第9章_51单片机实现状态机
状态机、状态模式
状态机、状态模式什么是状态机？有限状态机，英⽂翻译是 Finite State Machine，缩写为 FSM，简称为状态机。
状态机有 3 个组成部分：状态（State）、事件（Event）、动作（Action）。
其中，事件也称为转移条件（Transition Condition）。
事件触发状态的转移及动作的执⾏。
不过，动作不是必须的，也可能只转移状态，不执⾏任何动作。
实现状态机的⽅法有多种，⽐较常⽤的有分⽀逻辑法、查表法、状态模式。
我们以⼀个简单的 CD 播放器为例⼦。
这个例⼦⾥⾯只有状态、事件，不包含动作简单CD播放器的按键与按键的功能按键功能[Play/Pause]播放/暂停[Stop]停⽌状态迁移图：状态机实现⽅式⼀：分⽀逻辑法它的核⼼思想是根据状态迁移图，要么先确定状态、要么先确定事件，直译代码。
⽅法分析：对于简单状态机，该法是可以接受的。
但是，对于复杂的状态机，这种实现极易漏写或错写某个状态转移；代码中充斥⼤量if-else或switch-case 分⽀判断逻辑，可读性和可维护性差。
如下就是先确定事件，然后再在事件内根据状态进⾏状态转移。
1 typedef enum {2 ST_IDLE,3 ST_PLAY,4 ST_PAUSE5 } State;67 typedef enum {8 EV_PLAY_PAUSE,9 EV_STOP10 } Event;1112 State state;1314// 初始化15void initialize() {16 state = ST_IDLE;17 }1819// play or pause20void playOrPause() {21if (state == ST_IDLE) {22 state = ST_PLAY;23 } else if (state == ST_PLAY) {24 state = ST_PAUSE;25 } else if (state == ST_PAUSE) {26 state = ST_PLAY;27 }28 }2930// stop31void stop() {32if (state == ST_PLAY || state == ST_PAUSE) {33 state = ST_IDLE;34 }35 }3637// 事件响应38void onEvent(Event ev) {39switch (ev) {40case EV_PLAY_PAUSE:41 playOrPause();42break;43case EV_STOP:44 stop();45break;46default:47break;48 }49 }状态机实现⽅法⼆：查表法状态机除了⽤状态转移图表⽰外，还可以⽤⼆维表表⽰。
第八次课-8章状态机精选全文
z<=0;
三、基于状态机的设计要点
1．起始状态的选择
起始状态是指电路复位后所处的状态，选择一 个合理的起始状态将使整个系统简洁高效。有的 EDA软件会自动为基于状态机的设计选择一个最佳 的起始状态。
2．状态转换的描述
一般使用case语句来描述状态之间的转换， 用case语句表述比用if-else语句更清晰明了。
有限状态机类型 有限状态机的Verilog描述 有限状态机的设计要点
一、两种有限状态机
二、有限状态机的Verilog描述
描述对象：
当前状态、下一状态、输出逻辑
描述方式： 单过程、双过程、三过程
单过程描述方式： 放在一个过程中描述，相当于采用时
钟信号同步，克服输出产生毛刺。但输出 逻辑相对于双过程，要延迟一个时钟周期。
end end
s3: begin if(x==0)
begin state<=s0; z<=0;
end else begin
state<=s4; z<=1; end end
s4: begin if(x==0)
begin state<=s0; end else begin state<=s4; z<=1; end end default:
双过程描述方式： 一个过程 由时钟信号触发的时序过程
（当时钟发生跳变时，状态机状态发生变 化。一般用case语句检查状态机的当前状态； 另一过程是组合过程，对于摩尔型，输出 只与当前状态有关，因此只需用case语句即 可，对米里型，因与当前状态和输入都有 关，因此可用case 语句和 if组合进行描述。
状态机程序设计
典型状态机设计由状态信号定义、准备下一状态进程、状态切换进程、输出进程等四部分构成。 【例6-1】用FPGA/CPLD控制AD574进行12位A/D转换，并将转换结果保存在Q0~Q11中
CE
CS
RC
X12/8
A0
工作状态
0
X
X
X
X
禁止
X
1
X
X
X
禁止
1
0
0
X
0
启动12位转换
状态信号定义：采用枚举数据类型定义系统中有哪些状态，并定义当前状态信号、下一状态信号。一般放在结构体的ARCHITECTURE和BEGIN之间。
在数字系统中，每一状态对应一个二进制数，称状态编码。如AD574控制有5个状态，可用3位二进制表示：（000、001、010、011、100）。
但设计者在状态机的设计中，为了更利于阅读、编译和VHDL综合器的优化，往往将表征每一状态的二进制数组用文字符号来代表，即所谓状态符号化。如（s0，sl，s2，s3，s4，s5），或者（READY，START，WAIT_H， WAIT_L ，READ, LOCK）等更直观的符号表示。
