Arduino基础入门篇15—随机骰子

上一篇介绍了数码管的使用,一位数码管可显示数字0到9。本篇使用random()函数产生随机数并在数码管上进行显示,制作一个随机骰子。

在Arduino中,random()函数用来产生伪随机数,可以传入一个区间,产生此区间内的随机数。通常情况下,在使用random()函数之前,需要使用randomSeed()来初始化随机数生成器,指定一个随机数种子。

1. 实验材料

  • Uno R3开发板
  • 配套USB数据线
  • 面包板及配套连接线
  • 共阴极数码管
  • 1个220Ω限流电阻

2. 实验步骤

1. 根据原理图搭建电路。

数码管的A,B,C,D,E,F,G,DP引脚分别接入开发板的数字管脚7,6,5,10,11,8,9,4。数码管公共端接限流电阻,电阻另一端接GND。

实验原理图如下图所示:

实验原理图

实物连接图如下图所示:

实物连接图

2. 新建sketch,拷贝如下代码替换自动生成的代码并进行保存。

/*
   Random
   通过Random随机显示0到9的数字
*/

//设置控制各段的数字IO脚,具体几号引脚对应哪一段,来源为数码管官方引脚图。
int pin_a = 7;
int pin_b = 6;
int pin_c = 5;
int pin_d = 10;
int pin_e = 11;
int pin_f = 8;
int pin_g = 9;
int pin_p = 4;

int num;

//根据共阴极数码管段码表定义0~9显示的各段开关状态
int numTable[10][8] = {
  //1为点亮,0为关闭
  //a  b  c  d  e  f  g  dp
  {1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0},     //0
  {0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0},     //1
  {1, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0},     //2
  {1, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 0},     //3
  {0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0},     //4
  {1, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 0},     //5
  {1, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0},     //6
  {1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0},     //7
  {1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0},     //8
  {1, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 0},     //9
};


void setup()
{
  for (int i = 4; i <= 11; i++)
  {
    pinMode(i, OUTPUT); //设置4~11引脚为输出模式
  }

  randomSeed(analogRead(0));
}

//根据索引显示数字
void showNum(int index)
{
  digitalWrite(pin_a, numTable[index][0]); //设置a 引脚的电平
  digitalWrite(pin_b, numTable[index][1]); //设置b 引脚的电平
  digitalWrite(pin_c, numTable[index][2]); //设置c 引脚的电平
  digitalWrite(pin_d, numTable[index][3]); //设置d 引脚的电平
  digitalWrite(pin_e, numTable[index][4]); //设置e 引脚的电平
  digitalWrite(pin_f, numTable[index][5]); //设置f 引脚的电平
  digitalWrite(pin_g, numTable[index][6]); //设置g 引脚的电平
  digitalWrite(pin_p, numTable[index][7]); //设置dp引脚的电平

}

void loop()
{
  num = random(10); //产生随机数
  showNum(num); //显示随机数
  delay(500);
}

3. 连接开发板,设置好对应端口号和开发板类型,进行程序下载。

程序下载

3. 实验现象

随机显示0到9之间的数字。

实验现象

4. 函数介绍

random()

  • 描述:生成伪随机数。
  • 函数原型:
    • random(max)
    • random(min,max)
  • 参数:
    • min: 随机数区间下限值,且包括在内。此参数可选,省略则从0开始。
    • max: 随机数区间上限值,且不包括在内。
  • 返回值:min和max-1之间的随机数。

randomSeed()

  • 描述:初始化随机数生成器。
  • 函数原型:randomSeed(seed)
  • 参数:用于初始化伪随机序列的数字,随机数种子。
  • 返回值:没有。

5. 实验分析

程序中通过randomSeed()函数来初始化随机数生成器。当模拟管脚0悬空时,使用analogRead(0)读取到的是不确定的模拟噪声,用它来做随机种子,可获取到更加理想的随机数。在使用random()函数时,参数中区间上限是不包括在内的。比如想生成[10,20]之间的随机数,则应该这样写:random(10,21)。

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