第2章 繪圖子程序設(shè)計

1、1第二章 繪圖子程序設(shè)計一、繪圖子程序的設(shè)計準(zhǔn)則二、基本子程序的設(shè)計方法三、功能子程序的設(shè)計方法2 繪圖子程序繪圖子程序是指用計算機(jī)高級語言編寫的具有不是指用計算機(jī)高級語言編寫的具有不同繪圖功能的子程序。同繪圖功能的子程序。 繪圖子程序分為：繪圖子程序分為：基本子程序基本子程序、功能子程序功能子程序和和應(yīng)應(yīng)用子程序用子程序?；咀映绦颍夯咀映绦颍菏桥c繪圖設(shè)備等硬件有關(guān)的子程序。是與繪圖設(shè)備等硬件有關(guān)的子程序。 一般控制繪圖機(jī)啟動和停止，設(shè)置繪圖單位，畫一般控制繪圖機(jī)啟動和停止，設(shè)置繪圖單位，畫直線，控制繪圖筆的抬落以及選擇繪圖筆等。直線，控制繪圖筆的抬落以及選擇繪圖筆等。3功能子程序：功能子

2、程序：是在是在基礎(chǔ)上設(shè)計的具有某種基礎(chǔ)上設(shè)計的具有某種特定繪圖功能的子程序，如畫矩形、正多邊形、橢圓等特定繪圖功能的子程序，如畫矩形、正多邊形、橢圓等圖形。圖形。 功能子程序反映不同行業(yè)繪圖的共同要求，通用性功能子程序反映不同行業(yè)繪圖的共同要求，通用性較強(qiáng)。較強(qiáng)。應(yīng)用子程序：應(yīng)用子程序：是在是在和和基礎(chǔ)上設(shè)基礎(chǔ)上設(shè)計的一些專業(yè)性較強(qiáng)的子程序，如繪制等值線圖、剖面計的一些專業(yè)性較強(qiáng)的子程序，如繪制等值線圖、剖面圖、柱狀圖等的子程序。圖、柱狀圖等的子程序。 本章主要介紹基本子程序和功能子程序；應(yīng)用本章主要介紹基本子程序和功能子程序；應(yīng)用子程序需根據(jù)需求編寫。子程序需根據(jù)需求編寫。4 一、繪圖子程序

3、的設(shè)計準(zhǔn)則一、繪圖子程序的設(shè)計準(zhǔn)則 1. 子程序的通用性子程序的通用性 盡量減少子程序?qū)τ布囊蕾囆员M量減少子程序?qū)τ布囊蕾囆?依賴性越小，繪圖子程序的通用性就越強(qiáng)，向其它計依賴性越小，繪圖子程序的通用性就越強(qiáng)，向其它計算機(jī)和繪圖設(shè)備的移植就越容易。算機(jī)和繪圖設(shè)備的移植就越容易。 通用性是指繪圖子程序?qū)Χ喾N計算機(jī)和繪圖設(shè)備通用性是指繪圖子程序?qū)Χ喾N計算機(jī)和繪圖設(shè)備的適用性。的適用性。 編程語言編程語言 機(jī)器語言和匯編語言對硬件的依賴性較大，編寫的子機(jī)器語言和匯編語言對硬件的依賴性較大，編寫的子程序通用性差，不便于移植。程序通用性差，不便于移植。 除特殊要求外，除特殊要求外，盡可能采用計算機(jī)高

4、級語言編寫通用盡可能采用計算機(jī)高級語言編寫通用性強(qiáng)的繪圖子程序。性強(qiáng)的繪圖子程序。5 2. 子程序的參數(shù)子程序的參數(shù) 一般來說，子程序中參數(shù)的多少反映了子程序功能的一般來說，子程序中參數(shù)的多少反映了子程序功能的強(qiáng)弱；但參數(shù)過多又給用戶帶來不便。因此，在強(qiáng)弱；但參數(shù)過多又給用戶帶來不便。因此，在保證子程保證子程序功能的前提下，子程序中的參數(shù)應(yīng)盡可能的少。序功能的前提下，子程序中的參數(shù)應(yīng)盡可能的少。 3. 時間和內(nèi)存時間和內(nèi)存 選擇合適的算法和設(shè)計思路，使子程序被調(diào)用時選擇合適的算法和設(shè)計思路，使子程序被調(diào)用時占用占用更少的運算時間和內(nèi)存。更少的運算時間和內(nèi)存。6 基本子程序基本子程序是使繪圖機(jī)完