PROCESS（c_st，STATUS） --准备下一状态 BEGIN CASE c_st IS WHEN s0=>n_st<=s1; CE<=‘0’;RC<='0‘;LOCK<='0'; WHEN S1=>n_st<=s2; CE<=‘1’;RC<=‘0’;LOCK<='0‘; WHEN s2=>IF(STATUS='1') THEN n_st<=s3; ELSE n_st<=s2; END 1F; CE<=‘0’;RC<=‘0’;LOCK<=‘0’; WHEN s3=> IF(STATUS='1') THEN n_st<=s3; ELSE n_st<=s4; END 1F; CE<=‘0’;RC<=‘0’;LOCK<=‘0’; WHEN S4=>n_st<=s5;CE<=‘1’;RC<=‘1’;LOCK<=‘0’; WHEN S5=>n_st<=s0;CE<=‘1’;RC<=‘1’;LOCK<=‘1’; WHEN OTHERS=>n_st<=s0; CE<=‘0’;RC<=‘0’;LOCK<=‘0’; END CASE； END PROCESS；
状态机编程思路及方法
状态机编程思路及方法状态机是一种常用的编程思路和方法，用于描述系统或对象在不同状态下的行为和转换。
它可以帮助开发人员更好地理解和设计复杂的系统，并在实际应用中提高代码的可读性和可维护性。
本文将介绍状态机的基本概念、应用场景以及实现方法，并通过示例代码来说明其具体应用。
一、状态机的基本概念状态机，又称有限状态机（Finite State Machine，FSM），是一种计算模型，用于描述系统或对象的状态和状态之间的转换。
它由一组状态、一组转换规则和一个初始状态组成。
1. 状态（State）：状态是系统或对象的某种特定情况或属性，可以是一个离散的值或一个更复杂的数据结构。
在状态机中，状态用于描述系统或对象所处的不同状态，例如开机、关机、运行等。
2. 转换（Transition）：转换是状态之间的切换过程。
它可以由外部事件触发，也可以由内部条件满足时自动触发。
转换可以是简单的一对一关系，也可以是复杂的多对多关系。
在状态机中，转换规则定义了从一个状态到另一个状态的条件和操作。
3. 初始状态（Initial State）：初始状态是系统或对象的初始状态。
在状态机中，初始状态是状态机开始执行时所处的状态。
二、状态机的应用场景状态机广泛应用于各个领域的软件开发中，特别是在需要处理复杂逻辑和状态转换的场景下。
以下是一些常见的应用场景：1. 交通信号灯控制：交通信号灯的状态可以有红灯、黄灯和绿灯，它们之间的转换规则由交通规则和时间控制。
2. 游戏角色行为控制：游戏角色的行为可以有站立、行走、跳跃等，它们之间的转换规则由玩家输入和游戏逻辑控制。
3. 订单状态管理：订单的状态可以有待支付、已支付、待发货、已发货等，它们之间的转换规则由用户行为和系统逻辑控制。
4. 业务流程管理：业务流程的状态可以有开始、进行中、暂停、结束等，它们之间的转换规则由业务规则和用户操作控制。
三、状态机的实现方法状态机的实现方法有多种，可以使用面向对象编程、函数式编程或表驱动等方式来描述和实现状态和转换规则。
51单片机实现状态机资料
[例题9-1] 设计一个挨次开关装置，该开关装置在按键k第一次《按单下片时机，技术三基盏础灯教x程、与y和实践z同》时点 亮，当k 再次按下时，x灯马上熄灭；y灯15s后熄灭，在y灯熄灭后18s后，z灯熄灭。
if((P3|0x00)!=0xff)
//假设有按键按下
输入
.
.
驱动
次态逻辑
状态
输出
记忆 现态 逻辑
输出
.
时钟
.
与输入无关，输出只与状态有关的状态机，称为摩尔状态机，所以摩尔状态机的输 出与状态变化同步。摩尔状态机是使用广泛的状态机，如下图。
3. 状态编码
《单片机技术基础教程与实践》
具有n个状态变量的状态机具有2n个状态。究竟一个状态用什么样的二进制数表示，就是 状态编码问题。状态与它的编码之间不是唯一关系。最简洁的状态编码就是承受自然二进制整 数挨次来表示状态，这样的编码虽然简洁，但是最终的电路未必是最简洁的。假设要得到最简 洁的结果，最好把各种编码都试一试，但是太累人，一般状况下承受阅历编码方法。
转移条 件
k
说明 输入按键
td15
15秒定时到信号
td18
18秒定时到信号
பைடு நூலகம்
状态 说明
输出
z0
三灯都灭
t15
z1
三灯都亮
t18
z2
三灯都亮
x
z3
x灯灭，其他亮
y
z4
x、y灯灭，z灯亮 z
说明
15 秒 定 时 起 动 18 秒 定 时 起 动 x灯
y灯
z灯
基于51单片机的课程设计
-探索51单片机在智能家居中的应用，如家居环境监测与控制；
-介绍并实践51单片机与蓝牙模块的连接，实现无线数据通信；
-分析并设计一个简易的抢答器系统，涉及按键扫描、状态机设计等；
-结合课堂所学，开展创新设计竞赛，鼓励学生自主设计并实现具有实际应用价值的单片机控制系统。
-开展综合实训，要求学生团队协作，完成一个综合性的单片机控制系统设计，如智能家居控制系统，提升学生的实际操作能力和项目实践能力。
-汇编语言程序设计
- C语言程序设计
3.《单片机原理与应用》第六章：51单片机的I/O接口及应用
- I/O口的控制方法
-基本输入/输出应用实例
4.《单片机原理与应用》第七章：51单片机的定时器/计数器与中断系统
-定时器/பைடு நூலகம்数器的工作原理及应用
-中断系统的原理及应用
5.《单片机原理与应用》第八章：51单片机的串行通信
-串行通信的原理
-串行通信接口的编程与应用
本章节将以上述内容为基础，结合实际案例，引导学生掌握51单片机的原理、编程及应用。
2、教学内容
本节课程设计将具体包括以下教学内容：
