C语言程序设计案例教程

前 言
 编写本书的目的

“C 语言程序设计”是电子信息类专业的基础课程，旨在训练学生计算思
 维，培养学生程序编写能力。目前，多数C 语言程序设计教材，以计算机类专
 业学生为读者对象，C 语言的讲解非常细致、全面，涵盖了C 语言中全部的语
 法规则及常用的算法逻辑。对于电子类的专业来说，有些知识点是用不上或者
 很少被使用的，况且过多的知识点只会让初学编程的人望而生畏。当然，市面
 上还有一批以《51 单片机C 语言程序设计教程》为代表的C 语言教材，它们
 是基于类似于Keil μVision 程序设计平台和Proteus 硬件仿真平台，设计C 语
 言程序案例的。这些教材侧重于硬件接口编程，任务过于依赖于硬件，学生在
 学习时需要具备一定电子技术基础知识，程序内容纠缠于繁杂的硬件引脚细节，
 弱化了计算思维的训练。

2012 年，南通职业大学成功申报了江苏省高职院校“智能控制应用技术”
重点专业群。“C 语言程序设计”作为专业群的一门平台课程，2014 年课程组
 开始重点建设。在课程建设过程中，针对专业群学生的知识基础和学习能力，
 决定开发既能训练计算思维，又能服务硬件底层开发的C 语言教材。

 课题组在编写本书时，以“知识够用，能力复合”为宗旨，教材的项目和
 任务都以电子产品或电子技术为应用场景，且不过度依赖于电子硬件知识，适
 合作为电子类专业群多个专业教学需要的高职高专类C 语言教材。

 教学内容安排

 本书由8 个案例组成，以C 语言知识体系为主线，以典型电子产品或电子产
 品实现技术为模拟对象，通过C 语言编程实现其功能。典型电子产品有数字时钟、
 计时器、电子计算器，电子产品实现技术有滚屏输出技术、字模打印技术、动态
 图像显示技术、车辆定位系统信息处理技术以及温控系统中数值处理技术等。

 每个案例中又由多个任务组成，每个任务是相互关联的。例如，案例1 为
 简易数字时钟的模拟，共设计了6 个任务，任务1.1 和任务1.2 为基本任务，实
 现显示时间和换算时间，即如何按时、分、秒的格式显示时间；任务1.3~ 任务1.6 
则是数字时钟功能的延伸和扩展，具体包括计算时间间隔、判断整点时间的合
 法性、求短耗时、求短时长等功能。

 每个任务包含任务描述、学习目标、预备知识、任务实现、程序导读、任
 务拓展6 个部分。任务描述描述任务的主要内容，告诉读者要做什么；学习目
 标告诉读者完成这项任务后要达到的学习目标；预备知识是读者完成此项任务
 需要具备的C 语言的基础知识，读者可以在课前预习；任务实现包括任务分析、
 算法流程以及实现此任务的源程序；程序导读是对程序重点和难点的进一步解

 析；任务拓展则是任务功能扩展，可以引导读者进一步思考，也可作为读者实训、
 练习使用。

 此外，在每一个案例后以任务为单位附有习题，可供读者课后巩固练习。
 在本书附录C 中还附有趣味案例集锦，供读者自学或综合实训使用。

 本书主要特色

 （1）任务选取贴近工程实践
 任务选取既包含了C 语言的大部分知识点，又贴近工程实践和实际生活，确
 保读者学到的知识和实际接轨。在具体案例设置时考虑了与后继课程间的联系。
 例如，任务3.3 模拟单个字符的移动输出和任务3.6 手机号码的滚屏输出，都
 来源于LED 显示屏输出，在生活中随处可见，与群内的专业息息相关，同时
 又贴合了C 语言知识点的主线，生动有趣，让课堂教学充满活力。

 （2）教材兼具通用性和专用性
 本书案例既没有局限于具体的单片机型号和硬件平台，又能为电子产品的
 底层开发提供知识技能保障；既满足专业群内跨专业的教学需要，又适于编程
 爱好者入门学习。
 本书习题中有一部分巩固了案例中涉及的知识和技能，另一部分则对未触
 及的知识点和技能点进行了补充，整个习题的设置呈现出清晰而完整的知识体
 系结构，基本能满足计算机等级考试（二级C）的要求。

