交通灯单片机程序设计：代码重用与模块化设计，提升开发效率和可维护性

# 1. 单片机交通灯控制系统概述

交通灯控制系统是城市交通管理中不可或缺的一部分，它负责协调车辆和行人的通行，确保交通安全和顺畅。本系统采用单片机作为控制核心，具有以下特点：

- **高可靠性：**单片机具有较强的抗干扰能力和稳定性，能够在恶劣的环境下稳定运行。
- **低成本：**单片机价格低廉，易于获取，降低了系统成本。
- **可编程性：**单片机可以通过编程实现各种控制逻辑，满足不同的交通需求。

# 2. 交通灯控制程序设计理论

### 2.1 程序结构和模块化设计

#### 2.1.1 程序的整体结构

交通灯控制程序的整体结构通常采用分层设计，分为以下几个层次：

- **应用层：**负责与外部设备（如传感器、显示器）交互，获取输入和输出数据。
- **业务逻辑层：**负责实现交通灯控制的业务逻辑，包括状态机的定义和状态转换。
- **数据访问层：**负责与数据存储（如数据库）交互，获取和存储数据。

#### 2.1.2 模块化设计的优点

模块化设计将程序分解为独立、可重用的模块，具有以下优点：

- **代码重用：**模块可以被其他程序或模块重用，提高代码效率。
- **可维护性：**模块化设计使程序更容易维护和修改，因为可以独立修改或替换单个模块。
- **可扩展性：**模块化设计使程序更容易扩展，可以通过添加或修改模块来实现新功能。

### 2.2 代码重用和可维护性

#### 2.2.1 代码重用的实现方式

代码重用可以通过以下方式实现：

- **函数：**将重复的代码段封装成函数，可以在程序中多次调用。
- **宏：**将常量或代码段定义为宏，可以在程序中直接展开使用。
- **库：**将常用的函数和数据结构封装成库，可以在程序中直接调用。

#### 2.2.2 代码可维护性的提升

代码可维护性可以通过以下方式提升：

- **命名规范：**使用一致的命名规范，使代码易于阅读和理解。
- **注释：**添加注释说明代码的用途和逻辑，提高代码的可读性。
- **单元测试：**编写单元测试来验证代码的正确性，提高代码的可靠性。

# 定义一个控制交通灯状态的函数
def control_traffic_light(state):
    """
    控制交通灯状态

    参数：
        state: 当前交通灯状态

    返回值：
        下一个交通灯状态
    """

    # 根据当前状态转换到下一个状态
    if state == "RED":
        return "GREEN"
    elif state == "GREEN":
        return "YELLOW"
    elif state == "YELLOW":
        return "RED"

# 单元测试
import unittest

class TestControlTrafficLight(unittest.TestCase):

    def test_red_to_green(self):
        self.assertEqual(control_traffic_light("RED"), "GREEN")

    def test_green_to_yellow(self):
        self.assertEqual(control_traffic_light("GREEN"), "YELLOW")

    def test_yellow_to_red(self):
        self.assertEqual(control_traffic_light("YELLOW"), "RED")

# 运行单元测试
if __name__ == "__main__":
    unittest.main()

**代码逻辑逐行解读：**

1. `def control_traffic_light(state):` 定义了一个名为 `control_traffic_light` 的函数，它接收一个参数 `state`，表示当前的交通灯状态。
2. `"""` 三引号内的内容是函数的文档字符串，它描述了函数的目的、参数和返回值。
3. `if state == "RED