- 51单片机的最小系统构成及其功能分析；
-基本I/O口操作，实现LED灯的闪烁与控制；
-定时器/计数器的编程，实现精确延时及脉冲产生；
5、教学内容
-专题讨论：51单片机在工业控制中的应用，如自动化生产线上的传感器数据采集与处理；
-介绍并实践51单片机与各类传感器（如温湿度、光照、红外等）的接口技术；
-深入讲解51单片机的电源管理，探讨低功耗设计方法；
-通过项目案例，学习如何使用51单片机进行数据加密与解密，增强系统安全性；
(8)状态机全
input clk，rst_n, in;
output out;
reg out;
reg[1:0] current_state,next_state;//状态寄存器
parameter s0=2'b00,s1=2'b01,s2=2'b10,s3=2'b11;
//状态编码
clk rst_n
in
out
识别110序列
//当状态为S2时，如果输入为1, 状态变为S2， 否则状态为s3; 输出值与输入有关，如果输入为1， 则输出0，否则输出1。
s3:begin state<=(in==1)?s1:s0;out<=0;end
endcase
endmodule
不建议用此种方法
// pluse_check 3.v：
module pluse_check(clk,rst_n,in,out);
// pluse_check 1.v第一种方法：
module pluse_check (in,clk,rst_n,out);
input in,clk,rst_n;
output out;
reg out;
reg [1:0]state; //存储状态的寄存器
parameter s0=0,s1=1,s2=2,s3=3; //各个状态编码
endcase
0/0
endmodule
1/0
S0
0/0
S1
1/0
0/0 1/0
S3
0/1 S2 1/0
关于状态机的“思考”
1.起始状态: 2.状态图化简: 3.状态编码: 4.剩余状态与容错技术
1．起始状态
在设计状态机时，需要让状态机在复位过 后进入一个确定的起始状态，然后从该起始状态 开始工作。我们应该根据事务处理流程，合理安 排分配成不同的状态，便于进行状态跳转表的设 计及描述。
状态机的实现原理
状态机的实现原理什么是状态机状态机（State Machine）是一种数学模型，用于描述对象在不同状态之间的转移和行为。
它由一组状态（States）、一组事件（Events）和一组转移规则（Transitions）构成。
在计算机科学领域，状态机广泛应用于软件开发、自动化控制和通信协议等领域。
它可以帮助我们建立起清晰而有序的状态转移模型，从而更好地理解和设计复杂系统。
状态机的基本组成在状态机中，我们关注的是对象在不同状态之间的转移和行为。
以下是状态机的基本组成部分：1.状态（States）: 状态是对象所处的条件或形态，可以是具体的值，也可以是抽象的概念。
例如，一个电梯的状态可以是”停止”、“运行”、“故障”等。
2.事件（Events）: 事件是导致状态转移的触发条件或信号。
例如，电梯接收到”开门”、“关门”、“楼层到达”等事件时，会触发相应的状态转移。
3.转移规则（Transitions）: 转移规则定义了对象在不同状态之间的转移条件和行为。
它描述了如果某个事件发生时，对象应该从当前状态转移到哪个新状态。
状态机的分类根据状态机的特性和应用场景，我们可以将其分为以下几种常见的类型：1.有限状态机（Finite State Machine，FSM）: 有限状态机是最基本、最常见的一种状态机。
它具有有限个状态和确定性的转移规则。
有限状态机可以用于描述离散事件系统，例如协议解析、业务流程等。
2.带输出的状态机（Moore Machine）: 带输出的状态机是在每个状态上定义输出行为的状态机。
它可以在每个状态上产生输出，也可以不产生任何输出。
3.带输入输出的状态机（Mealy Machine）: 带输入输出的状态机不仅在每个状态上定义输出，还在每个状态上定义输入条件。
它可以根据输入条件产生输出和状态转移。
状态机的实现原理状态机的实现原理主要包括两个方面：状态转移和事件驱动。
状态转移状态转移是指对象在接收到某个事件时，从当前状态切换到新的状态。
简述80c51单片机布尔处理的功能
简述80c51单片机布尔处理的功能
80C51单片机是常见的51系列单片机之一,具有强大的布尔处理功能,包括:
1. 逻辑运算:支持逻辑运算符的乘、除、不等于、等于等操作,
包括AND、OR、NOT、XOR、NOTOR、逻辑对、逻辑反、逻辑加、逻辑
减等操作。
2. 位运算:支持位运算符的左移、右移、插入、删除、取反等操作。
3. 寄存器控制:可以通过寄存器操作实现布尔运算,包括赋值、
取值、比较、操作等。
4. 条件语句:支持条件语句,包括if-else、switch-case等。
5. 状态机:支持状态机编程,可以实现各种状态转换和条件判断。
6. 布尔数组:支持布尔数组编程,可以实现各种逻辑计算和组合
操作。
7. 定时器控制:可以通过定时器操作实现布尔运算,包括中断控
制和计时器控制。
8. 存储器控制:可以通过存储器操作实现布尔运算,包括读、写
存储器和位映射等操作。
这些功能使得80C51单片机成为一款功能强大的单片机,广泛应
用于各种电子设备和系统中。
单片机 状态机写法
单片机状态机写法单片机（Microcontroller）中的状态机（State Machine）是一种常见的编程方法，用于管理复杂系统的状态和行为。
通过定义一组状态以及在这些状态之间转换的规则，状态机可以清晰地表示系统的动态行为。
