狀態機是軟件編程中的重要概念，比這個概念更重要的是對它的靈活應用。在一個思路清晰而且高效的程序中，必然有狀態機的身影浮現。例如，一個按鍵命令解析程序就可以被看做狀態機：本來在A狀態下，觸發一個按鍵后切換到了B狀態；再觸發另一個鍵后切換到C狀態，或者返回到A狀態。這就是最簡單的按鍵狀態機的例子。實際的按鍵解析程序會比這更復雜，但這并不影響我們對狀態機的認識。
進一步看，擊鍵動作本身可以看做一個狀態機。一個擊鍵動作包含按下、抖動、釋放等狀態。其實狀態機的思想不單只是用在按鍵方面，數碼管顯示動態掃描、LED燈亮滅都存在狀態機的思想。使用狀態機思想進行單片機編程，比較通用的方法就是使用switch的選擇性分支語句來進行狀態跳轉。
通過計數器這個實驗向大家展示狀態機的思想。
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上圖是proteus仿真圖，時間每過1s計數器值自動加1，K1啟動和停止計數器，K2選擇要修改的位，K3當前位加1，K4當前位減1。
完整代碼如下：
#include<reg51.h>
typedef unsigned char UINT8;
typedef unsigned int UINT16;
typedef unsigned long UINT32;
typedef char INT8;
typedef int INT16;
typedef long INT32;
#define TIMER0_INITIAL_VALUE 5000 //5ms定時
#define SEG_PORT P0 //數碼管占用的IO口
#define KEY_PORT P1 //按鍵占用的IO口
#define KEY_MASK 0x0F //按鍵掩碼
#define KEY_SEARCH_STATUS 0 //查詢按鍵狀態
#define KEY_ACK_STATUS 1 //確認按鍵狀態
#define KEY_REALEASE_STATUS 2 //釋放按鍵狀態
#define KEY1 1 //按鍵1鍵值
#define KEY2 2 //按鍵2鍵值
#define KEY3 3 //按鍵3鍵值
#define KEY4 4 //按鍵4鍵值
#define HIGH 1
#define LOW 0
#define ON 1
#define OFF 0
sbit DATA = P0^4;
sbit CLK = P0^5;
UINT8 Timer0IRQEvent = 0; //定時器0中斷事件
UINT8 Time1SecEvent = 0; //1s定時事件
UINT8 TimeCount = 0; //定時器0計數器，用于計數產生1s定時事件
UINT8 SegCurPosMark = 0; //被選中的數碼管
UINT16 CounterValue = 0; //計數器
UINT8 SegCurSel = 0; //當前選中的數碼管
UINT8 SegBuf[4] = {0};
code UINT8 SegCode[10] = {~0x3F,~0x06,~0x5B,~0x4F,~0x66,~0x6D,~0x7D,~0x07,~0x7F,~0x6F};
code UINT8 SegSelTbl[4] = {0xFE,0xFD,0xFB,0xF7};
UINT8 bSetTime = 0; //標志位：是否設置計數值
void LS164_DATA(unsigned char x)
{
if(x)
{
DATA = 1;
}
else
{
DATA = 0;
}
}
void LS164_CLK(unsigned char x)
{
if(x)
{
CLK = 1;
}
else
{
CLK = 0;
}
}
/**********************************************************
*函數名稱：LS164Send
*輸 入：byte單個字節
*輸 出：無
*功 能：74LS164發送單個字節
***********************************************************/
void LS164Send(UINT8 byte)
{
UINT8 j;
for(j=0;j<=7;j++)
{
if(byte&(1<<(7-j)))
{
LS164_DATA(HIGH);
}
else
{
LS164_DATA(LOW);
}
LS164_CLK(LOW);
LS164_CLK(HIGH);
}
}
/**********************************************************
*函數名稱：SegRefreshDisplayBuf
*輸 入：無
*輸 出：無
*功 能：數碼管刷新顯示緩存
***********************************************************/
void SegRefreshDisplayBuf(void)
{
SegBuf[0] = CounterValue%10;
SegBuf[1] = CounterValue/10%10;
SegBuf[2] = CounterValue/100%10;
SegBuf[3] = CounterValue/1000%10;
}
/**********************************************************
*函數名稱：SegDisplay
*輸 入：無
*輸 出：無
*功 能：數碼管顯示數據
***********************************************************/
void SegDisplay(void)
{
UINT8 t;
SEG_PORT = 0x0F; //熄滅所有數碼管
if(bSetTime) //檢查是否設置計數值
{
if(SegCurSel == SegCurPosMark)
{
t = SegCode[SegBuf[SegCurSel]] & 0x7F; //加上小數點
}
else
{
t = SegCode[SegBuf[SegCurSel]]; //正常顯示當前數值
}
}
else
{
t = SegCode[SegBuf[SegCurSel]]; //正常顯示當前數值
}
LS164Send(t);
SEG_PORT = SegSelTbl[SegCurSel]; //點亮當前要顯示的數碼管
if(++SegCurSel >= 4)
{
SegCurSel = 0;
}
}
/**********************************************************
*函數名稱：TimerInit
*輸 入：無
*輸 出：無
*功 能：定時器初始化
***********************************************************/
void TimerInit(void)
{
TH0 = (65536 - TIMER0_INITIAL_VALUE)/256;