5、成基本繪圖動作的子程序。是使繪圖機(jī)完成基本繪圖動作的子程序。 如驅(qū)動和停止繪圖機(jī)，畫直線，控制繪圖筆的抬、如驅(qū)動和停止繪圖機(jī)，畫直線，控制繪圖筆的抬、落以及選擇繪圖筆等動作。落以及選擇繪圖筆等動作。 繪圖動作含義：繪圖動作含義： 抬筆：抬筆：使繪圖筆的筆尖離開紙面，準(zhǔn)備空走。使繪圖筆的筆尖離開紙面，準(zhǔn)備空走。 落筆：落筆：使繪圖筆的筆尖接觸紙面，準(zhǔn)備繪圖。使繪圖筆的筆尖接觸紙面，準(zhǔn)備繪圖。 歸位：歸位：抬筆走到繪圖機(jī)臺面左下角的原點抬筆走到繪圖機(jī)臺面左下角的原點(0, 0)。 選筆：選筆：選擇某一支繪圖筆，即選擇繪圖顏色。選擇某一支繪圖筆，即選擇繪圖顏色。 移動：移動：繪圖筆在繪圖范圍內(nèi)的移動

6、。繪圖筆在繪圖范圍內(nèi)的移動。 二、基本子程序的設(shè)計方法二、基本子程序的設(shè)計方法7 實現(xiàn)思路：實現(xiàn)思路：利用高級語言的利用高級語言的輸出語句輸出語句把繪圖指令及相把繪圖指令及相應(yīng)的參數(shù)寫入一個文件。繪圖儀可從該文件中依次接收相應(yīng)的參數(shù)寫入一個文件。繪圖儀可從該文件中依次接收相應(yīng)的繪圖指令并根據(jù)提供的參數(shù)值完成繪圖動作。應(yīng)的繪圖指令并根據(jù)提供的參數(shù)值完成繪圖動作。 對于不同的繪圖儀，生產(chǎn)廠家一般都提供了相應(yīng)的對于不同的繪圖儀，生產(chǎn)廠家一般都提供了相應(yīng)的繪圖指令繪圖指令，用于驅(qū)動繪圖儀完成繪圖動作。，用于驅(qū)動繪圖儀完成繪圖動作。 繪圖指令格式為：繪圖指令格式為：繪圖指令繪圖指令(字符字符)參數(shù)參數(shù)

7、可以在基本子程序中使用各種繪圖指令，實現(xiàn)不同可以在基本子程序中使用各種繪圖指令，實現(xiàn)不同的繪圖動作。的繪圖動作。 如何設(shè)計繪圖基本子程序來控制繪圖動作呢？如何設(shè)計繪圖基本子程序來控制繪圖動作呢？8 1. 繪圖儀的繪圖指令、基本子程序設(shè)計繪圖儀的繪圖指令、基本子程序設(shè)計 以以DXY-1100平板繪圖儀平板繪圖儀為例介紹繪圖指令、相應(yīng)的基為例介紹繪圖指令、相應(yīng)的基本子程序編寫方法。本子程序編寫方法。 xycm27cm40筆架筆架筆夾筆夾9 繪圖儀初始化子程序繪圖儀初始化子程序 指令格式：指令格式：M 0 , 0 （M是繪圖指令，代表抬筆移動；是繪圖指令，代表抬筆移動；0 , 0是參數(shù)值，代表坐標(biāo)原

8、點）是參數(shù)值，代表坐標(biāo)原點） 功能：功能：使繪圖儀連通、繪圖筆夾自動取出使繪圖儀連通、繪圖筆夾自動取出1號繪圖筆并號繪圖筆并抬筆將繪圖筆移至坐標(biāo)原點抬筆將繪圖筆移至坐標(biāo)原點(0, 0)點。點。 是每次使用繪圖儀之前都必須進(jìn)行的準(zhǔn)備動作。是每次使用繪圖儀之前都必須進(jìn)行的準(zhǔn)備動作。 子程序編寫為：子程序編寫為：10 subroutine in character *12 fm write（*, （a）Enter plotter filename： read （*, （a）fm open（11, file = fm） write（11, 111） M 0, 0 111 format（1x, a） e