以下是一个简单的状态机在单片机中的写法示例，假设我们正在为一个LED灯编写控制程序，LED灯有三种状态：关闭（OFF）、闪烁（BLINK）和常亮（ON）。
c#include <stdio.h>#include <stdint.h>// 定义LED灯的状态typedef enum {STATE_OFF,STATE_BLINK,STATE_ON} LedState;// 定义LED灯结构体typedef struct {LedState state; // 当前状态uint8_t blink_count; // 闪烁计数器} LedController;// 初始化LED灯void led_init(LedController *led) {led->state = STATE_OFF;led->blink_count = 0;}// 更新LED灯状态void led_update(LedController *led) { switch (led->state) {case STATE_OFF:// 在此处添加关闭LED的代码 break;case STATE_BLINK:// 根据闪烁计数器切换LED状态if (led->blink_count % 2 == 0) { // 在此处添加打开LED的代码} else {// 在此处添加关闭LED的代码}led->blink_count++;if (led->blink_count >= 10) {led->blink_count = 0;}break;case STATE_ON:// 在此处添加打开LED的代码break;default:// 未知状态处理break;}}// 设置LED灯状态void led_set_state(LedController *led, LedState state) { led->state = state;}int main() {LedController led;led_init(&led);// 设置LED为闪烁状态led_set_state(&led, STATE_BLINK);// 模拟LED灯更新for (int i = 0; i < 20; i++) {led_update(&led);printf("Update LED\n");}return 0;注意：上述代码是一个简化的示例，用于说明状态机在单片机中的基本实现。
状态机在单片机程序设计中的应用
状态机思路在单片机程序设计中的应用状态机的概念状态机是软件编程中的一个重要概念。
比这个概念更重要的是对它的灵活应用。
在一个思路清晰而且高效的程序中，必然有状态机的身影浮现。
比如说一个按键命令解析程序，就可以被看做状态机：本来在A状态下，触发一个按键后切换到了B状态；再触发另一个键后切换到C状态，或者返回到A状态。
这就是最简单的按键状态机例子。
实际的按键解析程序会比这更复杂些，但这不影响我们对状态机的认识。
进一步看，击键动作本身也可以看做一个状态机。
一个细小的击键动作包含了：释放、抖动、闭合、抖动和重新释放等状态。
同样，一个串行通信的时序（不管它是遵循何种协议，标准串口也好、I2C也好；也不管它是有线的、还是红外的、无线的）也都可以看做由一系列有限的状态构成。
显示扫描程序也是状态机；通信命令解析程序也是状态机；甚至连继电器的吸合/释放控制、发光管（LED）的亮/灭控制又何尝不是个状态机。
当我们打开思路，把状态机作为一种思想导入到程序中去时，就会找到解决问题的一条有效的捷径。
有时候用状态机的思维去思考程序该干什么，比用控制流程的思维去思考，可能会更有效。
这样一来状态机便有了更实际的功用。
程序其实就是状态机。
也许你还不理解上面这句话。
请想想看，计算机的大厦不就是建立在“0”和“1”两个基本状态的地基之上么？状态机的要素状态机可归纳为4个要素，即现态、条件、动作、次态。
这样的归纳，主要是出于对状态机的内在因果关系的考虑。
“现态”和“条件”是因，“动作”和“次态”是果。
详解如下：①现态：是指当前所处的状态。
②条件：又称为“事件”。
当一个条件被满足，将会触发一个动作，或者执行一次状态的迁移。
③动作：条件满足后执行的动作。
动作执行完毕后，可以迁移到新的状态，也可以仍旧保持原状态。
动作不是必需的，当条件满足后，也可以不执行任何动作，直接迁移到新状态。
④次态：条件满足后要迁往的新状态。
“次态”是相对于“现态”而言的，“次态”一旦被激活，就转变成新的“现态”了。
51单片机用有限状态机算法实现顺序控制
灯熄 灭 １ 后 ，ｃ ８Ｓ 灯熄 灭 。 根 据上述 要 求 ，设计 出的 ８ Ｓ １ 片机 接 线 图如 ９５ 单
图 ｌ 示 ，其 中 ，３ ０引脚 连 接 按 键 ｋ Ｐ ． 、２ １ 所 Ｐ． ；２ ０ Ｐ ． 、
Ｐ． ２ ２引脚 分别 连接 ａ灯 、ｂ灯 、Ｃ灯 。
第４ （ 期 总第 １ ７ ） ６期
２ １ 年 ８月 ０１
机 械 工 程 与 自 动 化
Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵＴ０ＭＡＴＩ ＯＮ
Ｎｏ． ４
Ａｕ ． ｇ
文章 编 号 ：６ ２ ６ １ ２ １ ）０ — ０ ２ ０ １７ － ４ ３（ ０ １ ４ ０ ４ — ３
的多分 支的结构 ，并很 容易用 ｃ语言来 实现 。当我们
进 行单 片机 开发 时 ，把 有限状态机 作为 一种思想 导入
ｃ ｓ Ｎ ａｅＳ ： ／ ／在状态 Ｓ Ｎ ／ ／插入 Ｓ Ｎ的操作 ； ／ ／插 入 离 开 ｓ Ｎ的转 移 ；
ｂ ｅ ｋ： ｒａ
