【TODO】第八十九節：跑馬燈的三種境界 · 從單片機基礎到程序框架（2019版）

【89.1 跑馬燈的三種境界。】跑馬燈也稱為流水燈，排列的幾個LED依次循環的點亮和熄滅，給人“跑動起來”的感覺，故稱為“跑馬燈”。實現跑馬燈的效果，編程上有三種思路，分別代表了跑馬燈的三種境界，分別是：移位阻塞，移位非阻塞，狀態切換非阻塞。 ![](https://img.kancloud.cn/0f/49/0f49cc4e7b34f0e8c13dd7e514906c88_214x279.png) 圖89.1.1 灌入式驅動8個LED 本節用的是8個LED燈依次挨個熄滅點亮，如上圖所示。【89.2 移位阻塞。】移位阻塞，“移位”用的是C語言的左移或者右移語句，“阻塞”用的是delay延時。代碼如下： \#include "REG52.H" void T0\_time(); void SystemInitial(void) ; void Delay(unsigned long u32DelayTime) ; void PeripheralInitial(void) ; void LedTask(void); void main() { SystemInitial(); Delay(10000); PeripheralInitial(); while(1) { LedTask(); } } void T0\_time() interrupt 1 { TH0=0xfc; TL0=0x66; } void SystemInitial(void) { TMOD=0x01; TH0=0xfc; TL0=0x66; EA=1; ET0=1; TR0=1; } void Delay(unsigned long u32DelayTime) { for(;u32DelayTime>0;u32DelayTime--); } void PeripheralInitial(void) { } //跑馬燈的任務程序 void LedTask(void) { static unsigned char Su8Data=0x01; //加static修飾的局部變量，每次進來都會保留上一次值。 static unsigned char Su8Cnt=0; //加static修飾的局部變量，每次進來都會保留上一次值。 P0=Su8Data; //Su8Data的8個位代表8個LED的狀態，0為點亮，1為熄滅。 Delay(10000) ; //阻塞延時 Su8Data=Su8Data<<1; //左移一位 Su8Cnt++; //計數器累加1 if(Su8Cnt>=8) //移位大于等于8次后，重新賦初值 { Su8Cnt=0; Su8Data=0x01; //重新賦初值，繼續下一次循環移動 } } 分析總結：這是第1種境界的跑馬燈，這種思路雖然實現了跑馬燈的效果，但是因為“阻塞延時”，整個程序顯得僵硬機械，缺乏多任務并行的框架。【89.3 移位非阻塞。】移位非阻塞，“移位”用的是C語言的左移或者右移語句，“非阻塞”用的是定時中斷衍生出來的軟件定時器。代碼如下： \#include "REG52.H" void T0\_time(); void SystemInitial(void) ; void Delay(unsigned long u32DelayTime) ; void PeripheralInitial(void) ; void LedTask(void); \#define BLINK\_TIME\_1 1000 volatile unsigned char vGu8TimeFlag\_1=0; volatile unsigned int vGu16TimeCnt\_1=0; void main() { SystemInitial(); Delay(10000); PeripheralInitial(); while(1) { LedTask(); } } void T0\_time() interrupt 1 { if(1==vGu8TimeFlag\_1&&vGu16TimeCnt\_1>0) //軟件定時器 { vGu16TimeCnt\_1--; } TH0=0xfc; TL0=0x66; } void SystemInitial(void) { TMOD=0x01; TH0=0xfc; TL0=0x66; EA=1; ET0=1; TR0=1; } void Delay(unsigned long u32DelayTime) { for(;u32DelayTime>0;u32DelayTime--); } void PeripheralInitial(void) { } //跑馬燈的任務程序 void LedTask(void) { static unsigned char Su8Data=0x01; //加static修飾的局部變量，每次進來都會保留上一次值。 