单片机交通灯程序性能提升秘籍：优化算法，提升响应速度

# 1. 单片机交通灯程序概述

交通灯控制程序是单片机系统中常见的应用，用于控制交通信号灯的切换。本章将概述单片机交通灯程序的基本原理和功能。

### 1.1 交通灯控制算法

交通灯控制算法是程序的核心部分，它决定了交通灯的切换顺序和时间。传统算法通常采用循环计数的方式，通过定时器中断来控制灯的切换。优化算法则可以根据交通流量和路况进行动态调整，提高交通效率。

### 1.2 程序结构

单片机交通灯程序通常由以下模块组成：

- **初始化模块：**初始化单片机、外围器件和数据结构。
- **控制模块：**根据算法控制交通灯的切换。
- **输入模块：**处理来自传感器（如压力传感器、摄像头）的输入信号。
- **输出模块：**控制交通灯的显示和执行器（如蜂鸣器）的输出。

# 2. 交通灯控制算法优化

### 2.1 传统算法分析

#### 2.1.1 算法流程和时间复杂度

传统交通灯控制算法通常采用有限状态机（FSM）模型，其流程如下：

graph LR
subgraph 左转状态
    A[绿灯] --> B[黄灯]
    B[黄灯] --> C[红灯]
end
subgraph 直行状态
    D[绿灯] --> E[黄灯]
    E[黄灯] --> F[红灯]
end
subgraph 右转状态
    G[绿灯] --> H[黄灯]
    H[黄灯] --> I[红灯]
end

该算法的时间复杂度为 O(1)，因为每个状态转换都是一个常量时间操作。

### 2.2 优化算法设计

#### 2.2.1 算法原理和实现方式

为了优化传统算法，我们引入了一种基于优先级的算法。该算法根据车辆流量和等待时间为每个方向分配优先级。

def get_priority(direction):
    """
    获取方向的优先级。

    参数：
        direction: 方向（左转、直行或右转）

    返回：
        优先级（数字越大，优先级越高）
    """
    if direction == "left":
        return 3
    elif direction == "straight":
        return 2
    else:
        return 1

def update_traffic_lights(traffic_data):
    """
    根据交通数据更新交通灯状态。

    参数：
        traffic_data: 交通数据（车辆流量和等待时间）
    """
    # 计算每个方向的优先级
    left_priority = get_priority("left")
    straight_priority = get