Arduino中级教程 项目十三 数字骰（完）

小时候都玩过飞行棋吧，是不是特别喜欢掷骰子，然而我们今天就要通过 Arduino 来 做个数字骰子,或者叫做电子骰子，随便怎么叫，就是这么个意思！

 

所需元件

1× 数字大按钮模块

1× 数码管模块

1× Shiftout 模块

硬件连接

把 LED 模块插到 Shiftout 模块上，插的时候注意引脚一一对应。LED 模块中“D” 所在排连接到 Shiftout 的绿色引脚上，“+”对应红色 VCC，“ -”对应黑色 GND。Input 相应接到UNO的数字口。数字大按钮模块接到数字口2。

输入代码

样例代码 13-1：

//项目十三 – 数字骰子

int latchPin = 8; //数字口 8 连接到 74HC595 芯片的使能引脚

int clockPin = 3; //数字口 3 连接到 74HC595 芯片的时钟引脚

int dataPin = 9; //数字口 9 连接到 74HC595 芯片的数据引脚

int buttonPin = 2; // 按钮连接到数字口 2

//代表数字 0~9

byte Tab[]={ 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0×99,0×92,0×82,0xf8,0×80,0×90};

int number;

long randNumber;

void setup() {

pinMode(latchPin, OUTPUT);

pinMode(dataPin, OUTPUT);

pinMode(clockPin, OUTPUT);

randomSeed(analogRead(0)); //设置一个随机数产生源模拟口 0

}

void loop(){

randNumber = random(10); //产生 0~9 之间的随机数

showNumber(randNumber); //显示该随机数

//一旦有按键按下，显示该数，并保持到松开为止

while(digitalRead(buttonPin) == HIGH){

delay(100);

}

}

//该函数用于数码管显示

void showNumber(int number){

digitalWrite(latchPin, LOW);

shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, Tab[number]);

digitalWrite(latchPin, HIGH);

delay(80);

}

数码管会随机产生0~9 之间的数，每次按下按钮都会是不同的数。

 

硬件分析

Shiftout 模块

Shiftout 模块就是一块 74HC595 芯片。如果要看懂代码，那就需要对 74HC595 芯 片的工作原理有个简单认识。我们很快的看下这块芯片是如何工作的？74HC595 实现了串 行输入转并行输出的功能。

先说下什么是串行与并行。下图可以简单看出串行与并行的区别。串行，是一个一个数 往发，而并行是 8 位数一道往外发的。

74HC595 可以串行进来的数据，让它并行输出。这样的好处是，比如在我们要用到多个 LED，而数字引脚又不够用的时候，用个 74HC595，就可以同时控制多个 LED 了。

那具体如何发数据，发什么数据？就是由data，latch，clock 这三个量决定的。Arduino 提供了一个 shiftOut()函数，使 74HC595 使用起来非常简便。

数码管 模块

数码管 模块其实就是 8 个 LED，每一段都是一个独立的 LED，一共是 8 段。一个 74HC595 芯片输出正好也是 8 位，所以可以用74HC595 的输出正好可以控制一个LED 模块。

代码回顾

前面硬件介绍部分提到了 74HC595 的用法，起到的作用就是能够通过一个数据口并 行输出 8 位,，不会让 LED 占用 8 个数字引脚，当然如果你想接 8 个数字口也是没有问题 的，只是占用的引脚会多一点而已。

也说到了三个比较关键的引脚 latchPin，clockPin，dataPin。所以代码开始定义了 这三个量，以及按钮。

下面就来说下shiftOut()函数怎样用？

shiftOut 函数格式：

shiftOut(dataPin,clockPin,bitOrder,value)

dataPin：输出每一位数据的引脚(int)

clockPin：时钟引脚，当 dataPin 有值时此引脚电平变化(int)

bitOrder：输出位的顺序，最高位优先(MSBFIRST)或最低位优先(LSBFIRST) value: 要移位输出的数据(byte)

注意：

(1) dataPin 和clockPin 要setup()的pinMode()中，设置为 OUTPUT。

(2) shiftOut目前只能输出1 个字节（8位），所以如果输出值大于255 需要分两步。 相关参考资料:

http://wiki.dfrobot.com.cn/index.php/ShiftOut()

http://arduino.cc/en/Reference/ShiftOut

http://arduino.cc/en/Tutorial/ShiftOut

代码中，我们可以看出输出位的顺序是最高位优先的，Tab[number]就是输出的数据。 shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, Tab[number]);

 

那我们看下 Tab[number]里面是些什么？

byte Tab[]={ 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0×99,0×92,0×82,0xf8,0×80,0×90};

是不是看的一头雾水，什么又是 c0，又是 f9 的，这都是些什么东西？我们只要说一 个，之后的就全明白了。

0xc0 这些是 16 进制表达方式，我们日常生活接触比较多的是 10 进制，也就是 0~9 的表现形式。16 进制是由 0~9，A~F 组成。0~9 对应 0~9；A~F 对应 10~15。

你可能说还是不太明白，没关系，打开电脑自带的计算器，设置成“程序员”模式。选 择“十六进制”，输入“c0”，点击“二进制”。此时，“c0”就变为了“11000000”。

你会说还是没和 LED 灯对上号啊？不要急，接着往下。

看出点名堂了吗？细心的朋友应该可以看出，出来的 8 位数正好是和 LED模块上的8 个 LED 对应的。这里“0”为点亮，“1”为熄灭。这是由于这个是共阴数码管，低电平的 时候才能被点亮。这里就多做说明。其他的数字应该也能按照相同的方法推算出来。

现在我们知道了0~9的数字是如何显示的，既然需要做数字骰子,还有一个重要的一步， 如何随机产生0~9 之间的数字呢？Arduino提供了个好用的函数random()。

random（max）

random（）可生成随机数，生成[0，max-1]范围内的随机数。max 是最大值。

random(10)；// 生成 0~9 之间的数

randomSeed()函数是用来设置随机种子的，我们这里就接到了模拟口 0。

randomSeed(analogRead(0));

趣味练习

LED 模块还有其他的玩儿，比如可以结合我们前面的红外接收管，做个红外遥控数码 管，在数码管上显示你在红外遥控器上按下的数字。没事儿玩儿猜数字游戏也不错啊~

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