7.1.4. Структура программы и блок-схема алгоритма

Рабочая программа для этого проекта разработана Томом Шеи, бывшим студентом университета штата Вайоминг, с помощью компилятора ImageCraft ICC12. Прежде чем представить полный текст программы, рассмотрим структуру основной программы и блок-схему ее алгоритма, представленные на рис. 7.7. Мы просим читателя, самостоятельно разработать блок-схему алгоритма для каждой из функций в качестве домашней работы (см. задание 12).

а) Структура программы

б) Блок-схема алгоритма UML

Рис. 7.7. К программе управления роботом, движущимся вдоль стенок лабиринта

7.1.5. Программный код

/********************************************************************/

/*имя файла: robot.c                                                */

/* Система управления роботом, движущимся в лабиринте: это система  */

/* состоящих из излучателя и приемника, чтобы определять свое положение*/

/* относительно стенок лабиринта.                                   */

/* опорного напряжения, то стенка находится в непосредственной близости*/

/* от робота.Основываясь на информации, получаемой от пяти датчиков,*/

/* робот может определять, какое направление дальнейшего движения   */

/* избрать, чтобы избежать столкновения со стенками лабиринта.      */

/* Датчик Холла позволяет роботу обнаружить магниты или "скрытые мины",*/

/* установленные под полом лабиринта. Робот имеет также ЖК дисплей  */

/* для сообщения информации пользователю. Программа использует метод*/

/* полинга для считывания результатов АЦП.Сигнал модуля ШИМ         */

/* управляет драйвером двигателей колес робота.                     */

/*Автор: Томас Шеи. Дата создания: 18 октября 2002                  */

/*Последняя редакция: 4 декабря 2002                                */

/********************************************************************/

/* Включенные файлы*/

#include <912b32.h>

#include <stdio.h>

/*Пороги датчиков были определены экспериментально*/

#define opto_threshold 0x50 /* порог оптического датчика */

#define hes_threshold 0x80 /* порог датчика Холла */

#define forward 0

#define half_left 1

#define half_right 2

#define left_turn 3

#define right_turn 4

#define back_up 5

/*глобальные переменные*/

unsigned int i=0,j=0; /*переменные для программной задержки */

unsigned char sens[6]={0, 0, 0, 0, 0, 0};/*массив результатов АЦП */

/*прототипы функций*/

void init_adc(void); /*инициализация АЦП */

void read_adc(void); /*считывание значений АЦП */

void decision(void); /*передача решения о повороте, основанного на */

                     /*данных АЦП* /

void init_pwm(void); /*инициализация ШИМ */

void pwm_motors(const char a); */активация ШИМ для пересылки */

void lcd_init(void); /* инициализация дисплея */

int putchar(char c); /*вывод символа на дисплей */

int putcommand(char с); /*вывод команды на дисплей */

void delay_25(void); /*подпрограмма задержки на 2,5 с */

void lcd_print(char *string); /*вывод строки на ЖК дисплей */

void main() {

 asm(".area vectors(abs)\n" /*инициализация вектора сброса МК */

  " org 0xFFF8\n"

  " .word 0x8000, 0x8000, 0x8000, 0x8000\n"

  ".text");

 lcd_init(); /*инициализация ЖК дисплея */

 lcd_print("LCD initialized");

 void delay_25(void); /* задержки на 2,5 с */

 init_adc(); /*инициализация АЦП */

 lcd_print("ADC initialized");

 void delay_25(void); /* задержки на 2,5 с */

 init_pwm(); /*инициализация ШИМ */

 lcd_print("PWM initialized");

 void delay_25(void); /* задержки на 2,5 с */

 while(1) / *непрерывный цикл */

 {

  read_adc(); /* считать текущее значение из АЦП */

  decision(); /* принять решение о направлении движения */

 }

} /*конец программы main*/

********************************************************************/

/*initialize_adc: инициализация АЦП контроллера 68HC12             */

/*******************************************************************/

void init_adc() {

 ATDCTL2 = 0x80; /*Установить бит ADPU для подачи питания на АЦП */

 ATDCTL3 = 0x00;

