智能小车C语言程序控制 课件 第七章 制作跑马灯

智能小车C语言程序控制秦磊

梁爽

主编第7章

制作跑马灯

在设计程序时，经常会遇到某一段代码需要被多次执行的情况。利用循环语句，就可以反复执行一段具有固定规律的程序，减少代码的编写量。本章将介绍循环语句的基础知识，并完成相关案例。7.1for循环for循环的功能是：通过合理设置初始值、循环条件和步进，准确地指定循环次数，确保循环体被足量执行。一般情况下，for循环的初始值、循环条件和步进都是集中编写的，以便阅读和计算其循环的次数。for(设置初始值;循环条件;步进){

循环体;}7.1for循环

for循环的入口是设置初始值语句，然后开始循环条件、循环体和步进语句的循环执行；循环条件通常是一个逻辑表达式，如果该表达式为真，则执行循环体和步进语句，为假则退出循环，执行for循环之后的程序；步进语句的主要作用是影响循环条件，确保在若干次循环之后能够退出循环；循环体是需要重复执行的程序。如果设置初始值之后，循环条件为假，则循环体和步进语句一次都不会执行，直接退出for循环。例使用for循环输出数字1～5，每个数字占一行。#include<stdio.h>intmain(){ for(inti=1;i<=5;i++) { printf("%d\n",i); } return0;}12345例使用for循环计算1+2+3+…+100的结果。#include<stdio.h>intmain(){ intsum=0; for(inti=1;i<=100;i++) { sum+=i; } printf("%d\n",sum); return0;}5050（1）在for循环中，设置初始值、循环条件和步进语句三段代码之间用“;”隔开。（2）循环体中如果有多行语句，要用“{}”括起来，每一行都以“;”结尾；如果只有一行语句，可以省略“{}”，但是仍然要以“;”结尾。在while循环和do-while循环中也有这样的要求。（3）for循环还有一种写法是“for(;;){循环体;}”，也就是没有设置初始值、循环条件和步进语句三段代码，但保留两个“;”，这会构成无限循环，如果循环体中没有break语句确保强制退出，会导致死循环，也就是计算机不停地计算，既无法得到希望的答案，又会拖累计算机整体的运行速度。（4）一般情况下，如果变量i在for循环以外没有使用需求，则将其定义在for循环中，当for循环执行结束后，系统会自动释放变量i所占用的系统资源，还可以防止与其他位置出现的变量i产生冲突；同理，凡是在for循环中临时使用的变量，都应该定义在for循环中。小贴士7.2while循环while循环的语法接近自然语言，简单易读，常用于循环条件比较复杂或者循环次数难以确定的循环程序。在while循环中只要循环条件为真，就一直循环执行循环体。while(循环条件){

循环体;}例使用while循环找出等比数列“1,2,4,8,…”中大于100的最小数字。#include<stdio.h>intmain(){ inti=1; while(i<=100) { i*=2; } printf("%d\n",i); return0;}128（1）while语句后没有“;”。（2）while循环的结构虽然简单，但是依然要在程序中设计好初始值、循环条件和步进语句，以确保while循环能够正常开始和结束。特别要注意避免死循环，很多初学者在编写循环体时，都会忘记编写类似步进的语句，导致循环条件始终为真。但是，在单片机编程中，经常会使用while(1)无限循环，以控制程序持续运行，因为单片机一般在通电后要一直工作，直到断电。for(;;)虽然也是无限循环，但很少在单片机中使用。小贴士7.3do-while循环do-while循环与while循环有些相似，都是当循环条件为真时执行循环体，主要的区别在于do-while循环是先执行循环体后判断循环条件，当循环条件为真时，再次执行循环体，直到循环条件为假，这样能够确保循环体至少被执行一次；而while循环则是先判断循环条件后执行循环体，循环体有可能一次都不被执行。do{

循环体;}while(循环条件);例有一组数字，第一个数字和第二个数字都是1，从第三个数字开始，每个数字是前两个数字之和，即1,1,2,3,5,8,…，求第10个数字是多少？#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循环嵌套在循环语句内，可以嵌套条件语句和循环语句，从而实现更加多样的程序流程。在编写嵌套程序时，要确保格式规范，以便阅读和排除错误，特别要注意不能多写或少写大括号。#include<stdio.h>intmain(){ intsum=0; for(inti=1;i<=100;i++) { if(i%2!=0) { sum+=i; } } printf("%d\n",sum); return0;}例计算100以内所有奇数的和。例使用“*”排列出一个边长为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“*”和空格排列出一个边长为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语句有时，循环语句执行到中间的某个阶段，就完成了计算任务，不需要继续执行，或者受到外部事件控制，强制结束循环计算。这个时候可以使用break语句结束当前的循环，执行循环语句后面的程序。#include<stdio.h>intmain(){ intx; printf("请输入一个大于2的整数："); scanf("%d",&x); charflag=1; for(inti=2;i<x;i++) { if(x%i==0) { flag=0; break; } } if(flag) { printf("%d是素数。\n",x); } else { printf("%d不是素数。\n",x); } return0;}例判断输入的数字是不是素数。例判断输入的数字是不是素数。#include<stdio.h>intmain(){

intx; charflag=1;

printf("请输入一个大于2的整数：");