9、nd（文件名（文件名.PLT 或或 p l t ) 調(diào)用方法調(diào)用方法：編寫主程序調(diào)用子程序，即：編寫主程序調(diào)用子程序，即CALLin。將主程序、子程序編譯、連接后即可運行。運行結(jié)果是在將主程序、子程序編譯、連接后即可運行。運行結(jié)果是在硬盤上產(chǎn)生了一個包含字符串硬盤上產(chǎn)生了一個包含字符串M 0, 0的文本文件。的文本文件。 等同于等同于C語言中編寫一個把字符串語言中編寫一個把字符串M 0, 0寫入文本文寫入文本文件的函數(shù)。件的函數(shù)。（fm為存放繪圖指令的文件名）為存放繪圖指令的文件名）11 繪圖筆歸位子程序繪圖筆歸位子程序 指令格式：指令格式：H （無參數(shù)）（無參數(shù)） 功能：功能：結(jié)束繪圖，把畫

10、筆放回筆架，并使筆夾歸位到結(jié)束繪圖，把畫筆放回筆架，并使筆夾歸位到坐標(biāo)原點（坐標(biāo)原點（0,0）。 subroutine home （子程序名子程序名） write（11,111） 111 format（1x, H ） （命令）（命令） end12 絕對抬筆移動子程序絕對抬筆移動子程序 指令格式：指令格式：M x , y （與繪圖初始化的指令相同）（與繪圖初始化的指令相同） 其中其中x , y是點的絕對坐標(biāo)（以左下角坐標(biāo)原點為基準(zhǔn)），是點的絕對坐標(biāo)（以左下角坐標(biāo)原點為基準(zhǔn)），是實型參數(shù)。是實型參數(shù)。 功能：功能：從繪圖筆當(dāng)前位置抬筆移動到點（從繪圖筆當(dāng)前位置抬筆移動到點（x , y）處。）處。

11、subroutine movea（x , y） write（11,111）x , y 111 format（1x, M , f 8.3 , , , f 8.3） endend 13（5,5）圖圖2-1 如圖如圖2-1，若繪圖筆當(dāng)前位置為若繪圖筆當(dāng)前位置為（0, 0），要抬筆移動到點，要抬筆移動到點（5, 5），），利用絕對抬筆移動子程序?qū)崿F(xiàn)。利用絕對抬筆移動子程序?qū)崿F(xiàn)。 下面是個絕對抬筆移動的例子。下面是個絕對抬筆移動的例子。 若再執(zhí)行一次若再執(zhí)行一次CALL movea（0., 0.）？）？ 實現(xiàn)方法：實現(xiàn)方法： CALL movea（5., 5.） 絕對落筆畫線子程序絕對落筆畫線子程序 指

12、令格式：指令格式： D x , y 其中其中x , y是點的絕對坐標(biāo)。是點的絕對坐標(biāo)。 功能：功能：從繪圖筆當(dāng)前位置從繪圖筆當(dāng)前位置落筆畫線到點（落筆畫線到點（x , y）14 subroutine linea（x , y） write（11,111）x , y111 format（1x, D , f 8.3 , , , f 8.3） end15 相對落筆畫線子程序相對落筆畫線子程序 指令格式：指令格式：I x , y 其中其中x , y是相對坐標(biāo)（以繪圖筆當(dāng)前位置為坐標(biāo)原點是相對坐標(biāo)（以繪圖筆當(dāng)前位置為坐標(biāo)原點的坐標(biāo)）的坐標(biāo)） 功能：功能：從繪圖筆當(dāng)前位置抬筆移動到點（從繪圖筆當(dāng)前位置抬筆移