 ATDCTL4 = 0x7F; /* частоту P_CLK установить на 125 кГц */

 /* время преобразования: 32 ATD CLK, */

 /*1 считывание каждые 256 мкс /*

 for(i=0; i<67; i++) /*задержка 100 мкс при 8 МГц E_CLK */

 {

  ;

 }

}

/********************************************************************/

/********************************************************************/

/*read_adc: считывание результатов из АЦП                           */

/********************************************************************/

void read_adc() {

 ATDCTL5 = 0x50; /*Установить АЦП на режим многоканального,*/

                 /* преобразования 8 каналов */

 while((ATDSTAT & 0x8000) == 0)/* проверка бита SCF для окончания */

                               /*преобразования */

 {

  ;

 }

 /* сохранения результата в глобальном массиве */

 sens[0] = ADR7H; /*дальний левый датчик */

 sens[l] = ADR6H; /*средний правый датчик */

 sens[2] = ADR5H; /*центральный датчик */

 sens[3] = ADR4H; /* средний правый датчик */

 sens[4] = ADR3H; /* дальний правый датчик */

 sens[5] = ADR2H; /*датчик Холла*/

}

/********************************************************************/

/*decision(): решение о повороте основано на информации, полученной от*/

/* пяти датчиков. Порог датчика Холла (hes_threshold) и порог       */

/* оптического датчика (opto_threshold) определяются экспериментально.*/

/********************************************************************/

void decision() {

 if (sens[5] < hes_threshold) { /* датчик Холла нашел "мину", */

  pwm_motors(back_up); /* робот движется назад и определяются */

  /* дальнейшие действия/*

  if (sens[0] > opto_threshold) pwm_motors(right_turn);

  else pwm_motors(left_turn);

  for(i=0; i<0xFFFF; i++){ /*задержка вращения двигателя */

   for(j=0; j<15; j++) {

    ;

   }

  }

 }

 /*если обнаруживает три стенки (тупик), то движется назад */

 else if((sens[2]>opto_threshold) && (sens[0]>opto_threshold)

  && (sens[4]>opto_threshold)) {

  pwm_motors(back_up);

 }

 /*если стенки спереди и слева, поворачивает направо */

 else if((sens[0]>opto_threshold)&&(sens[2]>opto_threshold)) {

  pwm_motors(right_turn);

 }

 /*если стенки спереди и справа, поворачивает налево */

 else if((sens[2]>opto_threshold)&&(sens[4]>opto_threshold)) {

  pwm_motors(left_turn);

 }

 /*если стенка спереди справа, делает полуповорот направо*/

else if(sens[1]>opto_threshold) {

  pwm_motors(half_right);

 }

 /*если стенка спереди слева, делает полуповорот налево */

 else if(sens[3] > opto_threshold) {

  pwm_motors (half_left) ;

 }

 /*если стенки вблизи нет, продолжает движение вперед */

 else {

  pwm_motors(forward);

 }

}

/********************************************************************/

/*init_pwm(): инициализация ШИМ контроллера 68HС12                  */

/********************************************************************/

void init_pwm() {

 PWTST= 0x00;

 PWCTL= 0x00; /*Режим фронтовой ШИМ */

 WCLK= 0x3F; /*Каналы без каскадного соединения, E_CLK/128 */

 PWPOL= 0x0F; /*set pins high then low transition */

 DDRP = 0xFF; /*Порт PORT T на вывод */

 PWEN = 0x0F; /*Активизировать выход ШИМ */

 PWPER0 = 250; /*Установить частоту ШИМ 250 Гц */

 PWPER1 = 250;

 PWPER2 = 250;

 PWPER3 = 250;

 PWDTY0 = 0; /*начальная установка ШИМ на отсутствие движения*/

 PWDTY1 = 0;

 PWDTY2 = 0;

 PWDTY3 = 0;

}

/********************************************************************/

/*pwm_motors: /*выполнение определенного поворота                   */

/********************************************************************/

void pwm_motors(const char a) {

 for (i = 0;i<2000;i++) /*задержка на 3 мс чтобы позволить двигателю*/

 {                      /* отреагировать*/

 }

 switch(a) { /*определение вида поворота */

 case 0: /* движение вперед */

  PWDTY0 = 200; /*регистры коэффициента заполнения ШИМ */

  PWDTY1 = 250;

