智能小車C語言程序控制 課件 第七章 制作跑馬燈

智能小車C語言程序控制秦磊

梁爽

主編第7章

制作跑馬燈

在設(shè)計程序時，經(jīng)常會遇到某一段代碼需要被多次執(zhí)行的情況。利用循環(huán)語句，就可以反復(fù)執(zhí)行一段具有固定規(guī)律的程序，減少代碼的編寫量。本章將介紹循環(huán)語句的基礎(chǔ)知識，并完成相關(guān)案例。7.1for循環(huán)for循環(huán)的功能是：通過合理設(shè)置初始值、循環(huán)條件和步進，準確地指定循環(huán)次數(shù)，確保循環(huán)體被足量執(zhí)行。一般情況下，for循環(huán)的初始值、循環(huán)條件和步進都是集中編寫的，以便閱讀和計算其循環(huán)的次數(shù)。for(設(shè)置初始值;循環(huán)條件;步進){

循環(huán)體;}7.1for循環(huán)

for循環(huán)的入口是設(shè)置初始值語句，然后開始循環(huán)條件、循環(huán)體和步進語句的循環(huán)執(zhí)行；循環(huán)條件通常是一個邏輯表達式，如果該表達式為真，則執(zhí)行循環(huán)體和步進語句，為假則退出循環(huán)，執(zhí)行for循環(huán)之后的程序；步進語句的主要作用是影響循環(huán)條件，確保在若干次循環(huán)之后能夠退出循環(huán)；循環(huán)體是需要重復(fù)執(zhí)行的程序。如果設(shè)置初始值之后，循環(huán)條件為假，則循環(huán)體和步進語句一次都不會執(zhí)行，直接退出for循環(huán)。例使用for循環(huán)輸出數(shù)字1～5，每個數(shù)字占一行。#include<stdio.h>intmain(){ for(inti=1;i<=5;i++) { printf("%d\n",i); } return0;}12345例使用for循環(huán)計算1+2+3+…+100的結(jié)果。#include<stdio.h>intmain(){ intsum=0; for(inti=1;i<=100;i++) { sum+=i; } printf("%d\n",sum); return0;}5050（1）在for循環(huán)中，設(shè)置初始值、循環(huán)條件和步進語句三段代碼之間用“;”隔開。（2）循環(huán)體中如果有多行語句，要用“{}”括起來，每一行都以“;”結(jié)尾；如果只有一行語句，可以省略“{}”，但是仍然要以“;”結(jié)尾。在while循環(huán)和do-while循環(huán)中也有這樣的要求。（3）for循環(huán)還有一種寫法是“for(;;){循環(huán)體;}”，也就是沒有設(shè)置初始值、循環(huán)條件和步進語句三段代碼，但保留兩個“;”，這會構(gòu)成無限循環(huán)，如果循環(huán)體中沒有break語句確保強制退出，會導(dǎo)致死循環(huán)，也就是計算機不停地計算，既無法得到希望的答案，又會拖累計算機整體的運行速度。（4）一般情況下，如果變量i在for循環(huán)以外沒有使用需求，則將其定義在for循環(huán)中，當for循環(huán)執(zhí)行結(jié)束后，系統(tǒng)會自動釋放變量i所占用的系統(tǒng)資源，還可以防止與其他位置出現(xiàn)的變量i產(chǎn)生沖突；同理，凡是在for循環(huán)中臨時使用的變量，都應(yīng)該定義在for循環(huán)中。小貼士7.2while循環(huán)while循環(huán)的語法接近自然語言，簡單易讀，常用于循環(huán)條件比較復(fù)雜或者循環(huán)次數(shù)難以確定的循環(huán)程序。在while循環(huán)中只要循環(huán)條件為真，就一直循環(huán)執(zhí)行循環(huán)體。while(循環(huán)條件){

循環(huán)體;}例使用while循環(huán)找出等比數(shù)列“1,2,4,8,…”中大于100的最小數(shù)字。#include<stdio.h>intmain(){ inti=1; while(i<=100) { i*=2; } printf("%d\n",i); return0;}128（1）while語句后沒有“;”。（2）while循環(huán)的結(jié)構(gòu)雖然簡單，但是依然要在程序中設(shè)計好初始值、循環(huán)條件和步進語句，以確保while循環(huán)能夠正常開始和結(jié)束。特別要注意避免死循環(huán)，很多初學(xué)者在編寫循環(huán)體時，都會忘記編寫類似步進的語句，導(dǎo)致循環(huán)條件始終為真。但是，在單片機編程中，經(jīng)常會使用while(1)無限循環(huán)，以控制程序持續(xù)運行，因為單片機一般在通電后要一直工作，直到斷電。for(;;)雖然也是無限循環(huán)，但很少在單片機中使用。小貼士7.3do-while循環(huán)do-while循環(huán)與while循環(huán)有些相似，都是當循環(huán)條件為真時執(zhí)行循環(huán)體，主要的區(qū)別在于do-while循環(huán)是先執(zhí)行循環(huán)體后判斷循環(huán)條件，當循環(huán)條件為真時，再次執(zhí)行循環(huán)體，直到循環(huán)條件為假，這樣能夠確保循環(huán)體至少被執(zhí)行一次；而while循環(huán)則是先判斷循環(huán)條件后執(zhí)行循環(huán)體，循環(huán)體有可能一次都不被執(zhí)行。do{