TL0 = (65536 - TIMER0_INITIAL_VALUE)%256;
TMOD = 0x01;
}
/**********************************************************
*函數名稱：Timer0Start
*輸 入：無
*輸 出：無
*功 能：定時器啟動
***********************************************************/
void Timer0Start(void)
{
TR0 = 1;
ET0 = 1;
}
/**********************************************************
*函數名稱：Timer0Stop
*輸 入：無
*輸 出：無
*功 能：定時器停止
***********************************************************/
void Timer0Stop(void)
{
TR0 = 0;
ET0 = 0;
}
/**********************************************************
*函數名稱：PortInit
*輸 入：無
*輸 出：無
*功 能：I/O初始化
***********************************************************/
void PortInit(void)
{
P0 = P1 = P2 = P3 = 0xFF;
}
/**********************************************************
*函數名稱：KeyRead
*輸 入：無
*輸 出：當前按下的按鍵
*功 能：讀取按鍵值
***********************************************************/
UINT8 KeyRead(void)
{
//KeyStatus:靜態變量，保存按鍵狀態
//keyCurPress:靜態變量，保存當前按鍵的鍵值
static UINT8 KeyStatus = KEY_SEARCH_STATUS,KeyCurPress = 0;
UINT8 KeyValue;
UINT8 i = 0;
KeyValue = (~KEY_PORT) & KEY_MASK;
switch(KeyStatus)
{
case KEY_SEARCH_STATUS: //按鍵查詢狀態
{
if(KeyValue)
{
KeyStatus = KEY_ACK_STATUS; //按鍵下一個狀態為確認狀態
}
return 0;
}
break;
case KEY_ACK_STATUS: //按鍵確認狀態
{
if(!KeyValue)
{
KeyStatus = KEY_SEARCH_STATUS;
}
else
{
for(i=0;i<4;i++)
{
if(KeyValue&(1<<i))
{
KeyCurPress = KEY1 + i;
break;
}
}
KeyStatus = KEY_REALEASE_STATUS;
}
return 0;
}
break;
case KEY_REALEASE_STATUS: //按鍵釋放狀態
{
if(!KeyValue)
{
KeyStatus = KEY_SEARCH_STATUS;
return KeyCurPress;
}
return 0;
}
default:
return 0;
break;
}
}
/**********************************************************
*函數名稱：main
*輸 入：無
*輸 出：無
*功 能：函數主題
***********************************************************/
void main(void)
{
PortInit();
TimerInit();
Timer0Start();
SegRefreshDisplayBuf();
EA = 1;
while(1)
{
SegRefreshDisplayBuf();
if(Timer0IRQEvent)
{
Timer0IRQEvent = 0;
switch(KeyRead())
{
case KEY1:
{
bSetTime = ~bSetTime;
SegCurPosMark = 0;
}
break;
case KEY2:
{
if(++SegCurPosMark>=4)
{
SegCurPosMark = 0;
}
}
break;
case KEY3:
{
if(!bSetTime)
break;
if(CounterValue>=9999)
CounterValue = 0;
if (SegCurPosMark == 0)
CounterValue += 1;
else if(SegCurPosMark == 1)
CounterValue += 10;
else if(SegCurPosMark == 2)
CounterValue += 100;
else
CounterValue += 1000;
}
break;
case KEY4:
{
if(!bSetTime)
break;
if(CounterValue<=0)
CounterValue = 9999;
if (SegCurPosMark == 0)
CounterValue -= 1;
else if(SegCurPosMark == 1)
CounterValue -= 10;
else if(SegCurPosMark == 2)
CounterValue -= 100;
else
CounterValue -= 1000;
}
break;
default:
break;
}
}
else if(Time1SecEvent)
{
Time1SecEvent = 0;
if(!bSetTime)
{
if(++CounterValue>=9999)
{
CounterValue = 0;
}
}
}
}
}
/**********************************************************
*函數名稱：Timer0IRQ
*輸 入：無
*輸 出：無
*功 能：定時器中斷函數
***********************************************************/
void Timer0IRQ(void) interrupt 1
{
TH0 = (65536 - TIMER0_INITIAL_VALUE)/256;
TL0 = (65536 - TIMER0_INITIAL_VALUE)%256;
Timer0IRQEvent = 1;
SegDisplay();
if(++TimeCount >= 200)
{
TimeCount = 0;
Time1SecEvent = 1;
}
}