或邏輯操作的符號(hào)，即用來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算的符號(hào)。

表達(dá)式是由變量、常量和運(yùn)算符組成的式子，它描述了一個(gè)具體的求值運(yùn)算過程。表達(dá)式求值按運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性所規(guī)定的順序進(jìn)行。C語言運(yùn)算符5.1.1算術(shù)運(yùn)算符和算術(shù)表達(dá)式1．算術(shù)運(yùn)算符2.算術(shù)表達(dá)式

用算術(shù)運(yùn)算符和括號(hào)將運(yùn)算對(duì)象連接起來的、符合C語言語法規(guī)則的式子，稱為算術(shù)表達(dá)式。運(yùn)算對(duì)象包括常量、變量、函數(shù)等。例如：3+4.5*a-b*4/3-

-a+b%c5.1.2賦值運(yùn)算符和賦值表達(dá)式1．基本賦值運(yùn)算符賦值運(yùn)算符“=”的作用是將賦值運(yùn)算符右邊的表達(dá)式的值賦給其左邊的變量。例如，b=88就是將常量88賦給變量b。賦值運(yùn)算符的左邊必須是變量，右邊可以是C語言中任意合法的表達(dá)式。由賦值運(yùn)算符將一個(gè)變量和一個(gè)表達(dá)式連接起來的式子稱為賦值表達(dá)式。其格式如下：<變量><賦值運(yùn)算符><表達(dá)式>5.1.2賦值運(yùn)算符和賦值表達(dá)式2．復(fù)合賦值運(yùn)算符

為了簡(jiǎn)化程序并提高編譯效率，C語言允許在賦值運(yùn)算符“=”之前加上其他運(yùn)算符，以構(gòu)成復(fù)合賦值運(yùn)算符，例如：x=x+5可以寫成x+=5。x=x*(y+1)可以寫成x*=y+1。

可以這樣理解，對(duì)于A+=B這樣的式子，相當(dāng)于將A+復(fù)制到“=”的右邊變成A=A+B。若B是一個(gè)表達(dá)式，則相當(dāng)于B的兩邊有一個(gè)括號(hào)。例如，x*=y+z等價(jià)于x=x*(y+z)。C語言中的復(fù)合算術(shù)賦值運(yùn)算符有：+=、-=、*=、/=、%=。練一練行業(yè)PPT模板/hangye/嘗試分析以下程序的運(yùn)行結(jié)果。#include<stdio.h>main(){inta=6,b=8,c=2,x;x=a;printf("x=%d\n",x);x+=a;printf("x=%d\n",x);x*=b+c;printf("x=%d\n",x);return0;}5.1.3關(guān)系運(yùn)算符和關(guān)系表達(dá)式1．關(guān)系運(yùn)算符關(guān)系運(yùn)算是邏輯運(yùn)算的一種簡(jiǎn)單形式，主要用于比較。5.1.3關(guān)系運(yùn)算符和關(guān)系表達(dá)式2．關(guān)系表達(dá)式

由關(guān)系運(yùn)算符和操作數(shù)組成的表達(dá)式稱為關(guān)系表達(dá)式，例如：a+b>cx>yz!=x15*y==20

關(guān)系表達(dá)式的值只有兩個(gè)，即“真”和“假”。在C語言中“真”用1表示，“假”用0表示。當(dāng)關(guān)系式成立時(shí)其值為“真”，否則為“假”。練一練行業(yè)PPT模板/hangye/嘗試分析以下程序的運(yùn)行結(jié)果。#include<stdio.h>main(){

intx=20;inty=40;printf("%d\n",x<y);

printf("%d\n",x>y);

return0;}5.1.4邏輯運(yùn)算符和邏輯表達(dá)式

邏輯運(yùn)算就是將關(guān)系表達(dá)式或邏輯量用邏輯運(yùn)算符連接起來，并對(duì)其求值的一個(gè)運(yùn)算過程。

1．邏輯運(yùn)算符為了表示復(fù)雜的條件，需要將若干個(gè)關(guān)系表達(dá)式連接起來，C語言提供的邏輯運(yùn)算符就是實(shí)現(xiàn)這一目的的，邏輯運(yùn)算符有：&& 邏輯與|| 邏輯或! 邏輯非設(shè)A和B為參加運(yùn)算的邏輯量，則以上運(yùn)算符的含義見下表2．邏輯表達(dá)式