static unsigned char Su8Cnt=0; //加static修飾的局部變量，每次進來都會保留上一次值。 if(0==vGu16TimeCnt\_1) //時間到 { vGu8TimeFlag\_1=0; vGu16TimeCnt\_1=BLINK\_TIME\_1; //重裝定時的時間 vGu8TimeFlag\_1=1; P0=Su8Data; //Su8Data的8個位代表8個LED的狀態，0為點亮，1為熄滅。 Su8Data=Su8Data<<1; //左移一位 Su8Cnt++; //計數器累加1 if(Su8Cnt>=8) //移位大于等于8次后，重新賦初值 { Su8Cnt=0; Su8Data=0x01; //重新賦初值，繼續下一次循環移動 } } } 分析總結：這是第2種境界的跑馬燈，這種思路雖然實現了跑馬燈的效果，也用到了多任務并行處理的基本元素“軟件定時器”，但是因為還停留在“移位”語句的階段，此時的程序并沒有超越跑馬燈本身，跑馬燈還是跑馬燈，處于“看山還是山”的境界。【89.4 狀態切換非阻塞。】狀態切換非阻塞，“狀態切換”用的是switch語句中根據特定條件進行步驟切換，“非阻塞”用的是定時中斷衍生出來的軟件定時器。代碼如下： \#include "REG52.H" void T0\_time(); void SystemInitial(void) ; void Delay(unsigned long u32DelayTime) ; void PeripheralInitial(void) ; void LedTask(void); \#define BLINK\_TIME\_1 1000 sbit P0\_0=P0^0; sbit P0\_1=P0^1; sbit P0\_2=P0^2; sbit P0\_3=P0^3; sbit P0\_4=P0^4; sbit P0\_5=P0^5; sbit P0\_6=P0^6; sbit P0\_7=P0^7; volatile unsigned char vGu8TimeFlag\_1=0; volatile unsigned int vGu16TimeCnt\_1=0; void main() { SystemInitial(); Delay(10000); PeripheralInitial(); while(1) { LedTask(); } } void T0\_time() interrupt 1 { if(1==vGu8TimeFlag\_1&&vGu16TimeCnt\_1>0) //軟件定時器 { vGu16TimeCnt\_1--; } TH0=0xfc; TL0=0x66; } void SystemInitial(void) { TMOD=0x01; TH0=0xfc; TL0=0x66; EA=1; ET0=1; TR0=1; } void Delay(unsigned long u32DelayTime) { for(;u32DelayTime>0;u32DelayTime--); } void PeripheralInitial(void) { } //跑馬燈的任務程序 void LedTask(void) { static unsigned char Su8Step=0; //加static修飾的局部變量，每次進來都會保留上一次值。 switch(Su8Step) { case 0: if(0==vGu16TimeCnt\_1) //時間到 { vGu8TimeFlag\_1=0; vGu16TimeCnt\_1=BLINK\_TIME\_1; //重裝定時的時間 vGu8TimeFlag\_1=1; P0\_0=1; //第0個燈熄滅 P0\_1=0; P0\_2=0; P0\_3=0; P0\_4=0; P0\_5=0; P0\_6=0; P0\_7=0; Su8Step=1; //切換到下一個步驟，精髓語句！ } break; case 1: if(0==vGu16TimeCnt\_1) //時間到 { vGu8TimeFlag\_1=0; vGu16TimeCnt\_1=BLINK\_TIME\_1; //重裝定時的時間 vGu8TimeFlag\_1=1; P0\_0=0; P0\_1=1; //第1個燈熄滅 P0\_2=0; P0\_3=0; P0\_4=0; P0\_5=0; P0\_6=0; P0\_7=0; Su8Step=2; //切換到下一個步驟，精髓語句！ } break; case 2: if(0==vGu16TimeCnt\_1) //時間到 { vGu8TimeFlag\_1=0; vGu16TimeCnt\_1=BLINK\_TIME\_1; //重裝定時的時間 vGu8TimeFlag\_1=1; P0\_0=0; P0\_1=0; P0\_2=1; //第2個燈熄滅 P0\_3=0; P0\_4=0; P0\_5=0; P0\_6=0; P0\_7=0; Su8Step=3; //切換到下一個步驟，精髓語句！ } break; case 3: if(0==vGu16TimeCnt\_1) //時間到 { vGu8TimeFlag\_1=0; vGu16TimeCnt\_1=BLINK\_TIME\_1; //重裝定時的時間 vGu8TimeFlag\_1=1; P0\_0=0; P0\_1=0; P0\_2=0; P0\_3=1; //第3個燈熄滅 P0\_4=0; P0\_5=0; P0\_6=0; P0\_7=0; Su8Step=4; //切換到下一個步驟，精髓語句！ } break; case 4: if(0==vGu16TimeCnt\_1) //時間到 { vGu8TimeFlag\_1=0; vGu16TimeCnt\_1=BLINK\_TIME\_1; //重裝定時的時間 vGu8TimeFlag\_1=1; P0\_0=0; P0\_1=0; P0\_2=0; P0\_3=0; P0\_4=1; //第4個燈熄滅 P0\_5=0; P0\_6=0; P0\_7=0; Su8Step=5; //切換到下一個步驟，精髓語句！ } break; case 5: if(0==vGu16TimeCnt\_1) //時間到 { vGu8TimeFlag\_1=0; vGu16TimeCnt\_1=BLINK\_TIME\_1; //重裝定時的時間 vGu8TimeFlag\_1=1; P0\_0=0; P0\_1=0; P0\_2=0; P0\_3=0; P0\_4=0; P0\_5=1; //第5個燈熄滅 P0\_6=0; P0\_7=0; Su8Step=6; //切換到下一個步驟，精髓語句！ } break; case 6: if(0==vGu16TimeCnt\_1) //時間到 { vGu8TimeFlag\_1=0; vGu16TimeCnt\_1=BLINK\_TIME\_1; //重裝定時的時間 vGu8TimeFlag\_1=1; P0\_0=0; P0\_1=0; P0\_2=0; P0\_3=0; P0\_4=0; P0\_5=0; P0\_6=1; //第6個燈熄滅 P0\_7=0; Su8Step=7; //切換到下一個步驟，精髓語句！ } break; case 7: if(0==vGu16TimeCnt\_1) //時間到 { vGu8TimeFlag\_1=0; vGu16TimeCnt\_1=BLINK\_TIME\_1; //重裝定時的時間 vGu8TimeFlag\_1=1; P0\_0=0; P0\_1=0; P0\_2=0; P0\_3=0; P0\_4=0; P0\_5=0; P0\_6=0; P0\_7=1; //第7個燈熄滅 Su8Step=0; //返回到第0個步驟重新開始往下走，精髓語句！ } break; } } 分析總結：這是第3種境界的跑馬燈，很多初學者咋看此程序，表示不理解，人家一條賦值語句就解決8個LED一次性顯示的問題，你非要拆分成8條按位賦值的語句，人家只用一個判斷就實現了LED燈移動顯示的功能，你非要整出8個步驟的切換，況且，整個程序的代碼量明顯增加了很多，這個程序好在哪？其實，我這么做是用心良苦呀。這個程序的代碼量雖然增多了，但是仔細一看，并沒有影響運行的效率。之所以把8個LED燈拆分成一個一個的LED燈單獨賦值顯示，是因為，在我眼里，這個8個LED燈代表的不僅僅是LED燈，而是8個輸出信號！這8個輸出信號未來驅動的可能是不同的繼電器，氣缸，電機，大炮，導彈，以及它們的各種千變萬化的組合邏輯，拆分之后程序框架就有了無限可能的擴展性。之所以整出8個步驟的切換，也是同樣的道理，為了增加程序框架無限可能的擴展性。這個程序雖然表面看起來繁瑣，但是仔細一看它是“多而不亂”，非常富有“隊形感”。因此可以這么說，這個看似繁瑣的跑馬燈程序，其實背后蘊藏了編程界的大智慧，它已經突破了“看山還是山”的境界。