 （3）本书为信息化立体教材，适应“泛在学习”趋势
 本书的案例和任务都有很浓的“原始性”，配套开发的微课、习题精讲视
 频等共享资源库，可以有效提高案例的复用性和传播性，扩大了立体化教材的
 受众范围，可满足部分读者在线学习或远程学习的需要。

 致谢

 本书由许秀林、王琼瑶、阳俐君任主编，负责本书的总体设计，董杨琴、束慧、
 孟领刚任副主编。其中，许秀林负责本书的统稿及绪论的编写，王琼瑶负责编
 写案例3、5、8，阳俐君负责编写案例2、4、7，董杨琴、束慧共同编写案
 例1 和附录C ；孟领刚负责编写案例6。书中配套的微课、习题精讲视频等共
 享资源库由阳俐君、王琼瑶、董杨琴制作完成。在本书的编写过程中，还得到
 陈卫兵、刘建峰、吴素全、宋玉锋等老师和企业专家的大力支持和帮助，他们
 提出了许多宝贵意见和建议，在此表示衷心的感谢。

 由于时间仓促，编者水平有限，书中难免存在疏漏与不妥之处，恳请读者
 批评指正。
 编  者
2020 年6 月

         本书是江苏省高等学校“十三五”重点教材，根据江苏省高等职业院校重点专业群“智能 控制应用技术”专业群平台课程改革与建设成果编写而成。 本书以培养电子信息类专业软件编程能力为目标，以C语言基础知识体系为线索，选取电 子产品或电子产品实现技术典型案例组织教学内容。本书共分8个案例，每个案例由多个任务组 成，每个任务包含任务描述、学习目标、预备知识、任务实现、程序导读、任务拓展等。通过 对各个案例的学习，读者不仅能提高C语言程序设计能力，还可以了解C语言在电子信息类专业 的典型应用，增强读者的学习兴趣。 与本书配套的微课视频和习题精讲视频读者可以通过扫描书中的二维码观看。本书配套的PPT、任务源程序、任务拓展参考程序和附录C趣味案例集锦源程序等，读者可以从中国铁道出 版社有限公司网站免费下载。 本书重点突出，结构严谨，案例通俗易懂，贴近实际，适合作为高等学校电子信息类C语 言程序设计教材，也可作为相关科技人员及自学者的参考用书。

 本书是江苏省高等学校“十三五”重点教材，根据江苏省高等职业院校重点专业群“智能 控制应用技术”专业群平台课程改革与建设成果编写而成。 本书以培养电子信息类专业软件编程能力为目标，以C语言基础知识体系为线索，选取电 子产品或电子产品实现技术典型案例组织教学内容。本书共分8个案例，每个案例由多个任务组 成，每个任务包含任务描述、学习目标、预备知识、任务实现、程序导读、任务拓展等。通过 对各个案例的学习，读者不仅能提高C语言程序设计能力，还可以了解C语言在电子信息类专业 的典型应用，增强读者的学习兴趣。 与本书配套的微课视频和习题精讲视频读者可以通过扫描书中的二维码观看。本书配套的PPT、任务源程序、任务拓展参考程序和附录C趣味案例集锦源程序等，读者可以从中国铁道出 版社有限公司网站免费下载。 本书重点突出，结构严谨，案例通俗易懂，贴近实际，适合作为高等学校电子信息类C语 言程序设计教材，也可作为相关科技人员及自学者的参考用书。