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

printf("请输入一个大于2的整数。\n"); } else { for(int

i=2;i<x;i++) { if(x%i==0) { flag=0; break; } } if(flag)printf("%d是素数。\n",x); elseprintf("%d不是素数。\n",x); } return0;}例判断输入的数字是不是素数。#include<stdio.h>intmain(){ //输入数据

intx;

printf("请输入一个大于2的整数：");

scanf("%d",&x); //检查数据

if(x<2) {

printf("请输入一个大于2的整数。\n"); return0; } //处理数据

charflag=1; for(int

i=2;i<x;i++) { if(x%i==0) { flag=0; break; } } //输出数据

if(flag)printf("%d是素数。\n",x); elseprintf("%d不是素数。\n",x); return0;}一般情况下，设计的程序应当包含以下四个步骤：输入数据、检查数据、处理数据和输出数据。只有经过检查符合要求的数据才能够被处理，从而确保程序正常运行。这四个步骤如果能够形成顺序结构，程序的可读性就更高。通过灵活编写各类相关语句，不仅可以提高程序的运行效率，增强程序的安全性、稳定性，还可以灵活的扩展程序的应用领域，甚至程序反而变得更加精简易读，这是编程精益求精的要求，也是所有程序员应具备的素质。小贴士7.6continue语句有时，循环体执行到一半，就发现可以结束本次循环，开始下一次循环。这时就要使用continue语句。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)将i所存储的数字转换成字符串

x+=String(i)+",";}Serial.println(x);}例在Arduino平台上，输出1～100范围内所有与“7”无关的数字。（1）本例利用了Arduino内置的String对象及相关方法。String（变量）可以将任意一种变量内保存的数据转换为字符串，以便参与字符串相关的运算。通过strings.indexOf(key)方法可以方便地检索关键字key在字符串strings中出现的位置，如果在第一个字符位置出现，则返回0；如果在第二个字符位置出现，则返回1，依此类推。如果没有检索到，则返回-1。（2）本例使用面向对象的编程方法，代码更加简洁，大幅提升了程序开发效率，这是目前主流的编程形式。小贴士7.7跑马灯的制作跑马灯是指一组灯按一定的顺序轮流交替点亮。跑马灯简便易用、颜色丰富，在日常生活中有广泛的应用。本案例要求利用Arduino开发板制作跑马灯，使发光二极管依次点亮再依次熄灭，如此循环往复。主要硬件有Arduino开发板1块、发光二极管4个、1kΩ电阻4个、面包板1块，跑马灯接线图如图2-7-4所示。例跑马灯代码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);}}例跑马灯代码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模拟按键响应事件编程实现以下功能：每按一次按键，在串口监视助手软件中输出的数字加1。需要的硬件有Arduino开发板1块、按键1个、1kΩ电阻1个和面包板1块。例按键响应代码constintbtn=2;intx=0;voidsetup(){pinMode(btn,INPUT);Serial.begin(9600);}voidloop(){if(digitalRead(btn)) //当按下按键时触发

{while(digitalRead(btn));//等待按键抬起，循环体为空

x++;Serial.println(x);}}（1）使用“pinMode(通道,INPUT);”语句，可以将指定数字端口设置为输入模式，用以读取输入的电平状态。（2）使用“digitalRead(通道)”语句读取端口上的电压，当电压大于或等于3V时返回HIGH(1)，小于或等于2V时返回LOW(0)。（3）本案例通过一个下拉电阻将2号数字端口固定在低电平，当按下按键后，连接到5V，读取到高电平。小贴士系统运行后，在某些情况下，虽然只按了一次按键，但是会发现串口监视助手软件中输出了多个数字，这是因为在按键按下和抬起的瞬间，信号发生了抖动，多次触发响应程序。按键在长期使用后，质量会变差，出现接触不良的情况，更容易出现抖动现象；很多单片机电路也没有集成消抖电路，所以一般情况下，编写按键响应程序时都要添加消抖代码，等待一段时间，等抖动消失后，再运行核心语句。拓展例按键消抖代码constintbtn=2;intx=0;voidsetup(){pinMode(btn,INPUT);Serial.be