交通灯状态机

本课属于 Coddy Arduino 学习旅程的“无需 delay 的计时”单元。第 10 课，共 18 课。

交通信号灯是一种状态机：它始终处于一种状态（绿色、黄色或红色），每种状态持续一段固定时间，并且每种状态都知道接下来会进入哪种状态：

GREEN：绿灯亮；2 s 后，切换到 YELLOW
YELLOW：黄灯亮；1 s 后，切换到 RED
RED：红灯亮；2 s 后，切换到 GREEN

每一行对应一个 case：

case GREEN:
  setLights(HIGH, LOW, LOW);
  if (now - lightStart >= 2000) {
    light = YELLOW;
    lightStart = now;
  }
  break;

使用 delay(2000)，信号灯也能正常工作，但其他任务都无法运行。使用 millis() 时，每次执行 loop() 只需几微秒，因此电路板有时间处理其他任务：这里的其他任务是让状态 LED 一直闪烁，以显示控制器正在运行。

挑战

中等

引脚 13 上的状态 LED 已经在闪烁，enum 和 lightStart 也已准备好。使用 switch (light) 编写交通灯逻辑，每种灯对应一个 case：

绿灯 2 s，黄灯 1 s，红灯 2 s，然后再次亮起绿灯
每次只亮一盏 LED，使用 setLights()
不要使用 delay()，这样状态 LED 就能继续闪烁

点击运行，然后点击检查。

亲手试试

const int greenLed = 10;
const int yellowLed = 11;
const int redLed = 12;
const int statusLed = 13;   // 开发板自带的 LED

enum Light { GREEN, YELLOW, RED };
Light light = GREEN;
unsigned long lightStart = 0;   // 当前灯亮起的时间

unsigned long statusPrevious = 0;
int statusState = LOW;

void setup() {
  pinMode(greenLed, OUTPUT);
  pinMode(yellowLed, OUTPUT);
  pinMode(redLed, OUTPUT);
  pinMode(statusLed, OUTPUT);
}

void setLights(int green, int yellow, int red) {
  digitalWrite(greenLed, green);
  digitalWrite(yellowLed, yellow);
  digitalWrite(redLed, red);
}

void loop() {
  unsigned long now = millis();

  // 状态 LED 每隔 250 ms 切换一次，表示控制器正在运行
  if (now - statusPrevious >= 250) {
    statusPrevious = now;
    if (statusState == LOW) {
      statusState = HIGH;
    } else {
      statusState = LOW;
    }
    digitalWrite(statusLed, statusState);
  }

  // 交通信号灯：用 switch（light）为每种灯设置一个 case
  // 绿灯亮 2 s，黄灯亮 1 s，红灯亮 2 s，然后再次亮绿灯
}

自我测试

这节课包含一个小测验。开始学习即可作答，并记录你的进度。

无需 delay 的计时中的所有课

1millis()

millis() 时钟 unsigned long 类型的时间无延迟闪烁两个 LED，两种速度按下按钮切换闪烁定时点亮一盏灯

4精确计时

用 micros() 测量当 millis() 回绕时按钮秒表

2状态机

记住模式用 switch 选择用 enum 命名状态交通灯状态机用按钮切换模式

3中断

循环错过的一次按键 FALLING、RISING 和 CHANGE 用 volatile 共享数据用中断统计按键次数

自己练习： Arduino 在线编辑器