本文隶属于AVR单片机教程系列。
之前我们做的闪烁LED和流水灯，灯效都是循环的。这次我们来尝试一些不一样的——每一次随机选择一个LED并点亮。
要实现随机的效果，我们要用C语言标准库中的相关设施：
1 #define RAND_MAX /*implementation defined*/ 2 int rand(); 3 void srand(unsigned seed);
以上设施都定义在 <stdlib.h> 中。其中，rand() 可以返回[0, RAND_MAX ]范围内的伪随机整数，srand() 用于给 rand() 提供种子，当种子相同时，多次调用 rand() 得到的序列是相同的，这就是为什么称 rand() 产生的数为“伪随机数”。如果使用 rand() 之前没有调用过 srand() ，则相当于调用过 srand(1) 。
利用这些工具，很容易就能写出一个随机LED的程序：
1 #include <ee1/led.h> 2 #include <ee1/delay.h> 3 4 #include <stdlib.h> 5 6 int main() 7 { 8 led_init(); 9 // srand(1); 10 while (1) 11 { 12 led_set(rand() % 4, LED_ON); 13 delay(200); 14 led_off(); 15 } 16 }
rand() 返回[0, RAND_MAX ]范围内的整数，但 led_set 的第一个参数只有在 [0, 3] 范围内才有效，因此我们把 rand() 的返回值对4取模。
srand(1) 被打上注释，是因为这行调用没有必要。
把这段代码编译并烧写进单片机，你会发现LED闪烁的时间是不等长的，这是因为可能存在连续两次亮相同灯的情况。为了解决这个问题，我们引入一个变量，保存当前亮的LED，并让下一个亮的LED与当前的不同。代码如下：
1 #include <ee1/led.h> 2 #include <ee1/delay.h> 3 4 #include <stdint.h> 5 #include <stdlib.h> 6 7 int main() 8 { 9 led_init(); 10 // srand(0); 11 uint8_t cur = rand() % 4; 12 while (1) 13 { 14 led_set(cur, LED_ON); 15 delay(200); 16 uint8_t next = rand() % 3; 17 if (next >= cur) 18 next++; 19 led_set(cur, LED_OFF); 20 cur = next; 21 } 22 }
使连续两次不亮相同灯的核心代码是16~18行。程序生成一个[0, 2]范围内的随机值，3种取值概率相等，然后当此值大于或等于当前亮灯值时，让它自增。假设当前亮灯为1，则生成的随机数在值为0、1、2的情况下分别变成（映射为）0、2、3，因此下一次亮灯就是在当前没有亮的3个灯中等概率地选择一个。
按开发板上的RESET键可以让单片机复位。观察LED序列，你会发现对于每一次复位，LED序列都是一样的。这个问题我们暂时无法解决。
今天的作业：一个更复杂的随机效果，每次亮1~2个灯，连续两次不能有相同的灯亮，也不能都亮2个，总体来看亮2个的概率为1/3。
这里有一个hex文件，是作业的一个实现，以及一个.c源文件，把单片机程序的main函数复制到文件最后，用计算机的C编译器编译运行可以检查算法是否正确。一个正确的结果应该跟这个差不多：