13、動到點（x , y）處。）處。 （程序略）（程序略） 功能：功能：以繪圖筆當(dāng)前位置為坐標(biāo)原點，抬筆移動到指以繪圖筆當(dāng)前位置為坐標(biāo)原點，抬筆移動到指定位置定位置。 相對抬筆移動子程序相對抬筆移動子程序 指令格式：指令格式： R x , y （程序略）（程序略）16 選擇繪圖筆子程序選擇繪圖筆子程序 功能：功能：使繪圖儀取出指定的繪圖筆使繪圖儀取出指定的繪圖筆。 指令格式：指令格式： J n （n=18，對應(yīng)，對應(yīng)8支不同顏色的繪圖支不同顏色的繪圖筆，默認(rèn)值為筆，默認(rèn)值為n=1） 畫坐標(biāo)軸子程序畫坐標(biāo)軸子程序 其中，其中，X是繪圖指令，是繪圖指令， np，q，r是參數(shù)。是參數(shù)。 np=0時畫時畫y

14、軸，軸，np=1時畫時畫x軸。軸。q軸上兩條刻度線間軸上兩條刻度線間的距離。的距離。r軸上刻度線的重復(fù)次數(shù)。軸上刻度線的重復(fù)次數(shù)。 功能：功能：從繪圖筆當(dāng)前位置起繪制從繪圖筆當(dāng)前位置起繪制x軸或軸或y軸。軸。 指令格式：指令格式： X np，q，r17 選擇線型子程序選擇線型子程序 指令格式：指令格式： Bi Lk 其中其中B、L是指令，是指令，i、k是參數(shù)。是參數(shù)。 功能：功能：使繪圖筆按某種線型（實線，虛線）畫線。使繪圖筆按某種線型（實線，虛線）畫線。 指令指令L的功能是定義線型是實線還是虛線；當(dāng)?shù)墓δ苁嵌x線型是實線還是虛線；當(dāng)k=0畫實畫實線，線，k=1畫虛線。畫虛線。 指令指令B的功

15、能是確定虛線的畫法；按參數(shù)的功能是確定虛線的畫法；按參數(shù)i（0 i 255） 值的大小畫線，落筆畫線長度為值的大小畫線，落筆畫線長度為 i 值一半，抬筆移動距離值一半，抬筆移動距離為為 i 值另一半。值另一半。 i 的默認(rèn)值為的默認(rèn)值為30，即，即3（最小繪圖單位為（最小繪圖單位為0.1）。）。18 畫圓弧子程序畫圓弧子程序a1a2),(yx圖2-6 x , y 圓心坐標(biāo)；圓心坐標(biāo)； r 圓的半圓的半徑徑； 、 圓弧起始和終止的角度圓弧起始和終止的角度( (度）度），x軸正向為軸正向為0度（圖度（圖2-6）。）。1a2a 功能：功能：使繪圖筆按給定的參數(shù)逆時針繪圓弧使繪圖筆按給定的參數(shù)逆時針繪

16、圓弧。 指令格式：指令格式：C x , y , r , a1 , a219 設(shè)置繪圖單位子程序設(shè)置繪圖單位子程序 功能：功能：使繪圖儀按給定的坐標(biāo)參數(shù)設(shè)置繪圖度量單位。使繪圖儀按給定的坐標(biāo)參數(shù)設(shè)置繪圖度量單位。要用到要用到IP和和SC兩個指令。兩個指令。 指令格式：指令格式：IP p1x , p1y , p2x , p2y ； SC q1x , q2x , q1y , q2y ; 指令指令I(lǐng)P的功能：按默認(rèn)單位給出繪圖區(qū)域的左下角原的功能：按默認(rèn)單位給出繪圖區(qū)域的左下角原點坐標(biāo)和右上角坐標(biāo)，從而確定繪圖區(qū)域大小（范圍）。點坐標(biāo)和右上角坐標(biāo)，從而確定繪圖區(qū)域大小（范圍）。 p1x , p1y 繪

