单片机生成随机数的方法总结

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2022-08-01 12:20 446阅读 0赞

去年冬天在帮学校附近一家密室逃脱店做一些电子机关，其中一个打地鼠项目需要用到单片机产生随机数，用于实现随机让几个地鼠“钻”出来。一开始想法很单纯，不就是随机函数么，之前C语言课上就学过啦。可是真正用这个方法做了之后却发现并没有想象之中那么简单，程序像是写死的，复位后每次的顺序都是固定的，并没有随机的效果，于是我仔细研究了一下，总结了单片机生成随机数的几种常见方法。

首先，要明确一点：一个独立的单片机系统，如果不引入一个随机信号，永远不能实现随机的效果。这里的随机信号可以是用户的交互、时间、采集的外部数据等等，我们常用伪随机数列+随机数种子的方式实现随机的效果，而这些随机信号就是用来做随机数种子。

我使用的生成伪随机数代码如下：

……
    #include<stdlib.h>
    ……
    #define MAX              16             //随机数最大值
    #define MIN              1              //随机数最小值
     
    unsigned int random(unsigned int xxx)
    {
      unsigned int value,iii;
      for(iii=0;iii<xxx;iii++)
      {
        value = rand() % (MAX + 1- MIN) + MIN;               //获取一个随机数(1-16)
      }
      return value;
    }

或者利用srand()函数，将上述函数改写成

unsigned int random(unsigned int xxx)
    {
    unsigned int value;
      srand(xxx);
      value = rand() % (MAX + 1 - MIN)+ MIN;               //获取一个随机数(1-16)
      return value;
    }

说明：

srand()函数位于表头文件中，用来设置rand()产生随机数时的随机数种子。

定义函数 void srand (unsigned int seed);

参数seed必须是个整数，如果每次seed都设相同值，rand()所产生的随机数值每次就会一样。

在上述程序中将用户按下按键时定时器中的ms时间值后两位作为函数的输入参数，这样就能获得一个随机值。

单片机生成随机数的几种常用随机信号如下：

1. 用一路AD采集温度或电源噪声，取后几位作为随机信号；

2. 将用户的交互信号时间作为随机信号；

3. 利用时钟芯片或RTC获取当前时间再经处理作为随机信号；

4. 自己搭一个硬件电路用来产生随机信号，如利用单片机的内置时钟设为1M，外接一个用温度敏感电阻搭建一个特征频率10M的RC振荡电路，用慢时钟去采集快时钟，然后经过简单处理，就可以得到一个真正的随机数了。