｝ ）
通 常 将 表 示状 态 转 移 的多 个 ｉ ｆ语句 写 成 ｉ－ ｌｅ ｆ ｅｓ 语句 ，这样 可 以使转移 条件形成 互斥 。其语 句如下 ：
低 电平 灯 亮
ｉ （ｋ ＝） ｆｋ ： Ｏ ｆｔ ｔ＝ ：ｋ ８：Ｏ Ｏ ｝ ｓ ａｅ ｌｋ ＝ ｔ ＝ ；
ａｐｉ ｔ ｎ ｉ ｏ ｗ ｒ ｆ ｎ ｕｔａ ｃｎ ｏ ［］ ７ｈ ｐｌ ａｏ ｓ ｎ ｓｆ ａ ｏ ｉ ｓｉｌ ｏｔ ｌ Ｃ／ ｔ ｃｉ ｔ ｅ ｒ ｄ ｒ ｒ ／２
再次 按 下 时 ，ａ灯 立刻 熄灭 ，ｂ灯 ｌ ５ Ｓ后熄 灭 ，在 ｂ
基于51单片机的电梯智能控制系统设计与实现
基于51单片机的电梯智能控制系统设计与实现电梯智能控制系统是一种基于微控制器的设计，它的主要目的是帮助电梯自动化运行并保证运行的安全性。
本文将介绍基于51单片机的电梯智能控制系统的设计和实现。
一、电梯智能控制系统的设计思路若要设计一款电梯智能控制系统，我们需要考虑以下方面：1. 电梯的联动性：我们需要让电梯在呼叫系统和在楼层之间进行联动通信，从而实现自动化操作。
2. 速度控制器：电梯的电控系统中应该包括速度控制器以及对所有电动机和电脑设备的功率管理。
3. 安全保障：此类系统应该包括底层的传感器和控制器，以预防电梯陷入危险的情况。
基于这些方面，我们可以设计出以下的电梯智能控制系统：1. 位于每个楼层的面板将包括两个按钮：上行/下行和电梯呼叫。
2. 每个电梯都有自己的控制器，可以预测每个乘客的目标楼层以及电梯运动的方向。
3. 运动速度应该根据电梯的位置或者方向进行控制。
当电梯靠近楼层之后，速度应该降低并使电梯到达目的地。
4. 当电梯遇到紧急情况，如被卡住或者有人挡住，控制器应该立即响应并阻止电梯运动，避免任何可能危险的事件发生。
二、电梯智能控制系统的硬件设计以下是电梯智能控制系统的基本硬件设计：1. 单片机：电梯智能控制系统需要恰当的单片机来控制每个电梯的速度和位置，同时实现通信功能。
在本例中，我们使用51单片机。
2. 传感器：控制电梯位置和速度的传感器包括霍尔传感器和光电传感器。
3. 驱动器：驱动器是一种组件，可以调节电器负载的功率流量。
在电梯中，我们使用电动机和变频器驱动器来控制电梯的运动。
4. LED 显示器：该显示器用于指示电梯的运动状态，例如方向的指示灯、上行/下行箭头、电梯当前位置的数字等。
5. 按钮面板：面板应该在每个楼层提供上行/下行按钮和呼叫按钮，以允许乘客控制电梯。
三、电梯智能控制系统的软件设计以下是电梯智能控制系统的基本软件设计：1. 定时器：使用定时器来控制每个电梯的位置和速度，例如电梯到达楼层时，应该停止电梯并允许乘客离开或进入电梯。
状态机——单片机的万能语言（附代码）
状态机——单片机的万能语言（附代码）毫无疑问，单片机的万能语言就是状态机，在嵌入式单片机编程中，也是我们常用的方法。
在此之前，我曾分享过两种状态机的实现方法，有些朋友说有点难度，我想再补充一些基础实现方法以及思路，一步一步走，链接放在这里了！本文将从最基础入门的方法帮助大家了解状态机，从我常用的2种状态机编写方式为大家慢慢展开。
switch/case的方法来实现要点用switch/case的结构配合一个状态变量，通过修改状态变量的值来切换状态。
代码如下1//代码参考网络23//! 定义状态名称与状态值之间的关系4#define FSM_START 0x005#define FSM_STATE_A 0x016#define FSM_STATE_B 0x027…8#define FSM_RESET 0xFF910bool fsm_example_A( <形参列表> ) {11 static uint8_t s_chFSMState = FSM_START;//!< 定义状态变量12 …13 switch ( s_chFSMState ) {14 case FSM_START:15 //! 这里添加状态机初始化代码16 …17 s_chFSMState = FSM_STATE_A;//!< 进入下一状态18 break;19 case FSM_STATE_A:20 //! 这里添加状态机A进入下一状态的检测代码21 if (<某某条件>) {22 //! 这里做一些进入下一状态时要做的准备工作23 s_chFSMState = FSM_STATE_B;//!< 进入下一状态24 }25 break;26 case FSM_STATE_B:27 //! 这里添加状态机A进入下一状态的检测代码28 if (<某某条件>) {29 //! 这里做一些进入下一状态时要做的准备工作30 s_chFSMState = FSM_STATE_A;//!< 进入下一状态31 } else if (<某某条件>) {32 } else if (<某某条件>) {33 …34 } else {35 }36 break;37 …38 case FSM_STOP:39 case FSM_RESET:40 default:41 //! 这里添加状态机复位相关的代码42 …43 chFSMState = FSM_START;//!< 状态机复位44 //! 返回false表示状态机已经不需要继续运行了45 return false;46 }4748 //! 返回true表示状态机正在运行49 return true;50}小结从代码可知，这种状态机就是一路走到黑，没有让多个状态同时处于激活状态，也就是说在同一时刻，只能处于一种状态之下。
C语言中的状态机实现
C语言中的状态机实现引言：状态机是一种常见的编程技术，广泛应用于许多领域，包括嵌入式系统、通信协议等。