17、圖區(qū)域的左下角原點坐標(biāo)繪圖區(qū)域的左下角原點坐標(biāo)（0 , 0）。 p2x , p2y 按默認(rèn)單位（按默認(rèn)單位（0.1） ，繪圖區(qū)域的右上，繪圖區(qū)域的右上角坐標(biāo)角坐標(biāo)（4000 , 2700）。（p1x , p1y）（p2x , p2y）確定區(qū)域大?。ǚ秶┐_定區(qū)域大?。ǚ秶?0 指令指令SC的功能：重新設(shè)置繪圖區(qū)域的左下角原點坐的功能：重新設(shè)置繪圖區(qū)域的左下角原點坐標(biāo)和右上角坐標(biāo)，從而確定新的繪圖單位。標(biāo)和右上角坐標(biāo)，從而確定新的繪圖單位。 q1x , q1y 繪圖區(qū)域的左下角原點坐標(biāo)繪圖區(qū)域的左下角原點坐標(biāo)（0 , 0）。 q2x , q2y 重新設(shè)置的繪圖區(qū)域右上角坐標(biāo)，如：重新設(shè)置的繪圖

18、區(qū)域右上角坐標(biāo)，如：（40 , 27）。 因此，上述兩個指令結(jié)合起來的含義是：因此，上述兩個指令結(jié)合起來的含義是：在相同的繪在相同的繪圖范圍內(nèi)，用一個新的繪圖單位取代默認(rèn)的繪圖單位。圖范圍內(nèi)，用一個新的繪圖單位取代默認(rèn)的繪圖單位。（q1x , q1y）（q2x , q2y）區(qū)域大小相同，但度量單位不同區(qū)域大小相同，但度量單位不同21 對于對于DXY-1100繪圖儀，繪圖范圍如圖繪圖儀，繪圖范圍如圖2-7所示：所示：（40 , 27）2700（默認(rèn)）（默認(rèn)） 4000（默認(rèn)）（默認(rèn)）40（新）（新）27（新）（新）繪圖區(qū)域繪圖區(qū)域（0 , 0） （4000 , 2700） 圖圖2-7 DXY-1

19、100繪圖儀繪圖繪圖儀繪圖范圍示意圖范圍示意圖 默認(rèn)單位中的默認(rèn)單位中的1代表代表0.1mm。 新單位中的新單位中的1代表代表1cm。 IP 0 , 0 , 4000 , 2700 ； SC 0 , 0 , 40 , 27;22 繪制字符串子程序繪制字符串子程序 功能：功能：繪制給定的一個符號串。繪制給定的一個符號串。 要用到指令要用到指令SI、DI、LB三條指令。三條指令。 指令格式：指令格式： SI w , h ; 功能：以功能：以為單位指定字符的大?。粎?shù)為單位指定字符的大??；參數(shù)w、h分別代分別代表字符的寬度和高度。表字符的寬度和高度。23 DI run , rise ; 功能：指定字

20、符的輸出角度；功能：指定字符的輸出角度；run、rise是控制字符角是控制字符角度的參數(shù)，設(shè)字符輸出角度為度的參數(shù)，設(shè)字符輸出角度為a，則，則run = cos(a)，rise = sin(a)。 角度角度a是從是從x軸正向開始，逆時針方向的角度，單位為軸正向開始，逆時針方向的角度，單位為弧度?；《?。 LB chars, char(3) ; 功能：輸出一個字符串，以結(jié)束符終止；參數(shù)功能：輸出一個字符串，以結(jié)束符終止；參數(shù)chars是是要輸出的字符串，要輸出的字符串，char(3)是一個字符常量，代表結(jié)束符。是一個字符常量，代表結(jié)束符。綜合上述三條指令可編寫繪制字符串子程序。綜合上述三條指令可編

21、寫繪制字符串子程序。24 至此，介紹了至此，介紹了DXY-1100繪圖儀的繪圖儀的12條繪圖指令及相應(yīng)條繪圖指令及相應(yīng)的基本子程序的基本子程序設(shè)計思路設(shè)計思路。 在使用其他繪圖設(shè)備時，根據(jù)相應(yīng)的繪圖指令，我們在使用其他繪圖設(shè)備時，根據(jù)相應(yīng)的繪圖指令，我們可采用相同的方法編寫基本子程序?？刹捎孟嗤姆椒ň帉懟咀映绦颉?Surfer軟件提供了類似平板繪圖儀的功能，提供的一軟件提供了類似平板繪圖儀的功能，提供的一些指令可以在屏幕上畫圖。我們可以根據(jù)相應(yīng)的指令設(shè)計些指令可以在屏幕上畫圖。我們可以根據(jù)相應(yīng)的指令設(shè)計出基本子程序，并在出基本子程序，并在Surfer環(huán)境下運行。既把生成的繪圖環(huán)境下運行。既