循環(huán)體;}while(循環(huán)條件);例有一組數(shù)字，第一個數(shù)字和第二個數(shù)字都是1，從第三個數(shù)字開始，每個數(shù)字是前兩個數(shù)字之和，即1,1,2,3,5,8,…，求第10個數(shù)字是多少？#include<stdio.h>intmain(){ inta1=1; inta2=1; inta3; intn=3; do { a3=a1+a2; a1=a2; a2=a3; n++; } while(n<=10); printf("%d\n",a3); return0;}557.4循環(huán)嵌套在循環(huán)語句內(nèi)，可以嵌套條件語句和循環(huán)語句，從而實現(xiàn)更加多樣的程序流程。在編寫嵌套程序時，要確保格式規(guī)范，以便閱讀和排除錯誤，特別要注意不能多寫或少寫大括號。#include<stdio.h>intmain(){ intsum=0; for(inti=1;i<=100;i++) { if(i%2!=0) { sum+=i; } } printf("%d\n",sum); return0;}例計算100以內(nèi)所有奇數(shù)的和。例使用“*”排列出一個邊長為6的三角形。#include<stdio.h>intmain(){ for(inti=1;i<=6;i++) { for(intj=1;j<=i;j++) { printf("*"); } printf("\n"); } return0;}*********************例使用“*”和空格排列出一個邊長為6的倒三角形。#include<stdio.h>intmain(){ for(inti=1;i<=6;i++) { for(intj=1;j<=6;j++) { if(j>=i)printf("*"); elseprintf(""); } printf("\n"); } return0;}*********************7.5break語句有時，循環(huán)語句執(zhí)行到中間的某個階段，就完成了計算任務(wù)，不需要繼續(xù)執(zhí)行，或者受到外部事件控制，強制結(jié)束循環(huán)計算。這個時候可以使用break語句結(jié)束當前的循環(huán)，執(zhí)行循環(huán)語句后面的程序。#include<stdio.h>intmain(){ intx; printf("請輸入一個大于2的整數(shù)："); scanf("%d",&x); charflag=1; for(inti=2;i<x;i++) { if(x%i==0) { flag=0; break; } } if(flag) { printf("%d是素數(shù)。\n",x); } else { printf("%d不是素數(shù)。\n",x); } return0;}例判斷輸入的數(shù)字是不是素數(shù)。例判斷輸入的數(shù)字是不是素數(shù)。#include<stdio.h>intmain(){

intx; charflag=1;

printf("請輸入一個大于2的整數(shù)：");

scanf("%d",&x); if(x<2) {

printf("請輸入一個大于2的整數(shù)。\n"); } else { for(int

i=2;i<x;i++) { if(x%i==0) { flag=0; break; } } if(flag)printf("%d是素數(shù)。\n",x); elseprintf("%d不是素數(shù)。\n",x); } return0;}例判斷輸入的數(shù)字是不是素數(shù)。#include<stdio.h>intmain(){ //輸入數(shù)據(jù)

intx;

printf("請輸入一個大于2的整數(shù)：");

scanf("%d",&x); //檢查數(shù)據(jù)

if(x<2) {

printf("請輸入一個大于2的整數(shù)。\n"); return0; } //處理數(shù)據(jù)

charflag=1; for(int

i=2;i<x;i++) { if(x%i==0) { flag=0; break; } } //輸出數(shù)據(jù)

if(flag)printf("%d是素數(shù)。\n",x); elseprintf("%d不是素數(shù)。\n",x); return0;}一般情況下，設(shè)計的程序應(yīng)當包含以下四個步驟：輸入數(shù)據(jù)、檢查數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)。只有經(jīng)過檢查符合要求的數(shù)據(jù)才能夠被處理，從而確保程序正常運行。這四個步驟如果能夠形成順序結(jié)構(gòu)，程序的可讀性就更高。通過靈活編寫各類相關(guān)語句，不僅可以提高程序的運行效率，增強程序的安全性、穩(wěn)定性，還可以靈活的擴展程序的應(yīng)用領(lǐng)域，甚至程序反而變得更加精簡易讀，這是編程精益求精的要求，也是所有程序員應(yīng)具備的素質(zhì)。小貼士7.6continue語句有時，循環(huán)體執(zhí)行到一半，就發(fā)現(xiàn)可以結(jié)束本次循環(huán)，開始下一次循環(huán)。這時就要使用continue語句。voidsetup(){Serial.begin(9600);Stringx="";for(inti=1;i<=100;i++){if(i%7==0)continue;if(String(i).indexOf("7")>=0)continue;//String(i)將i所存儲的數(shù)字轉(zhuǎn)換成字符串