邏輯表達(dá)式是用邏輯運(yùn)算符將關(guān)系表達(dá)式或邏輯量連接起來的有意義的式子。邏輯表達(dá)式的值也只有兩個(gè)，即“真”和“假”，其表示方法同關(guān)系表達(dá)式，用1表示“真”，用0表示“假”。

可以將邏輯表達(dá)式的結(jié)果賦給一個(gè)整型或字符型變量，如當(dāng)x=10，y=15時(shí)，下面的語句是正確的。z=(x!=y)&&(y==15); /*z的值為1*/a=(x==y)||(x==15); /*a的值為0*/

5.1.5條件運(yùn)算符和條件表達(dá)式條件運(yùn)算符需要有三個(gè)操作對(duì)象，稱為三目運(yùn)算符，它是C語言中唯一的一個(gè)三目運(yùn)算符。它可以替代部分選擇流程控制語句。條件運(yùn)算符構(gòu)成的表達(dá)式稱為條件表達(dá)式，又稱問號(hào)表達(dá)式。條件表達(dá)式的一般形式如下：表達(dá)式1?表達(dá)式2:表達(dá)式3條件表達(dá)式的執(zhí)行行業(yè)PPT模板/hangye/

條件表達(dá)式的執(zhí)行過程：

當(dāng)表達(dá)式1的值為“真”（非0）時(shí)，條件表達(dá)式取表達(dá)式2的值，否則取表達(dá)式3的值。具體執(zhí)行過程如下圖所示。條件運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)行業(yè)PPT模板/hangye/

小貼士條件運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)比賦值運(yùn)算符高，比關(guān)系運(yùn)算符和算術(shù)運(yùn)算符低。例如：min=(a<b)?a:b中的括號(hào)可以不要，寫成min=a<b?a:b；而min=a<b?a:b*2相當(dāng)于min=a<b?a:(b*2)，而不是min=(a<b?a:b)*2?！纠?-1-1】輸入一個(gè)字符，判別是否為小寫字母，如果是，則將其轉(zhuǎn)換為大寫字母；如果不是，就不轉(zhuǎn)換。輸出最后得到的字母。行業(yè)PPT模板/hangye/#include<stdio.h>intmain(){

charch;printf("\nPleaseinputacharacter:");scanf("%c",&ch);ch=(ch>='a'&&ch<='z')?(ch-32):ch; printf("%c\n",ch);

return0;}程序運(yùn)行結(jié)果如圖所示：【例5-1-2】使用條件表達(dá)式實(shí)現(xiàn)求三個(gè)整數(shù)中的最大值。行業(yè)PPT模板/hangye/#include<stdio.h>intmain(){

intmax=0;intone=66;inttwo=77;intthree=88;max=one>two?one:two;

max=max>three?max:three;

printf("三個(gè)整數(shù)中最大的值為%d\n",max);

return0;}程序運(yùn)行結(jié)果如圖所示：5.1.6逗號(hào)運(yùn)算符和逗號(hào)表達(dá)式在C語言中，逗號(hào)既可以作為分隔符使用，又是一種運(yùn)算符，用逗號(hào)將若干個(gè)表達(dá)式分開便構(gòu)成了逗號(hào)表達(dá)式。其一般形式如下：表達(dá)式1,表達(dá)式,…,表達(dá)式n逗號(hào)表達(dá)式的運(yùn)算次序如下：先計(jì)算表達(dá)式1的值，再計(jì)算表達(dá)式2的值，最后計(jì)算表達(dá)式n的值。逗號(hào)表達(dá)式的值為表達(dá)式n的值。例如：13,17,19,23-11是一個(gè)逗號(hào)表達(dá)式，其值為23-11，即12。5.1.7sizeof運(yùn)算符

sizeof運(yùn)算符以字節(jié)形式給出其操作數(shù)在內(nèi)存中占用空間的大小。1．用于數(shù)據(jù)類型使用形式：sizeof(type)數(shù)據(jù)類型名必須用括號(hào)括起來，如sizeof(int)。2．用于變量使用形式：sizeof(var_name)5.1.8數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換

不同類型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)形式有所區(qū)別，如字符型數(shù)據(jù)在內(nèi)存中是以ASCII碼的形式存儲(chǔ)的，與整型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)形式類似。

除字符型數(shù)據(jù)和整型數(shù)據(jù)之間可以通用之外，不同類型的數(shù)據(jù)在進(jìn)行混合運(yùn)算時(shí)，往往需要進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換。5.1.9運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性