  许秀林，男，院长，主讲课程：《C语言与数据结构》、《软件工程》等。 曾获教学、科研主要奖励情况： （1）江苏省教学成果一等奖：基于区域产业结构调整的高职专业设置与动态调整机制研究与实践，2017年； （2）南通市教学成果二等奖：基于地区产业结构调整的高职专业动态调整机制研究与探索，2015年； （3）江苏省现代教育技术研究“十二五”规划课题：C语言辅助教学系统的设计与实现，2011年度立项，2013年结题并获得省级一等奖。 （4）南通职业大学第四届教学名师，2012年 （5） 南通市“自然科学优秀论文奖”三等奖，南通市人民政府，
    2009年，排名。 王琼瑶，女，教研室副主任，主讲课程：《C语言程序设计》、《C#程序设计》、《C语言与数据结构》、《计算机导论》等。 曾获教学、科研主要奖励情况： (1) 江苏省微课比赛“三等奖”, 2016年，排名第二； (2) “蓝桥杯”全国软件与信息技术大赛优秀指导教师,“全国二等奖”, 2012年~2016年，排名； (3) 江苏省职院校技能大赛“三等奖”, 2014、2016、2017年。 (4) 校优秀教学成果一等奖，2013年，排名第五； 阳俐君，女，教师，主讲课程：《C语言程序设计》、《C与数据结构》等，同时是这两门课的课程负责人。 曾获教学、科研主要奖励情况： (1)南通市“第十届自然科学优秀学术论文”三等奖,2017年，排名; (2)江苏省微课比赛“三等奖”, 2016年，排名； (3) 省高等职业院校信息化教学大赛“三等奖”,2017年，排名第二； (4)年江苏省高等学校本专科优秀毕业设计（论文）团队奖指导老师，2014年，排名第二； (5)“蓝桥杯”全国软件与信息技术大赛优秀指导教师,“省一等奖”、“全国三等奖”, 2013年、2015年，排名。

目 录
 绪   论  ............................................................................................. 1 
案例1 简易数字时钟的模拟...................................................................... 3 
任务1.1  显示时间 ...................................................................... 
4
任务1.2  换算时间 .....................................................................10
任务1.3  计算时间间隔...............................................................13
任务1.4  判断整点时间的合法性 ..................................................17
任务1.5  求短耗时 ..................................................................19
任务1.6  求短时长................................................................. 22

小  结.................................................................................. 25
习  题.................................................................................. 25

案例2 温控系统中的数值处理 ................................................................ 31 
任务2.1  华氏温度转摄氏温度 .................................................... 32
任务2.2  温度采样中的滤波处理................................................. 36
任务2.3  算术平均滤波算法处理温度采样 .................................... 38
任务2.4  滑动平均滤波采样 ....................................................... 43
任务2.5  求温度和平均温度 ................................................. 47

小  结.................................................................................. 51
习  题.................................................................................. 51

案例3 模拟滚屏输出 .............................................................................. 56 
任务3.1  字母的输入/ 输出及转换 .............................................. 57
任务3.2  简易电子产品菜单显示 ................................................. 62
任务3.3  模拟单个字符的移动输出 .............................................. 66
任务3.4  按指定格式输出手机号码 ...............................................71
任务3.5  手机号码的整体性输入及输出 ....................................... 74
任务3.6  手机号码的滚屏输出 .................................................... 78
小  结 ....................................................................................81
习  题 ....................................................................................81

案例4 模拟字模打印 .............................................................................. 86 
任务4.1  模拟字模打印指定数字 ................................................. 87
任务4.2 模拟字模打印任意数字 ..................................................91
任务4.3  横向排版输出英文单词 ................................................. 95
任务4.4  横向排版输出任意时间 ................................................. 98
任务4.5 高效存储字模 .............................................................105
小  结 ..................................................................................109
习  题 ..................................................................................110

案例5 模拟计时器 .................................................................................113 
任务5.1  简易秒表计时 .............................................................114 
任务5.2  模拟手机秒表计时 ......................................................116 
任务5.3  模拟赛场分段计时 ......................................................118 
任务5.4  模拟手机倒计时 .........................................................121 
任务5.5  用字模实现倒计时输出 ................................................123 
小  结 ..................................................................................127 
习  题 ..................................................................................127 
案例6 模拟电子计算器 ......................................................................... 130 
任务6.1  求2 的次幂 ................................................................131 
任务6.2 十进制转二进制 .........................................................133 
任务6.3  求子网网络号和子网主机号..........................................135 
任务6.4  简易位运算计算器 ......................................................139 
小  结 ..................................................................................143 
习  题 ..................................................................................144 
案例7 简易位置检测系统 ..................................................................... 147 
任务7.1  小车基本信息 .............................................................148 
任务7.2 模拟显示小车位置 ......................................................154 
任务7.3  远距离求取 .............................................................158 
任务7.4  有效位置检测 ........................