智能小车C语言程序控制

物联网是继计算机、互联网之后，近几年席卷世界的第三次信息产业浪潮，也是我国重点发展的战略性新兴产业之一，发展前景广阔。面对物联网这一前沿技术方向，本书主要为初次接触物联网专业和程序设计的学生解答什么是程序设计语言、程序设计语言包含哪些基本要素、程序设计语言有什么作用、程序设计语言在物联网领域有哪些具体应用等疑问。本书的主要特点如下：
1．采用任务式教学模式。全书自始至终贯穿一个任务，即“安装调试智能循迹小车”，通过“情境描述、信息收集、分析计划、任务实施、检验评估”5个环节的任务分解，使学生能够快速掌握智能小车的基本原理和各项功能。
2．本书内容贴近物联网相关专业教学实际，在完成任务的过程中介绍C语言程序设计中的知识点，以及传感器、执行器、控制器等物联网套件。
3．任务难易程度符合中等职业学校学生学情。本书中的智能小车可以使用Mixly和Arduino两种编程软件实现相同的功能。教师可实施“分层次教学”，使学生在完成任务的同时轻松学习C语言相关知识点，提高学生学习程序设计语言的积极性。
“信息收集”环节是本书的主要部分，共分为9章。第1章为初识智能小车，主要对智能小车的基本结构、工作原理进行深入的讲解。第2章为集成开发环境介绍，主要介绍本书中用到的两个开发环境—Arduino IDE和Dev-C  ，以及C语言开发常用的其他软件环境，如Visual Studio和Turbo C。第3章为初识C语言，重点介绍C语言的产生、发展、特点、基本框架，以及C语言程序设计过程。第4章为点亮一个LED，重点讲解C语言中的各种数据类型。第5章为制作模拟交通灯，主要讲解C语言中的各种运算符、表达式和顺序结构。第6章为制作小夜灯，主要讲解C语言中的选择语句。第7章为制作跑马灯，主要讲解for循环、while循环、do-while循环、循环嵌套、break语句、continue语句等知识点。第8章为智能小车综合PWM控制，重点讲解函数的定义和调用、库函数和自定义函数、函数的嵌套调用和递归调用，并基于函数实现智能小车前进、后退、左转、右转等PWM控制功能。第9章为数码管静态显示，重点讲解数组的基本知识，并实现数码管显示数字的功能。
本书可满足中等职业学校信息技术类、电子信息类专业程序设计课程的教学需要。本书建议安排80学时，其中C语言基础知识部分占60学时，基于Arduino平台的智能小车实验部分占20学时。建议C语言基础知识部分采用“讲练结合”的教学模式，基于Arduino平台的智能小车实验部分采用分组教学模式，3～4人为一个小组共同完成一个实验。
为了便于广大教师、学生、读者使用本书，本书还开发了相应的课程资源，包括电子课件、任务单、案例资源和配套答案等。
本书由河南省职业技术教育教学研究室组织编写，秦磊、梁爽任主编，冯皓、杨爽、刘帅卿、李雅迪参与编写。其中，李雅迪编写第1、2、3章，刘帅卿编写第4、5章，杨爽编写第6章，冯皓编写第7章，梁爽编写第8章，秦磊编写第9章。
由于编者水平有限，书中难免有疏漏和不恰当之处，恳请广大读者批评指正。

编者   
2020年4月

本书主要以智能小车循迹比赛为载体，通过基于Arduino平台的智能小车的各种功能的实现，将C语言程序设计中的各个知识点进行分解，主要讲述了智能小车的原理及结构、IDE开发环境、C语言程序结构和特点、数据及类型、C语言程序基本语句、常用的程序结构、函数类型和调用及数组的基本知识等。本书各章节内容安排都是为了*终实现Arduino智能小车的编程、调试、运行等各项功能，每章节在学习完基础C程序设计等知识点后，均配套有相对应的基于Arduino平台的实例，具有现实意义，为学生对智能小车进行安装、编程和调试打下基础。本书采用任务驱动的形式，以项目实践教学为主，理论讲授为辅，通过5个环节一步一步引导学生完成指定任务，引导学生在学习过程中掌握所需要的理论知识。本教材可作为职业院校物联网相关专业教学用书，也可作为企业技术人员自学参考用书。