22、把生成的繪圖文件在文件在Surfer環(huán)境下顯示出來，同時可打印輸出。環(huán)境下顯示出來，同時可打印輸出。 Surfer環(huán)境下的繪圖指令與環(huán)境下的繪圖指令與DXY-1100繪圖儀的指令略繪圖儀的指令略有不同，但編寫方法完全相同；共有有不同，但編寫方法完全相同；共有10個繪圖基本子程序。個繪圖基本子程序。25 初始化子程序初始化子程序 in 選繪圖筆子程序選繪圖筆子程序 pen(n) n為筆號，取值為為筆號，取值為116。 設(shè)置繪圖單位子程序設(shè)置繪圖單位子程序 fact(a) 當(dāng)當(dāng)a = 10.0時，單位為時，單位為；當(dāng)；當(dāng)a = 1.0時，單位為時，單位為mmmm。 絕對抬筆移動子程序絕對抬筆移動子

23、程序 movea(x , y) 相對抬筆移動子程序相對抬筆移動子程序 mover(x , y) 絕對落筆畫線子程序絕對落筆畫線子程序 linea(x , y) 相對落筆畫線子程序相對落筆畫線子程序 liner(x , y) 2. Surfer環(huán)境下的繪圖基本子程序環(huán)境下的繪圖基本子程序26 繪制實型數(shù)子程序繪制實型數(shù)子程序 numb1( x , y , h , a , f ) x , y是實數(shù)輸出的坐標(biāo)位置，是實數(shù)輸出的坐標(biāo)位置，h為每個數(shù)的高度，為每個數(shù)的高度，這這3個參數(shù)的單位由繪圖單位決定；個參數(shù)的單位由繪圖單位決定； a為輸出角度（角度）；為輸出角度（角度）；f為要輸出的實型數(shù)。為要輸

24、出的實型數(shù)。 繪制整型數(shù)子程序繪制整型數(shù)子程序 numb2( x , y , h , a , i ) i為要輸出的整型數(shù)。為要輸出的整型數(shù)。 繪制字符串子程序繪制字符串子程序 text( x , y , h , a , asc ) asc為要輸出的字符串。為要輸出的字符串。 上述子程序的具體內(nèi)容見教材上述子程序的具體內(nèi)容見教材p5053。27 功能子程序：功能子程序：是在是在基礎(chǔ)上設(shè)計的具有某種基礎(chǔ)上設(shè)計的具有某種特定繪圖功能的子程序。特定繪圖功能的子程序。 1. 繪正多邊形功能子程序繪正多邊形功能子程序 設(shè)正多邊形的邊數(shù)為設(shè)正多邊形的邊數(shù)為n，其外接圓的圓心坐標(biāo)為，其外接圓的圓心坐標(biāo)為 (x

25、0 , y0)，半徑為，半徑為r，a是正多邊形起點是正多邊形起點Ps到圓心連線與到圓心連線與x軸軸正向的夾角正向的夾角(度度)。 三、功能子程序的設(shè)計方法三、功能子程序的設(shè)計方法(x0 , y0)PsP1P2P3a 繪圖思路繪圖思路：在外接圓上找在外接圓上找出正多邊形各頂點的坐標(biāo)，并出正多邊形各頂點的坐標(biāo)，并依次用直線連接依次用直線連接。28 各頂點坐標(biāo)為：各頂點坐標(biāo)為： 正多邊形各邊頂點與圓心連線正多邊形各邊頂點與圓心連線的夾角的夾角b = 2/n 。 外接圓的參數(shù)方程外接圓的參數(shù)方程： x = x0 + r cos(t) y = y0 + r sin(t) （0t2）(x0 , y0)PsP1P2P3abxs = x0+r cos(a)ys = y0+r sin(a)Ps:x1 = x0+r cos(a+b)y1 = y0+r sin(a+b)P1:x2 = x0+r cos(a+2*b)y2 = y0+r sin(a+2*b)P2:xi = x0+r cos(a+i*b)yi = y0+r sin(a+i*b)Pi:29正正6 6邊形螺旋圖案邊形螺