【自学嵌入式（5）环形电阻、数码管、随机数字程序】

环形电阻、数码管、随机数字程序

• 环形电阻
• • *概念*
  • *特点*
• 共阴极数码管
• • *概念*
• 随机数字程序

本篇文章将会手动搭建一个电路，使用到的硬件主要有面包板一个、若干杜邦线、UNO开发板一个、按键开关一个、一个200-500欧姆的电阻、共阴极数码管一个
由于对即将要使用的环形电阻和共阴极数码管的结构不太清晰，就去查了一下，具体如正文所示。

环形电阻

概念

环形电阻是一种环形结构的电阻器，它通常是将电阻材料以环形的方式绕制在一个绝缘的环形骨架上，两端引出电极，形成一个具有一定电阻值的电子元件。它在一些需要高精度、高稳定性或特定的功率处理能力的情况下能起到很大的作用。

特点

① 高精度：环形电阻的误差范围比较小，可以用于精密测量仪器、传感器校准电路等仪器。
② 高稳定性：环形电阻在不同的环境条件下能够保持较为稳定的电阻特性，因此它们可以长期在各种复杂环境中稳定工作，减少因环境因素导致的电阻值变化而引起的电路性能波动。
③ 功率承受能力高：环形电阻可以设计为能够承受相对较高的功率，不会因为电流通过时产生的热量而迅速失效或电阻值发生较大偏差。在电源电路、功率放大器等大电流、高功率的场景很有优势。
③ 低电感：环形电阻的电感特性通常较低，相比于一些长条形或其他形状的电阻，它受到高频信号的影响相对较小，能够应用在高频的电路中。

但在我使用过程中，也能够明显感觉到缺点：环形电阻体型很小，并且颜色色差小，即使打光在上面也依旧难以辨认，导致在判断它的大小时非常困难，对于这一点，我们应当使用万用表来更便捷地测定电阻值。
电阻值对应表

共阴极数码管

概念

共阴极数码管是一种七段数码显示器件，它由七个（LED）组成，这些 LED 被排列成一个数字 “8” 的形状，通过点亮不同组合的段来显示数字 0-9 和一些字母及符号。其内部结构是将所有的发光二极管的阴极连接在一起，形成一个公共阴极，当真值为1时，数码管点亮；真值为0时，数码管不亮。

在实际使用时，只要记住数码管的那个引脚连接了开发板上的哪个引脚，再对开发板上的引脚进行操作即可。

随机数字程序

电路图纸：

电路搭建完成

由于没有面包跳线，导致接完线后整个电路的构造比较混乱，还没学习更高级的连线方式，因此电路的连接可能也显得比较臃肿，以后学得深了应该就会明白怎么优化。

源代码

void setup() {
  // 将引脚 2 设为上拉输入模式
  pinMode(2, INPUT_PULLUP);
  // 初始化串口通信，波特率为 9600
  Serial.begin(9600);
  int pinNumber = 3;
  // 将引脚 3 到 9 设为输出模式
  while(pinNumber <= 9){
    pinMode(pinNumber, OUTPUT);
    pinNumber = pinNumber + 1;
  }
  // 用模拟引脚 A0 的模拟值作为随机数种子
  randomSeed(analogRead(A0));
}

void loop() {
  int myNumber;
  // 若引脚 2(按下按钮)
  if(!digitalRead(2)){
    // 调用 getRandomNumber 函数获取随机数
    myNumber = getRandomNumber(0, 10);
  }
  // 调用 displayNumber 函数显示数字
  displayNumber(myNumber);
}

// 获取随机数的函数，范围在 minNumber 到 maxNumber 之间
int getRandomNumber(int minNumber, int maxNumber){
  int randomNumber;
  int i = 0; // 初始化循环计数器 i
  // 循环 5 次
  while(i < 5){
    i = i + 1;
    randomNumber = random(minNumber,maxNumber);
    // 调用 displayNumber 函数显示生成的随机数
    displayNumber(randomNumber);
    // 延迟 100 毫秒
    delay(100);
    // 调用 displayClear 函数清除显示
    displayClear();
    // 再延迟 100 毫秒
    delay(100);

