状态机思想在程序设计中的应用(上).doc

题目：状态机思想在程序设计中的应用（上）主讲人：自2008-4 贺龙时间：2011.3.13主讲内容：一：状态机的概念。（简单描述即可）有限状态机（以下用FSM指代）是一种算法思想，简单而言，有限状态机由一组状态、一个初始状态、输入和根据输入及现有状态转换为下一个状态的转换函数组成。状态机的要素 状态机可归纳为4个要素，即现态、条件、动作、次态。这样的归纳，主要是出于对状态机的内在因果关系的考虑。“现态”和“条件”是因，“动作”和“次态”是果。详解如下： 现态：是指当前所处的状态。 条件：又称为“事件”。当一个条件被满足，将会触发一个动作，或者执行一次状态的迁移。 动作：条件满足后执行的动作。动作执行完毕后，可以迁移到新的状态，也可以仍旧保持原状态。动作不是必需的，当条件满足后，也可以不执行任何动作，直接迁移到新状态。 次态：条件满足后要迁往的新状态。“次态”是相对于“现态”而言的，“次态”一旦被激活，就转变成新的“现态”了。 如果我们进一步归纳，把“现态”和“次态”统一起来，而把“动作”忽略（降格处理），则只剩下两个最关键的要素，即：状态、迁移条件。状态迁移表二：实例（1）：按键扫描#definekey_input PIND.7 /按键输入口 #definekey_state_0 0 #definekey_state_1 1 #definekey_state_2 2 charread_key(void) staticcharkey_state=0; charkey_press,key_return=0; key_press=key_input; /读按键I/O电平 switch(key_state) casekey_state_0: /按键初始态 if(!key_press)key_state=key_state_1; /键被按下，状态转换到键确认态 break; casekey_state_1: /按键确认态 if(!key_press) key_return=1; /按键仍按下，按键确认输出为“1” key_state=key_state_2; /状态转换到键释放态 else key_state=key_state_0; /按键已抬起，转换到按键初始态 break; casekey_state_2: if(key_press)key_state=key_state_0; /按键已释放，转换到按键初始态 break; returnkey_return; # 按键分三个状态：无按键状态，有按键状态，等待释放状态# 不用插入10MS延时,利用定时器产生10ms的标志,每隔10ms再去检测一次按键,这样做CPU的效率很高,要知道10ms单片机可以做很多的事情# 应用实例bitflag_keyscan=0; bit key_value = 0;charread_key(void) . . intmain(void) while(1) if(flag_keyscan)/10MS定时到，调用扫描 flag_keyscan=0; key_value = read_key(); if(key_value)调用键盘处理程序 voidtimer0_init(void)interrupt1 TH0=0XXX;/10ms TL0=0XXX; flag_keyscan=1; 三：实例（2）：赛道计时器/*/ /赛道计时器完成任务： /小车通过起跑线时开始计时，并鸣响蜂鸣器 /小车完成一圈再次通过起跑线时停止计时，并鸣响蜂鸣器 /*/ #include #include #defineHC164_dataPORTC.4 #defineHC164_clkPORTC.5 #defineK1PIND.2 #defineK2PIND.3 #defineLED_TPINB.0/发射管 #defineLED_RPIND.0/接收管 #defineFMQPORTD.7/蜂鸣器 #definekey_state_0 0/初始状态 #definekey_state_1 1/消抖动并确认状态 #definekey_state_2 2/等待按键释放状态 unsignedcharLED_STATE=0;/接收管的状态 flashunsignedcharled_7=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90; flashunsignedcharposition4=0x3e,0x3d,0x37,0x3b; unsignedinttime=0; unsignedchardisbuffer4;/数据缓冲区 unsignedcharposit=0; unsignedintcnt1=0;/10MS计时，用于按键扫描和主程序while循环 unsignedintcnt2=0;/10MS计时，用于秒表计数 unsignedintcnt3=0;/2S计时，用于第一次检测到小车后延时 unsignedintcnt4=0;/60MS计时，用于蜂鸣器第一次鸣响时间 unsignedintcnt5=0;/60MS计时，用于蜂鸣器第二次鸣响时间 unsignedchartime_10ms_ok=0; /* -功能描述：读取按键1的值 -隶属模块：按键检测模块 -函数属性：内部 -参数说明：无 -返回说明：为1说明按键按下 -注：该函数10MS扫描一次 */ unsignedcharread_key1() staticunsignedcharkey1_state=0; unsignedcharkey_press,key_return=0; key_press=K1; switch(key1_state) casekey_state_0: if(!K1)key1_state=key_state_1; break; casekey_state_1: if(!K1) key_return=1; key1_state=key_state_2; else key1_state=key_state_0; break; casekey_state_2: if(K1)key1_state=key_state_0; break; returnkey_return; /* -功能描述：读取按键2的值 -隶属模块：按键检测模块 -函数属性：内部 -参数说明：无 -返回说明：为1说明按键按下 -注：该函数10MS扫描一次 */ unsignedcharread_key2() staticunsignedcharkey2_state=0; unsignedcharkey_press,key_return=0; key_press=K2; switch(key2_state) casekey_state_0: if(!K2)key2_state=key_state_1; break; casekey_state_1: if(!K2) key_return=1; key2_state=key_state_2; else key2_state=key_state_0; break; casekey_state_2: if(K2)key2_state=key_state_0; break; returnkey_return; /* -功能描述：74HC164的数据处理 -隶属模块：数码管显示模块 -函数属性：内部 -参数说明：byte为串入并出的数据 -返回说明：无 -注：74HC164核心模块为一个移位寄存器，根据与数码管的接口，先送入低位数据，后送入高位数据 */ voidHC164_send_byte(charbyte) chari; for(i=0;i=1; /* -功能描述：将秒表时间的值送到数据缓冲区 -隶属模块：数码管显示模块 -函数属性：内部 -参数说明：无 -返回说明：无 -注：不用循环结构，加快传输速度 */ voidtime_to_disbuffer(void) unsignedinttemp; temp=time; disbuffer0=temp%10; temp=temp/10; disbuffer1=temp%10; temp=temp/10; disbuffer2=temp%10; temp=temp/10; disbuffer3=temp%10; /* -功能描述：数码管显示缓冲区的数据 -隶属模块：数码管显示模块 -函数属性：内部 -参数说明：无 -返回说明：无 -注：该函数为数码管显示的灵魂，在中断服务程序中2MS调用一次，并显示数码管的某一位 */ voiddisplay() PORTC=0X3F; if(posit=2) HC164_send_byte(led_7disbufferposit&0x7f); else HC164_send_byte(led_7disbufferposit); PORTC=positionposit; if(+posit=4)posit=0; /* -功能描述：TIMER2比较匹配中断服务程序，根据状态标量，让数码管和蜂鸣器显示相应内容 -隶属模块：独立的中断服务 -函数属性：内部 -参数说明：无 -返回说明：无 -注：处理状态机的状态放在MAIN函数里判断，各种状态下的处理内容在中断中处理，效率高 */ interruptTIM2_COMPvoidtimer2_comp_isr(void) display(); cnt1+; if(cnt1=5) cnt1=0; time_10ms_ok=1; if(LED_STATE=0)/等待状态，不计时 time=0; elseif(LED_STATE=1)/计时状态 cnt2+; cnt4+; if(cnt2=5) cnt2=0; time+; if(time=10000) time=0; time_to_disbuffer(); if(cnt4=30) FMQ=0; else /cnt4=0; FMQ=1; elseif(LED_STATE=2)/停止计时 cnt2=0; cnt3=0; cnt5+; time=time; if(cnt5=30) FMQ=0; else FMQ=1; /* -功能描述：初始化，状态机的状态判断 -隶属模块：主函数 -函数属性：内部 -参数说明：无 -返回说明：无 -注：处理状态机时，状态越少越好，防止状态混乱，WHILE循环每10MS循环一次执行各种状态的判断 */ voidmain(void) /端口初始化 DDRC=0x3f; PORTC=0x3f; DDRD=0X80; PORTD=0x80; DDRB=0x02; PORTB=0x02; /TIMER2初始化 TCCR2=0X0C; TCNT2=0X00; OCR2=0X7C; TIMSK=0X80;/允许比较匹配中断 #asm(sei);/开全局中断 while(1) if(time_10ms_ok=1) time_10ms_ok=0; switch(LED_STATE) case0:/等待状态 if(LED_R=1) LED_STATE=1; break; case1:/开始计时 if(+cnt3200) break; elseif(LED_R=1) cnt3=0; LED_STATE=2; break; case2:/等待小车越过终点 if(read_key2() LED_STATE=0; break; default: break; if(read_key1() LED_STATE=1; if(read_key2() LED_STATE=0; 三：总结/!定义状态名称与状态值之间的关系，增加可读性 #defineFSM_START0x00 #defineFSM_STATE_A0x01 #defineFSM_STATE_B0x02 #defineFSM_RESET0xFF boolfsm_example_A(形参列表) staticuint8_ts_chFSMState=FSM_START;/!定义状态变量 switch(s_chFSMState) caseFSM_START: /!这里添加状态机初始化代码 s_chFSMState=FSM_STATE_A;/!进入下一状态 break; caseFSM_STATE_A: /!这里添加状态机A进入下一状态的检测代码 if(某某条件) /!这里做一些进入下一状态时要做的准备工作 s_chFSMState=FSM_STATE_B;/!进入下一状态 break; caseFSM_STATE_B: /!这里添加状态机A进入下一状态的检测代码 if(某某条件) /!这里做一些进入下一状态时要做的准备工作 s_chFSMState=FSM_STATE_A;/!进入下一状态 elseif(某某条件) elseif(某某条件) else break; caseFSM_STOP: caseFSM_RESET: default: /!这里添加状态机复位相关的代码 chFSMState=FSM_START;/!条件状态转移1 检测状态1 无