Книга Электроника для начинающих (2-е издание) - Чарльз Платт

кнопку.

Это не даст компьютеру возможности вести дальнейший отсчет и отображать другие числа, пока игрок не будет готов.

Теперь все в порядке?

Нет, боюсь, что нет. Возможно, вам кажется, что процесс становится слишком трудоемким, но в таком случае я вынужден сказать: «извините, но таково программирование». Если кто-то говорит, что можно быстро набросать несколько команд и посмотреть, как они работают, то уверяю вас, что чаще всего это не так.

Существует еще одна проблема с кнопкой. Шаг 6 просит подождать, пока кнопка не будет нажата снова, чтобы запустить быстрое отображение. Отлично. Игрок нажимает кнопку, дисплей возобновляет индикацию цифр, но микроконтроллер настолько быстр, что он «промчится» через процесс обнуления текущего значения и отображения новой комбинации игральных костей прежде, чем игрок перестанет нажимать кнопку. В результате, когда микроконтроллер перейдет к Шагу 4, он обнаружит, что кнопка по-прежнему нажата, и снова «заморозит» дисплей.

Как быть? Возможно, мне следует добавить новый Шаг 7, который говорит микроконтроллеру подождать, пока кнопка будет отпущена, прежде чем продолжить быстрое отображение.

Это противоречит интуиции. Я не думаю, что все осознают необходимость нажать кнопку и отпустить ее, чтобы возобновилось быстрое отображение. Проще всего сказать: «Ну, вы должны делать так, потому что этого требует программа». Но это неправильный ход рассуждений.

Внимание!

Программа должна делать то, что ожидает пользователь. Мы никогда не должны принуждать пользователя выполнять что-либо в угоду программе.

В любом случае, идея подождать, пока кнопка не будет отпущена, прежде чем продолжится быстрое отображение, не будет работать. Не забывайте, что есть еще одна проблема: дребезг контактов. Он возникает, когда кнопку нажимают и когда отпускают. Вследствие этого, если кто-то отпустит кнопку и процесс продолжится, программа спустя миллисекунду снова проверит кнопку, контакты которой могут все еще создавать вибрацию, и они могут оказаться как в разомкнутом, так и в замкнутом состоянии.

Вот до чего доходит, когда микроконтроллер взаимодействует с материальным миром. Микроконтроллер желает, чтобы все было четким и стабильным, но наш мир неточен и нестабилен. Я долго раздумывал над этой конкретной проблемой, прежде чем нашел варианты ее решения.

Один из них – вернуться к двум кнопкам: одна для запуска быстрого отображения, а другая для остановки. В этом случае, как только кнопка «Запуск» будет нажата, микроконтроллер может игнорировать ее состояние и дребезг контактов, ожидая нажатия кнопки «Стоп». Но с точки зрения игрока было бы проще обходиться одной кнопкой. В самом деле, как это сделать?

Я вернулся к подробному описанию того, чего я ожидаю от программы, и сказал себе: «Я хочу, чтобы программа возобновляла быстрое отображение, когда кнопку нажмут во второй раз. Но после этого программа должна игнорировать эту кнопку, пока ее не отпустят и не прекратится дребезг ее контактов».

Почему бы просто не заблокировать кнопку на секунду или две? Собственно, это хорошая мысль, поскольку случайная последовательность чисел должна немного продолжиться, прежде чем игрок сможет остановить ее снова.

Отображение будет выглядеть «более случайным», пока оно высвечивает все эти числа.

Допустим, я заблокировал кнопку, скажем, на две секунды после запуска быстрого отображения. Шаг 4 следует переписать как:

• Шаг 4. Если кнопка не была нажата ИЛИ если быстрое отображение продолжается менее 2 секунд, вернуться в начало и выбрать другое случайное число. Иначе…

Обратите внимание на слово ИЛИ. Здесь нужна именно эта логическая операция.

Системное время

Думаю, мы решили все проблемы с кнопками, но теперь у нас появилась новая проблема. Необходимо отмерить 2 секунды.

Есть ли у микроконтроллера системные часы? Возможно, есть. Может быть, язык С даст к ним доступ и поможет отмерить временной интервал.

Заглянем в справочные материалы по этому языку. Да, есть функция под названием millis(), которая отсчитывает миллисекунды. Она работает как часы, начиная с нуля при каждом запуске программы. Эта функция способна принимать очень большие значения: она дойдет до предела и начнет отсчет заново не ранее чем через 50 дней. Этого, безусловно, достаточно.

Но нет, есть еще одна маленькая загвоздка. Плата Arduino не позволяет мне сбросить системные часы по запросу. Когда программа запускается, часы начинают отсчет как секундомер, но в отличие от секундомера, их нельзя остановить.

Как решить эту проблему? Придется действовать так же, как я обычно поступаю с настенными часами на кухне. Когда я хочу приготовить яйцо вкрутую, я мысленно отмечаю момент закипания воды. Предположим, это 17:02, и я хочу сварить яйцо за 7 минут. Я рассуждаю так:

«17:02 плюс 7 минут – это 17:09, поэтому я вытащу яйцо в 17:09». Я сравниваю показания часов, которые продолжают идти, с предельным сроком 17:09 и спрашиваю себя: «На часах уже 17:09»? Если время на часах 17:09 или больше, то яйцо приготовлено.

В программе для игральных костей это можно сделать так – предусмотреть переменную, которая будет запоминать время (как в начале процесса варки яйца). Незадолго до начала быстрого отображения я сохраняю текущее значение системного времени в такой переменной, добавив две секунды. Затем я могу приказать программе узнавать, достигло ли системное время значения, хранящегося в моей переменной, пока оно его не достигнет.

Предположим, я назову эту переменную ignore, поскольку она будет сообщать мне о том, через какое время программа должна перестать игнорировать кнопку. Тогда на Шаге 4 можно спросить микроконтроллер: «Системное время уже превысило значение переменной ignore?», и если это так, программа может возобновить слежение за кнопкой.

Я не могу сбросить системные часы, но я могу задать значение переменной ignore так, чтобы оно совпадало с текущим значением millis() плюс две секунды каждый раз, когда начинается новый цикл быстрого отображения.

Окончательный вариант алгоритма

Учитывая все сказанное, привожу пересмотренную и, надеюсь, окончательную последовательность событий для программы:

• Перед началом цикла задать вход и выход у логических выводов, а также присвоить переменной ignore значение текущего времени плюс две секунды.

• Шаг 0. Выключить все светодиоды.

• Шаг 1. Сформировать случайное число.

• Шаг 2. Преобразовать его в конфигурацию точек на игральных костях и зажечь соответствующие светодиоды.

• Шаг 3. Проверить, нажата ли кнопка.

• Шаг 4. Проверить, достигло ли системное время значения переменной ignore.

• Шаг 4а. Если кнопка не была нажата ИЛИ если системное время не достигло значения переменной ignore, вернуться к Шагу 1. Иначе…

• Шаг 5. «Заморозить» дисплей.

• Шаг 5а. Подождать, пока игрок отпустит кнопку.

• Шаг 6. Подождать необходимое время, пока игрок не нажмет кнопку еще раз, чтобы перезапустить