  PWDTY2 = 250;

  PWDTY3 = 200;

  lcd_print("Forward\n");

  break;

 case 1: /*полуповорот налево */

  PWDTY0 = 0; /*регистры коэффициента заполнения ШИМ */

  PWDTY1 = 250;

  PWDTY2 = 250;

  PWDTY3 = 125;

  lcd_print("Half Left\n");

  break;

 case 2: /*полуповорот направо*/

  PWDTY0 = 125; /*регистры коэффициента заполнения ШИМ */

  PWDTY1 = 250;

  PWDTY2 = 250;

  PWDTY3 = 0;

  lcd_print("Half Right\n");

  break;

 case 3: /*поворот налево*/

  PWDTY0 = 125; /*регистры коэффициента заполнения ШИМ */

  PWDTY1 = 250;

  PWDTY2 = 0;

  PWDTY3 = 125;

  lcd_print("Left Turn\n");

  break;

 case 4: /*поворот направо*/

  PWDTY0 = 125; /*регистры коэффициента заполнения ШИМ */

  PWDTY1 = 0;

  PWDTY2 = 250;

  PWDTY3 = 125;

  lcd_print("Right Turn\n");

  break;

 case 5: /*задний ход*/

  PWDTY0 = 125; /*регистры коэффициента заполнения ШИМ */

  PWDTY1 = 0;

  PWDTY2 = 0;

  PWDTY3 = 125;

  for(i=0; i<0xFFFF; i++) { /* Задержка в 1,25 с перед движением назад*/

   for(j=0; j<15; j++) {

    ;

   }

  }

  lcd_print("Back Up\n");

  break;

 default: /*по умолчанию движение вперед, малая скорость */

  PWDTY0 = 63; /*регистры коэффициента заполнения ШИМ */

  PWDTY1 = 250;

  PWDTY2 = 250;

  PWDTY3 = 63;

  lcd_print("Error\n");

  break;

 }

}

/********************************************************************/

/*lcd_init(): инициализация режима работы ЖК дисплея                */

/*Последовательность команд инициализации определяется изготовителем*/

/*PORTA: магистраль данных, PORTB[2:1]: линия R/S, линия разрешения E*/

/********************************************************************/

void lcd_init() {

 DDRA=0xff; /*порт PORTA на вывод */

 DDRB=0x06; /* порт PORTB [2:1] на вывод */

 /*последовательности команд для инициализации ЖК дисплея */

 putcommand(0x38);

 putcommand(0x38);

 putcommand(0x38);

 putcommand(0x38);

 putcommand(0x0f);

 putcommand(0x01);

 putcommand(0x06);

 putcommand(0x00);

 /*очистка дисплея, возврат курсора */

 putcommand(0x00);

}

/********************************************************************/

/*putchar(char c): вывод символа на дисплей                         */

/********************************************************************/

int putchar(char c) {

 PORTA=C;

 PORTB= PORTB |0x04;

 PORTB= PORTB |0x02;

 PORTB= PORTB&0xfd;

 for (i=0; i<100; i++); /*задержка на *150 мкс до того, как ЖКД */

                        /* сможет принять информацию */

 return с;

}

/********************************************************************/

/********************************************************************/

/*putcommand(char c): выдача команды управления для ЖК дисплея      */

/********************************************************************/

int putcommand(char с) {

 PORTA= с;

 PORTB= PORTB&0xfb;

 PORTB= PORTB|0x02;

 PORTB= PORTB&0xfd;

 for (i=0; i<100; i++) /* задержка на *150 мкс до того, как ЖКД сможет*/

                       /*принять информацию */

 {

  ;

 }

 return c;

}

/********************************************************************/

/*delay_25(): задержка на 2.5 с                                     */

/********************************************************************/

void delay_25() {

 for (i=0; i<0xFFFF; i++) {

  for (j=0; j<30; j++) {

   ;

  }

 }

}

/********************************************************************/

/*lcd_print(): вывод строки символов на дисплей.                    */

/********************************************************************/

void lcd_print(char *string) {

 putcommand(0x02); /*возврат курсора ЖКД */

 while (*(string) != '\0') {

  putchar(*string);

  string++;

 }

}

/********************************************************************/