玩转按键控制灯 简单

　　本人于2018年11月初识Ardunio，接近一年的时间，带领学生从区赛，一路走向了全国赛的舞台，学生的编程，从最开始简单的一两行，到编出四五百行的复杂程序，而又能保证程序的稳定运行。源于在训练过程中，我们把按键控制灯的程序，玩出了各种花。学生从一系列按键控制灯的程序中，把握了Ardunio执行命令的顺序和逻辑，掌握了细分的程序基础架构，因此，写再复杂的程序也能保证其运行稳定。现将我们各种按键控制灯的方法整理如下，供各位从初级到进阶的创客同仁参考。

初学按键控制灯，一般用到的是一个分支语句：“如果，否则”。如下图。2号引脚接按键开关，5号引脚接LED灯。这个程序的功能是，按下按键，灯亮，松开按键，灯灭。

这个程序有一个缺点：它虽然语句很短，但会一直占用资源。当按下按键时，满足条件，执行“如果”中的命令，把5号脚设为高电平，灯亮。松手前，一直都是满足条件的，程序在不停地开灯，只是灯一直是亮着的，我们没有观察到一直反复开灯的表现；当松开按键时，程序又会不停地关灯（即使灯已经关了，它仍然在重复关灯这个动作）。

优化方法如下：

优化后的程序执行的效果一样的，按下按键灯亮，松开灯灭。但它对主控版资源的占用大大减小。资源的占用量的多少，对复杂程序能否稳定运行是有一定的影响的。（能否将程序优化到更少占用计算机资源，是区别普通程序员和优秀程序员的一条基本标准）

效果：按下按键，灯由暗慢慢变亮，再慢慢变暗。

这个程序在执行时，当按下按键，灯开始由暗到亮，再由亮到暗的变化。而在灯变化的过程中，再次按下按键，是不会干扰到灯的亮度变化的。这就要说到UNO板的一大特性。它是一块单片机，一次只能执行一条命令。所以它一但开始“专注”地执行改变灯的亮度时，原本控制它开始执行亮灯的按键以及其它所有的传感器，都会处于“停工”状态，直到它把“专注”执行的命令执行完。（明白这一条，才能理解为什么当我们程序有很多功能，却会卡在某个点上，其它功能都无法现实的原因）

效果：按一次键，开灯，灯一直亮；再按一次键，关灯，灯一直灭。

分析：步骤一中的程序，按下按键，灯亮，但是一旦松开按键，灯马上就灭了，如何让程序记住或者能读取灯的状态，是实现“一键开关灯”的关键。

让程序记住灯的开关状态，可以使用“变量”。

什么是“变量”？可以把变量理解成一个盒子，里面装着一个数，你提出要求时，这个数可以按你的要求变化，你不提要求时，它会一直保存着最后一次变化后的结果。一个变量由名称、类型和值三个部分组成。

这个程序还可以优化为：按键（3号脚）不直接去控制灯（5号脚）的亮灭，只是只控制一个变量（LED）的变化，然后再由变量控制灯的亮灭。

也可以优化为：

拓展：这种开关间接控制灯的思路，可以运用到“一个开关拥有多个功能”的程序中（本例中开关中“开灯”“关灯”两个功能），只要增加变量的变化范围，变量不同的值让不同的输出设备作出不同的响应就可以了，例如，用一个开关控制“光标”在显示器上的多个选项上移动切换。

十字路口最简单的一种红绿灯，每个方向有红黄绿3颗灯，4个方向共有12颗灯。要保证交通秩序的正常，计算好每个灯亮灭的时间；加上四位数码管，可以显示倒计时；如果再考虑增加每个方向的左转红绿灯，程序会变得更有意思。找时间再给大家更新这部分的程序。