在C语言中，我们可以通过编写状态机来实现复杂的逻辑控制和状态转换。
本文将介绍C语言中状态机的实现方法，以及一些实例案例，帮助读者更好地理解和应用状态机。
一、什么是状态机？状态机，又称有限状态自动机（Finite State Machine，FSM），是一种数学模型，用于描述系统的所有可能状态以及在不同状态下的行为。
状态机由一组状态、初始状态、状态转移条件和状态转移动作组成，通过不断地改变当前状态和响应输入条件来实现对系统的控制。
二、C语言中的状态机实现方法在C语言中，我们可以使用多种方式实现状态机，包括基于if-else语句的状态机、基于switch-case语句的状态机以及使用函数指针表的状态机。
下面将分别介绍这些方法。
1. 基于if-else语句的状态机实现基于if-else语句的状态机是最简单的实现方式。
我们可以使用一个整型变量来表示当前状态，然后使用一系列的if-else语句来判断当前状态，并执行相应的操作。
下面是一个简单的示例代码：```c#include <stdio.h>// 定义状态#define STATE_IDLE 0#define STATE_WORKING 1#define STATE_FINISHED 2int main() {int currentState = STATE_IDLE;while (1) {// 根据当前状态执行相应操作if (currentState == STATE_IDLE) {printf("当前状态：空闲\n");// 执行空闲状态下的操作} else if (currentState == STATE_WORKING) { printf("当前状态：工作中\n");// 执行工作中状态下的操作} else if (currentState == STATE_FINISHED) { printf("当前状态：已完成\n");// 执行已完成状态下的操作}// 状态转移条件// ...// 更新当前状态// ...}return 0;}```2. 基于switch-case语句的状态机实现基于switch-case语句的状态机是常见的实现方式。
马潮老师编著--第9章 键盘输入接口与状态机编程
图 9-2 简单按键输入电路图
根据按键连接电路可知，按键状态的确认就是判别按键是否闭合，反映在输入口的电平
就是和ห้องสมุดไป่ตู้键相连的 I/O 引脚呈现出高电平或低电平。如果输入高电平表示断开的话，那么低
华东师范大学 电子系 马 潮 9-3
第 9 章 键盘输入接口与状态机编程
按键 K1 是一种经济的接法，它充分利用了 AVR 单片机 I/O 口的内部上拉特点。在 K1 的连接中，除了把 PC5 定义为输入方式时（DDRC.5=0），同时设置 PC5 口的上拉电阻有效 (PORTC.5=1)，这样当 K1 处在断开状态时，PC5 引脚在内部上拉电阻的作用下为稳定的高电 平（如果上拉电阻无效，则 PC5 处在高阻输入态，PC5 的输入易受到干扰，不稳定），按下 K1 输入为低电平。与 K2 连接方式比较，K1 连接电路中省掉了一个外部上拉电阻，而在 K2 的连接方法中，由于外部使用了上拉电阻，所以只要设置 PC6 口为输入方式即可，该口内部 的上拉电阻有效与否则不必考虑了。电阻 R1 不仅起到上拉的作用，还有限流的作用，通常 在 5K-50K 之间。
9.2 按键输入接口设计
在单片机嵌入式系统中，按键和键盘是一个基本和常用的接口，它是构成人机对话通道 的一种常用的方式。按键和键盘能实现向嵌入式系统输入数据、传输命令等功能，是人工干 预、设置和控制系统运行的主要手段。
9.2.1 简单的按键输入硬件接口与分析
键盘是由一组按键组合构成的，所以我们先讨论简单的单个按键的输入。 图 9-2 是简单按键输入接口硬件连接电路图，图中单片机的三个 I/O 口 PC7、PC6、PC5 作为输入口（输入方式），分别与 K3、K2、K1 三个按键连接。其中 K2 是标准的连接方式， 当没有按下 K2 时，PC6 的输入为高电平，按下 K2 输入为低电平。PC6 引脚上的电平值反映 了按键的状态。
基于51单片机的全自动洗衣机控制器设计
基于51单片机的全自动洗衣机控制器设计随着科技的进步和人们生活质量的提高，洗衣机已经成为现代家庭中必不可少的家电之一。
然而，传统的洗衣机控制方式往往存在操作复杂、功能单一等问题，无法满足用户对于高效、智能洗涤的需求。
因此，本文将介绍一种基于51单片机的全自动洗衣机控制器的设计，实现洗涤、漂洗、脱水等功能的自动化控制。
一、系统硬件设计1、控制器核心选择本设计选用51单片机作为控制器核心，利用其丰富的I/O口和定时器资源，实现对洗衣机的控制。
通过外接按键和蜂鸣器等元件，实现洗涤方式的选择、启动/停止控制等功能。
2、电源模块设计为了确保洗衣机的稳定运行，本设计采用220V交流电作为电源输入，通过变压器进行降压处理，再经整流滤波后得到稳定的直流电压，为控制器和其他部件供电。
3、输入输出模块设计输入模块主要包括按键和传感器。
其中，按键用于选择洗涤方式，传感器则用于检测水位、水温等信息。
输出模块主要包括继电器和蜂鸣器，继电器用于控制洗衣机的启动/停止，蜂鸣器则用于提示用户洗涤过程的状态。
二、系统软件设计1、程序初始化在程序开始运行时，首先进行初始化操作，包括配置定时器、设置I/O口状态等。
2、洗涤过程控制根据用户选择的洗涤方式，程序将通过定时器控制电机的运转时间，实现不同洗涤模式的自动化控制。
同时，通过检测水位、水温等信息，自动调整洗涤时间和水的温度，提高洗涤效果。