C語言中的運(yùn)算符和數(shù)學(xué)運(yùn)算符類似，不僅具有不同的優(yōu)先級(jí)，而且有相應(yīng)的結(jié)合性。

在C語言中，運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)共分為15級(jí)。1級(jí)最高，15級(jí)最低。在表達(dá)式中，優(yōu)先級(jí)較高的運(yùn)算符先于優(yōu)先級(jí)較低的運(yùn)算符進(jìn)行運(yùn)算。

C語言中運(yùn)算符的結(jié)合性分為兩種，即自左至右和自右至左。5.2PARTTWO語句

C程序的功能是通過執(zhí)行語句實(shí)現(xiàn)的。語句的作用是向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)出操作指令，要求其執(zhí)行相應(yīng)的操作。

一個(gè)C程序可以由若干個(gè)源程序文件組成，一個(gè)源程序文件可以由若干個(gè)函數(shù)和預(yù)處理命令及全局變量聲明部分組成。

一個(gè)函數(shù)由數(shù)據(jù)聲明部分和執(zhí)行語句組成。

在C程序中，任何以分號(hào)結(jié)尾的表達(dá)式都是一條語句。語句是C程序的基本組成部分C語句的分類行業(yè)PPT模板/hangye/

（1）表達(dá)式語句。（2）控制語句。（3）復(fù)合語句。（4）空語句。（5）函數(shù)調(diào)用語句。1．表達(dá)式語句

表達(dá)式語句是由表達(dá)式加上分號(hào)組成的。其一般形式如下：表達(dá)式;

一個(gè)表達(dá)式的末尾加一個(gè)分號(hào)就構(gòu)成了一條語句。表達(dá)式語句的末尾必須有一個(gè)分號(hào)。2．控制語句

控制語句用于完成一定的控制功能。控制語句是用于控制程序的流程，以實(shí)現(xiàn)程序的各種結(jié)構(gòu)方式的語句。它由特定的語句定義符組成。Ｃ語言中的控制語句有以下幾種。（1）條件語句：if語句、switch語句。（2）循環(huán)語句：do-while語句、while語句、for語句。（3）轉(zhuǎn)向語句：break語句、goto語句、continue語句、return語句。3．復(fù)合語句

C程序中把多條語句用大括號(hào)括起來組成的一條語句稱為復(fù)合語句。在程序中應(yīng)把復(fù)合語句看成單條語句，而不是多條語句。

復(fù)合語句內(nèi)的各條語句都必須以分號(hào)結(jié)尾，而在大括號(hào)外不能再加分號(hào)。4．空語句

僅由分號(hào)組成的語句稱為空語句。空語句是什么也不執(zhí)行的語句。在程序中空語句可用作空循環(huán)體。例如：while(getchar()!='\n');上述語句的功能是，只要從鍵盤輸入的字符不是回車符就重新輸入。這里的循環(huán)體為空語句。5．函數(shù)調(diào)用語句

函數(shù)調(diào)用語句由一個(gè)函數(shù)調(diào)用加一個(gè)分號(hào)構(gòu)成。其一般形式如下：函數(shù)名(實(shí)際參數(shù)表);執(zhí)行函數(shù)調(diào)用語句就是調(diào)用函數(shù)體，并把實(shí)際參數(shù)賦予函數(shù)定義中的形式參數(shù)，然后執(zhí)行被調(diào)用函數(shù)體中的語句，求取函數(shù)值。5.3PARTTWOC語言中的基本輸入/輸出函數(shù)

C語言標(biāo)準(zhǔn)庫提供了兩個(gè)控制臺(tái)格式化輸入/輸出函數(shù)：scanf()和printf()。這兩個(gè)函數(shù)可以在標(biāo)準(zhǔn)輸入/輸出設(shè)備上以各種不同的格式讀/寫數(shù)據(jù)。scanf()函數(shù)用來從標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備（鍵盤）上讀數(shù)據(jù)，printf()函數(shù)用來向標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備（顯示器）寫數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)輸入/輸出庫函數(shù)預(yù)處理命令“#include”行業(yè)PPT模板/hangye/

在使用C語言庫函數(shù)時(shí)，要用預(yù)處理命令“#include”將有關(guān)頭文件包含到源文件中。

在使用標(biāo)準(zhǔn)輸入/輸出庫函數(shù)時(shí)需要用到“stdio.h”文件，因此源文件開頭應(yīng)有以下預(yù)處理命令：#include<stdio.h>或#include"stdio.h"5.3.1printf()函數(shù)printf()函數(shù)是格式化輸出函數(shù)，其功能是按照用戶指定的格式，把指定的數(shù)據(jù)輸出到屏幕上。printf()函數(shù)的格式如下：printf("格式控制字符串",輸出表項(xiàng));