x+=String(i)+",";}Serial.println(x);}例在Arduino平臺上，輸出1～100范圍內(nèi)所有與“7”無關(guān)的數(shù)字。（1）本例利用了Arduino內(nèi)置的String對象及相關(guān)方法。String（變量）可以將任意一種變量內(nèi)保存的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字符串，以便參與字符串相關(guān)的運算。通過strings.indexOf(key)方法可以方便地檢索關(guān)鍵字key在字符串strings中出現(xiàn)的位置，如果在第一個字符位置出現(xiàn)，則返回0；如果在第二個字符位置出現(xiàn)，則返回1，依此類推。如果沒有檢索到，則返回-1。（2）本例使用面向?qū)ο蟮木幊谭椒?，代碼更加簡潔，大幅提升了程序開發(fā)效率，這是目前主流的編程形式。小貼士7.7跑馬燈的制作跑馬燈是指一組燈按一定的順序輪流交替點亮。跑馬燈簡便易用、顏色豐富，在日常生活中有廣泛的應(yīng)用。本案例要求利用Arduino開發(fā)板制作跑馬燈，使發(fā)光二極管依次點亮再依次熄滅，如此循環(huán)往復(fù)。主要硬件有Arduino開發(fā)板1塊、發(fā)光二極管4個、1kΩ電阻4個、面包板1塊，跑馬燈接線圖如圖2-7-4所示。例跑馬燈代碼const

intled1=2;const

intled2=3;const

intled3=4;const

intled4=5;voidsetup(){

pinMode(led1,OUTPUT);

pinMode(led2,OUTPUT);

pinMode(led3,OUTPUT);

pinMode(led4,OUTPUT);while(1){

digitalWrite(led1,HIGH);delay(500);

digitalWrite(led2,HIGH);delay(500);

digitalWrite(led3,HIGH);delay(500);

digitalWrite(led4,HIGH);delay(500);

digitalWrite(led1,LOW);delay(500);

digitalWrite(led2,LOW);delay(500);

digitalWrite(led3,LOW);delay(500);

digitalWrite(led4,LOW);delay(500);}}例跑馬燈代碼boolflag=0;voidsetup(){for(int

i=2;i<=5;i++){

pinMode(i,OUTPUT);

digitalWrite(i,flag);}}voidloop(){flag=!flag;for(int

i=2;i<=5;i++){

digitalWrite(i,flag);delay(500);}}7.8模擬按鍵響應(yīng)事件編程實現(xiàn)以下功能：每按一次按鍵，在串口監(jiān)視助手軟件中輸出的數(shù)字加1。需要的硬件有Arduino開發(fā)板1塊、按鍵1個、1kΩ電阻1個和面包板1塊。例按鍵響應(yīng)代碼constintbtn=2;intx=0;voidsetup(){pinMode(btn,INPUT);Serial.begin(9600);}voidloop(){if(digitalRead(btn)) //當按下按鍵時觸發(fā)

{while(digitalRead(btn));//等待按鍵抬起，循環(huán)體為空

x++;Serial.println(x);}}（1）使用“pinMode(通道,INPUT);”語句，可以將指定數(shù)字端口設(shè)置為輸入模式，用以讀取輸入的電平狀態(tài)。（2）使用“digitalRead(通道)”語句讀取端口上的電壓，當電壓大于或等于3V時返回HIGH(1)，小于或等于2V時返回LOW(0)。（3）本案例通過一個下拉電阻將2號數(shù)字端口固定在低電平，當按下按鍵后，連接到5V，讀取到高電平。小貼士系統(tǒng)運行后，在某些情況下，雖然只按了一次按鍵，但是會發(fā)現(xiàn)串口監(jiān)視助手軟件中輸出了多個數(shù)字，這是因為在按鍵按下和抬起的瞬間，信號發(fā)生了抖動，多次觸發(fā)響應(yīng)程序。按鍵在長期使用后，質(zhì)量會變差，出現(xiàn)接觸不良的情況，更容易出現(xiàn)抖動現(xiàn)象；很多單片機電路也沒有集成消抖電路，所以一般情況下，編寫按鍵響應(yīng)程序時都要添加消抖代碼，等待一段時間，等抖動消失后，再運行核心語句。拓展例按鍵消抖代碼constintbtn=2;intx=0;voidsetup(){pinMode(btn,INPUT);Serial.be