3、漂洗过程控制在洗涤过程结束后，程序将自动进入漂洗阶段。
通过控制进水和排水阀的开闭时间，实现自动漂洗。
同时，根据洗涤过程中收集的衣物量和洗涤效果，智能调整漂洗次数和时间，确保衣物清洗干净。
4、脱水过程控制在漂洗过程结束后，程序将自动进入脱水阶段。
通过控制电机转速和脱水时间，实现衣物的高效脱水。
同时，为了保护衣物和机器的安全，程序将根据衣物的种类和重量信息，智能调整脱水时间和转速，确保脱水过程的顺利进行。
5、报警提示功能为了方便用户及时了解洗涤过程的状态，本设计还实现了报警提示功能。
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一个状态机描述需要五个要素：状态、输入、输出、状态转移函数、输出函数。
如果在一个状态中包含着另一个状态序列，则称该状态为复合状态。
状态机就是能够根据状态转移条件进行状态转换和输出状态活动的自动机。状态机可以使 用数字电路实现，或是单片机通过软件编程实现。 如果状态数量有限、输入数量有限、输出数量有限，则称为有限状态机（FSM）。
9.2.2 描述状态机的完整C程序格式
#include <AT89X51.H> 数码管的译码表格 设置定时器的定时变量
设置状态变量
设置其他全局变量 主程序： { 局部变量初始化 定时器初始化语句 中断允许语句 主程序无限循环中： { （1）输入信号处理语句 获得所有的输入信号状态
（2）状态机描述语句 主要是描述状态转移、转移条件、定时变量清零等 该状态下的输出语句 显示该状态的发光二极管（不是必须的，用于调试） （3）显示处理语句
在数字电路中，有两类基本的电路，它们是组合电路和时序电路，它们之间的区别是组合 电路的结构中没有反馈、输入值直接决定输出值，而时序电路的结构中具有反馈，其输出由 状态和输入决定。状态机是时序电路的一种。
.
输 入 组 合 逻 辑 现 在 状 态 记 忆 电 路 反 馈
.
次 态 逻 辑 或 驱 动 逻 辑
.
驱动 输入
.
输出 状态 记忆 现态 输出 逻辑
.
次态 逻辑
时钟
.
2. 输出逻辑
如果一个时序电路的输出与现在状态和输入都有关，则称为梅里状态机，就是说，在 某状态下，满足某输入条件的输出就是梅里输出。值得注意的是梅里状态机的输入变化直 接引起输出的变化，而不是等到下一个状态到来时输出才变化。就是梅里状态机。
{
unsigned int nn; while(1) {P3=0xff; if((P3|0x00)!=0xff) //P3口连接8个按键作为输入 //如果有按键按下 //延时
for(nn=0; nn<1000;nn++); if((P3|0x00)!=0xff) { switch (P3) {case 0xfe: kk=0; break; case 0xfd:
4. 主从状态机
一个大的状态机设计是非常复杂的，一般情况下，最好将大的状态机分解成小状态机的 集合。一般划分的原则是按照功能划分，主要输入、输出和控制算法由主状态机完成，而辅助 的、在主状态机控制下的算法由子状态机完成，就是说主状态机完成顶层算法，子状态机完成 底层算法。
最常见的划分就是将计数器作为子状态机，这时，主状态机只要发出启动信号，而等待 计数器返回的计数完成信号。虽然主状态机增加了启动计数器的输出信号和来自计数器的计数 完成信号，但是该计数器就可以为主状态机节省n－1个状态。 主从状态机的一般结构如图所示。
.
.
9.1.1 时钟同步有限状态机
如果一个时序电路中的触发器都使用同一个时钟信号，则称为同步状态机 1. 结构 时钟同步状态机的结构如图所示。 其中次态逻辑由现态和输入形成。状态记忆是n个触发器，用于记忆2n状态。输出逻辑由现在 状态和输入形成。 在时钟的上升沿或是下降沿（取决于触发器结构），触发器在次态逻辑的控制下动作。
6. 状态机的输入信号
状态机的输入信号往往使是按键信号，既然是按键信号，则按下去的时间长短是随机 的，可能是一个或几个时钟脉冲的时间，如果状态机的状态转移是在某输入信号的作用之 下连续转移，例如，在状态1，当按键第一次为 0时，转移到状态2，第二次为0 时转移到状 态1，则会因为按键一直保持在 0，引起状态不断的转换，不能实现每按一次按键，转换一 次状态的目的。 解决的方法是设计边沿微分电路，使按键按下时，只在下降沿输出一个时钟周期的低 电平，保证只有一个状态转移。
[例题9-1] 设计一个顺序开关装置，该开关装置在按键k第一次按下时，三盏灯x、y和z同时点 亮，当k 再次按下时，x灯立刻熄灭；y灯15s后熄灭，在y灯熄灭后18s后，z灯熄灭。 转 移 条 件 k td15 td18 说明 输入按键 15秒定时到信号 18秒定时到信号 状态 z0 z1 z2 z3 z4 说明 三灯都灭 三灯都亮 三灯都亮 x灯灭，其他亮 x、y灯灭，z灯亮 输出 t15 t18 x y z 说明 15 秒 定 时 起 动 18 秒 定 时 起 动 x灯 y灯 z灯
nn
说明
延迟时间循环变量
变量
kk table[]
说明
按键值 共阳数码管译码表
源程序如下： #include "AT89X51.h" unsigned int code table[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90}; unsigned int kk=0x08; void main()
由图可知，当k=0时，状态从a0转移到a1， 若是k0=1，从状态a1转移到a2，等等，若 是reset=0，则无论在什么状态，都将转移 到a0状态。
.