    // 打印当前循环次数
    Serial.print("i = ");
    Serial.println(i);
    // 打印生成的随机数
    Serial.print("randomNumber = ");
    Serial.println(randomNumber);
    Serial.println("");    
  }
  // 返回最后生成的随机数
  return randomNumber;
}

// 根据输入的数字显示相应数字的函数
void displayNumber(int ledNumber){
  switch(ledNumber){
    case 1:  // 显示 1
      digitalWrite(4, HIGH);
      digitalWrite(7, HIGH); 
      break;   
    case 2:  // 显示 2
      digitalWrite(3, HIGH);
      digitalWrite(4, HIGH); 
      digitalWrite(5, HIGH); 
      digitalWrite(8, HIGH); 
      digitalWrite(9, HIGH); 
      break;   
    case 3:   // 显示 3
      digitalWrite(3, HIGH);
      digitalWrite(4, HIGH); 
      digitalWrite(5, HIGH); 
      digitalWrite(7, HIGH); 
      digitalWrite(8, HIGH); 
      break;   
    case 4:  // 显示 4
      digitalWrite(4, HIGH); 
      digitalWrite(5, HIGH); 
      digitalWrite(6, HIGH); 
      digitalWrite(7, HIGH); 
      break;  
    case 5:  // 显示 5
      digitalWrite(3, HIGH);
      digitalWrite(5, HIGH); 
      digitalWrite(6, HIGH); 
      digitalWrite(7, HIGH); 
      digitalWrite(8, HIGH); 
      break;
    case 6:  // 显示 6
      digitalWrite(3, HIGH);
      digitalWrite(5, HIGH); 
      digitalWrite(6, HIGH); 
      digitalWrite(7, HIGH); 
      digitalWrite(8, HIGH); 
      digitalWrite(9, HIGH); 
      break;    
    case 7:  // 显示 7
      digitalWrite(3, HIGH);
      digitalWrite(4, HIGH); 
      digitalWrite(7, HIGH);  
      break;
    case 8:  // 显示 8
      digitalWrite(3, HIGH);
      digitalWrite(4, HIGH);
      digitalWrite(5, HIGH); 
      digitalWrite(6, HIGH); 
      digitalWrite(7, HIGH); 
      digitalWrite(8, HIGH); 
      digitalWrite(9, HIGH); 
      break;
    case 9:  // 显示 9
      digitalWrite(3, HIGH);
      digitalWrite(4, HIGH);
      digitalWrite(5, HIGH); 
      digitalWrite(6, HIGH); 
      digitalWrite(7, HIGH); 
      digitalWrite(8, HIGH); 
      break;
    case 0:  // 显示 0
      digitalWrite(3, HIGH);
      digitalWrite(4, HIGH);
      digitalWrite(6, HIGH); 
      digitalWrite(7, HIGH); 
      digitalWrite(8, HIGH); 
      digitalWrite(9, HIGH); 
      break;
    default: // 显示默认情况
        digitalWrite(4, HIGH); 
        digitalWrite(5, HIGH); 
        digitalWrite(7, HIGH); 
        digitalWrite(8, HIGH);  
        digitalWrite(9, HIGH);   
    }
}

// 清除数码管显示的函数，将所有相关引脚置为低电平
void displayClear(){
  digitalWrite(3, LOW);
  digitalWrite(4, LOW);
  digitalWrite(5, LOW); 
  digitalWrite(6, LOW); 
  digitalWrite(7, LOW); 
  digitalWrite(8, LOW); 
  digitalWrite(9, LOW); 
}

从结果上看，当点击按钮的时候，数码管将连续变换五个数字，并且停留在最后一个数字，直至下一次点击。写代码的时候注意，digitalWrite()所控制的引脚应当与连接的具体电路相吻合，否则无法实现相同效果。