【例5-3-1】整型數(shù)據(jù)的輸出。行業(yè)PPT模板/hangye/#include<stdio.h>intmain(){

inta=11,b=22;intm=-1;longn=123456789;printf("%d%d\n",a,b);

printf("a=%d,b=%d\n",a,b); printf("m:%d,%o,%x,%u\n",m,m,m,m); printf("n=%d\n",n);printf("n=%ld\n",n); return0;}程序運(yùn)行結(jié)果如圖所示：5.3.2scanf()函數(shù)scanf()函數(shù)是格式化輸入函數(shù)，即按照格式控制字符串規(guī)定的格式，從鍵盤上把數(shù)據(jù)輸入指定的變量之中。scanf()函數(shù)的一般形式如下：

scanf("格式控制字符串",輸入項(xiàng)地址列表);

小貼士行業(yè)PPT模板/hangye/（1）在格式控制字符串中可以指定數(shù)據(jù)的寬度，但不能指定數(shù)據(jù)的精度。例如：float

a;scanf("%10f"，&a);

//正確scanf("%10.2f",&a);

//錯(cuò)誤（2）輸入long型數(shù)據(jù)時(shí)必須使用%ld，輸入double型數(shù)據(jù)時(shí)必須使用%lf或%le。5.3.3putchar()函數(shù)putchar()函數(shù)是字符輸出函數(shù)，其功能是在顯示器上輸出單個(gè)字符。其一般形式如下：putchar(字符變量);例如：putchar('A'); //輸出大寫字母Aputchar(x); //輸出字符變量x的值5.3.4getchar()函數(shù)getchar()函數(shù)的功能是從鍵盤輸入一個(gè)字符。其一般形式如下：getchar();通常把輸入的字符賦給一個(gè)字符變量，構(gòu)成賦值語句，例如：charc;c=getchar(); //從鍵盤輸入一個(gè)字符賦給變量c5.4PARTTWO順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)舉例

所謂順序結(jié)構(gòu)，是指程序從頭到尾按部就班地執(zhí)行下去，不會(huì)出現(xiàn)中途放棄或者跳轉(zhuǎn)的情況。

相應(yīng)的程序稱為順序結(jié)構(gòu)程序。

順序結(jié)構(gòu)是程序設(shè)計(jì)中最簡(jiǎn)單的程序結(jié)構(gòu)，也是最常用的程序結(jié)構(gòu)，只要按照解決問題的先后順序?qū)懗鱿鄳?yīng)的語句即可，它的執(zhí)行順序是自上而下，依次執(zhí)行。順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)【例5-4-1】使用“第三變量法”交換a和b之中的數(shù)據(jù)。行業(yè)PPT模板/hangye/#include<stdio.h>intmain(){

inta,b,t;printf("輸入兩個(gè)數(shù)：");scanf("%d%d",&a,&b);t=a;a=b;b=t; //第三變量法，將a和b的值互換printf("a=%db=%d\n",a,b);return0;}程序運(yùn)行結(jié)果如圖所示：預(yù)處理命令“#include”行業(yè)PPT模板/hangye/

在使用C語言庫函數(shù)時(shí)，要用預(yù)處理命令“#include”將有關(guān)頭文件包含到源文件中。

在使用標(biāo)準(zhǔn)輸入/輸出庫函數(shù)時(shí)需要用到“stdio.h”文件，因此源文件開頭應(yīng)有以下預(yù)處理命令：#include<stdio.h>或#include"stdio.h"5.3.1printf()函數(shù)printf()函數(shù)是格式化輸出函數(shù)，其功能是按照用戶指定的格式，把指定的數(shù)據(jù)輸出到屏幕上。printf()函數(shù)的格式如下：printf("格式控制字符串",輸出表項(xiàng));

【例5-3-1】整型數(shù)據(jù)的輸出。行業(yè)PPT模板/hangye/#include<stdio.h>intmain(){

inta=11,b=22;intm=-1;longn=123456789;printf("%d%d\n",a,b);

printf("a=%d,b=%d\n",a,b); printf("m:%d,%o,%x,%u\n",m,m,m,m); printf("n=%d\n",n);printf("n=%ld\n",n); return0;}程序運(yùn)行結(jié)果如圖所示：練一練行業(yè)PPT模板/hangye/

編程實(shí)現(xiàn)：從鍵盤輸入一個(gè)小寫字母，輸出相應(yīng)的大寫字母。參考程序行業(yè)PPT模板/hangye/

#include"stdio.h"main