秦磊，高级讲师，任教于河南机电职业学院，长期从事职业教育机电一体化相关专业的一线教学和教研工作，教学与实践经验丰富。

任务 安装调试智能循迹小车 1 
环节一 情境描述 2 
环节二 信息收集 3 
第1章 初识智能小车 4 
1.1 智能小车简介 4 
1.2 智能小车的基本结构 4 
1.2.1 传感器部分 5 
1.2.2 控制器部分 6 
1.2.3 执行器部分 7 
1.2.4 其他部分 8 
1.3 智能小车的工作原理 10 
1.3.1 电机驱动与调速原理 10 
1.3.2 循迹原理 11 
1.3.3 避障原理 12 
第2章 集成开发环境介绍 14 
2.1 Arduino IDE 14 
2.1.1 安装Arduino IDE 14 
2.1.2 用Arduino IDE完成一个小程序 17 
2.1.3 常用的第三方软件 19 
2.2 Dev-C 20 
2.3 Visual Studio 25 
2.4 Turbo C 25 
第3章 初识C语言 27 
3.1 概述 27 
3.2 C语言的产生和发展 27 
3.3 C语言的特点 28 
3.4 C语言的基本框架 29 
3.5 C语言程序设计过程 30 
3.6 编写简单的C语言程序 31 
第4章 点亮一个LED 35 
4.1 C语言数据类型 35 
4.1.1 常量 35 
4.1.2 变量 37 
4.2 点亮一个LED的控制系统设计 41 
4.2.1 硬件电路设计 42 
4.2.2 程序设计 43 
4.2.3 执行效果 44 
第5章 制作模拟交通灯 47 
5.1 运算符与表达式 47 
5.1.1 算术运算符和算术表达式 48 
5.1.2 赋值运算符和赋值表达式 49 
5.1.3 关系运算符和关系表达式 50 
5.1.4 逻辑运算符和逻辑表达式 51 
5.1.5 条件运算符和条件表达式 52 
5.1.6 逗号运算符和逗号表达式 54 
5.1.7 sizeof运算符 54 
5.1.8 数据类型转换 54 
5.1.9 运算符的优先级和结合性 55 
5.2 语句 56 
5.3 C语言中的基本输入/输出函数 57 
5.3.1 printf()函数 58 
5.3.2 scanf()函数 60 
5.3.3 putchar()函数 60 
5.3.4 getchar()函数 61 
5.4 顺序结构程序设计举例 61 
5.5 模拟交通灯控制系统设计 63 
5.5.1 硬件电路设计 63 
5.5.2 程序设计 63 
第6章 制作小夜灯 67 
6.1 选择语句 67 
6.1.1 基本if语句 67 
6.1.2 if-else语句 69 
6.1.3 嵌套if语句 72 
6.1.4 if-else-if语句 75 
6.1.5 switch语句 78 
6.2 相关案例介绍 80 
6.2.1 用计算机指令控制LED 80 
6.2.2 用按键控制LED 82 
6.2.3 制作神奇小夜灯 84 
第7章 制作跑马灯 88 
7.1 for循环 88 
7.2 while循环 90 
7.3 do-while循环 91 
7.4 循环嵌套 93 
7.5 break语句 94 
7.6 continue语句 97 
7.7 跑马灯的制作 97 
7.8 模拟按键响应事件 99 
7.9 通过串口接收和发送大量数据 101 
第8章 智能小车综合PWM控制 103 
8.1 函数的定义与调用 104 
8.1.1 函数的定义 104 
8.1.2 函数的调用 105 
8.2 库函数和自定义函数 107 
8.2.1 库函数 107 
8.2.2 自定义函数 111 
8.2.3 函数的分类 111 
8.3 函数的参数和返回值 115 
8.3.1 函数的参数 115 
8.3.2 函数的返回值 116 
8.4 函数的嵌套调用和递归调用 117 
8.4.1 函数的嵌套调用 117 
8.4.2 函数的递归调用 118 
8.5 常用Arduino函数 120 
8.5.1 结构函数 120 
8.5.2 功能函数 120 
8.6 火焰报警案例 123 
8.7 智能小车综合PWM控制系统设计 127 
第9章 数码管静态显示 131 
9.1 一维数组 131 
9.1.1 一维数组的定义 131 
9.1.2 一维数组元素的引用 132 
9.1.3 一维数组的初始化 133 
9.1.4 一维数组的应用 134 
9.2 二维数组 135 
9.2.1 二维数组的定义 135 
9.2.2 二维数组元素的引用 136 
9.2.3 二维数组的初始化 137 
9.2.4 二维数组的应用 138 
9.3 字符数组 140 
9.3.1 字符数组的定义 140 
9.3.2 字符数组元素的引用 140 
9.3.3 字符数组的初始化 140 
9.3.4 字符串和字符串结束标志 142 
9.3.5 字符数组的输入和输出 142 
9.3.6 字符串处理函数 144 
9.3.7 字符数组的应用 147 
9.4 数码管静态显示系统设计 148 
9.4.1 数码管的工作原理及结构 149 
9.4.2 电路设计 151 
9.4.3 源程序设计 152 
环节三 分析计划 156 
环节四 任务实施 158 
环节五 检验评估 160 
附录A 任务单 161 
参考文献 218

本书主要以智能小车循迹比赛为载体，通过基于Arduino平台的智能小车的各种功能的实现，将C语言程序设计中的各个知识点进行分解，主要讲述了智能小车的原理及结构、IDE开发环境、C语言程序结构和特点、数据及类型、C语言程序基本语句、常用的程序结构、函数类型和调用及数组的基本知识等。本书各章节内容安排都是为了*终实现Arduino智能小车的编程、调试、运行等各项功能，每章节在学习完基础C程序设计等知识点后，均配套有相对应的基于Arduino平台的实例，具有现实意义，为学生对智能小车进行安装、编程和调试打下基础。本书采用任务驱动的形式，以项目实践教学为主，理论讲授为辅，通过5个环节一步一步引导学生完成指定任务，引导学生在学习过程中掌握所需要的理论知识。本教材可作为职业院校物联网相关专业教学用书，也可作为企业技术人员自学参考用书。

秦磊，高级讲师，任教于河南机电职业学院，长期从事职业教育机电一体化相关专业的一线教学和教研工作，教学与实践经验丰富。