a0 re set= 0
r e s e t = 0
k= 0
a1
re set= 0 k= 1
a4
.
a2 k= 0 td =1 a3 定时
.
置数
.
报警
7. 上电状态机初始化 在状态机上电时，无论为何种输入条件，都应该进入到一个确定的状态，该状态称为 上电初始状态。有些状态机可以在上电时，自动进入上电初始状态，有些状态机则不能， 需要复位信号的帮助才能进入上电初始状态。
9.1.2状态图 状态图是用于小型、中型状态机设计的一种方法，该方法的特点是简单。 状态图中的状态转移是用一根弧线表示的，所以不管有多少输入变量，也只能有一个 转移条件表达式，应该使现在状态到所有次态的转移条件互斥，也就是说只能转移到一个 次态。 另外需要说明的是用于控制器的状态机大部分都是摩尔状态机，就是说这些状态机的 输出仅仅与状态有关。
动作是当事件出现时，实现的任务，例如，火车到达后，上车 转移是两个状态之间的联系，可以从一个状态移动到另外一个状态。 状态图就是对一个事物在某个事件发生后从一个源状态到另外一个目的状态转移的图形 描述。 状态图中，使用圆圈表示状态，圆圈中的文字或数字表示该状态的名字或是编码，状 态转移方向用箭头表示，在箭头旁写的文字是转移条件。对于梅里状态图，在箭头旁用 “输入/输出”的格式表示转移条件与满足该转移条件下的输出；而对于摩尔状态机，常将 输出放在状态圆圈中。
在状态机设计过程中，对于状态转移的条件是容易给出的，但是使多个状态转移条件满足互 斥条件确是比较难的，因为这需要更深刻的考虑状态、转移条件之间的关系。 一个状态只向另外一个状态转移的状态机是最简单的状态机，因为只有一个状态转移条件。 有些状态图只给出本状态向外状态的转移条件，而向自己转移的条件未给出，这种情况可以 理解为只要不向外状态转移就保持在本状态不动。
//按键还在按下状态
//P3_0=0, fe=1111 1110
.
驱 动 输 入
.
ห้องสมุดไป่ตู้
输 出 状 态 记 忆 现 态 输 出 逻 辑
.
次 态 逻 辑
时 钟
.
与输入无关，输出只与状态有关的状态机，称为摩尔状态机，所以摩尔状态机的输 出与状态变化同步。摩尔状态机是使用广泛的状态机，如图所示。
3. 状态编码
具有n个状态变量的状态机具有2n个状态。究竟一个状态用什么样的二进制数表示，就是状 态编码问题。状态与它的编码之间不是唯一关系。最简单的状态编码就是采用自然二进制整数 顺序来表示状态，这样的编码虽然简单，但是最终的电路未必是最简单的。如果要得到最简单 的结果，最好把各种编码都试一试，但是太累人，一般情况下采用经验编码方法。
a3 a4
a5
南北红、东西绿 南北红、东西绿闪
南北红、东西黄
n1 n2
n3 d1 d2 d3
南北红灯 南北黄灯
南北绿灯 东西红灯 东西黄灯 东西绿灯
.
td 10 a0 a1
td 5 a2
.
.
td 3
td 3
a5 td 5
a4 td 10
.
a3
9.2.1 C语言描述状态机的语句 int state=S0; //初始状态 while(1) //无限循环 {switch (state) {case S0: If( T0转移条件满足) {状态转移到满足T0条件的次态；操作；} If( T1转移条件满足) {状态转移到满足T1条件的次态；操作；} …… …… If( TN转移条件满足) {状态转移到满足TN条件的次态；操作；} break; case S1: //插入S1的操作； //插入离开S1的转移； break; …… case SN: //插入SN的操作； //插入离开SN的转移； break; }} 通常将表示状态转移的一系列通常将表示状态转移的多个if语句写成if-else语句，这样可以使 转移条件形成互斥。
.
输 出 主 状 态 机 输 入
.
S TA RT 1 DO NE 1 S TA RT 2 DO NE 2
子 状 态 机 1
.
子 状 态 机 2
S TA RT n DO NE n
.
子 状 态 机 n
5. 状态转移条件
状态转移的条件和输入的信号数有关，n个输入信号，将有2n个转移条件，这些条件之间应该 是互斥的，只能有一个转移条件有效。也就是只能转移到另外一个状态，而不是一个以上的 状态。