Keil C51 中产生随机数的方法

在Keil C51开发环境中，生成随机数是嵌入式系统编程中常见的需求，尤其在游戏、加密算法、测试工具等领域。本文将详细介绍在Keil C51中如何使用标准库函数`rand()`和`srand()`来生成随机数，并通过实例代码进行演示。 ### 1. 使用`rand()`与`srand()` `rand()`函数是C标准库中的一个伪随机数生成器，其原型定义在`<stdlib.h>`头文件中。`rand()`函数返回一个范围在0到RAND_MAX之间的整数（RAND_MAX常量通常定义为32767）。然而，`rand()`函数生成的序列实际上是可预测的，因为它依赖于一个初始种子值。为了确保每次程序运行时都能得到不同的随机数序列，我们通常会使用`srand()`函数来设置这个种子。 #### `srand()`函数 `srand()`函数的原型同样位于`<stdlib.h>`中，它接受一个整型参数作为种子，用于初始化`rand()`函数的随机数生成器。同`rand()`不同的是，`srand()`没有返回值。一旦调用了`srand()`函数，之后的每一次`rand()`调用都会基于这个种子生成新的随机数序列。 #### 示例代码 以下代码展示了如何使用`srand()`和`rand()`生成随机数： ```c #include <stdlib.h> #include <stdio.h> void tst_srand(void) { int i = 0; int r = 279165921; srand(56); // 设置随机数种子 for (i = 0; i < 10; i++) { printf("I=%d, RAND=%d\n", i, rand()); } } ``` 在这个例子中，我们首先调用`srand()`函数设置了一个固定的种子值56，然后在循环中连续调用`rand()`函数10次，打印出每次生成的随机数。 ### 2. 利用硬件时钟作为种子 虽然使用固定数值作为`srand()`函数的参数可以方便地进行测试和调试，但在实际应用中，我们往往需要一个更随机的种子来源。一个常见的做法是利用微控制器的硬件时钟作为随机种子。这种方法可以确保每次程序启动时，都有一个不同的种子值，从而产生不同的随机数序列。 以下是一个使用硬件时钟作为随机种子的例子： ```c void main(void) { unsigned TH0, TL0; TH0 = _crol_(0x18, 1); // 高8位时钟计数器 TL0 = _cror_(0xE0, 1); // 低8位时钟计数器 srand((TH0 << 8) | TL0); // 将高8位和低8位组合起来作为种子 int i = rand(); // 生成随机数 } ``` 在这个示例中，我们使用了Keil C51特有的`_crol_`和`_cror_`旋转指令来读取微控制器的时钟计数器，然后将高8位和低8位组合成一个16位的整数，用作`srand()`函数的参数。 ### 结论 在Keil C51中生成随机数可以通过调用`rand()`和`srand()`函数实现，其中`srand()`用于初始化随机数生成器的种子，而`rand()`则生成实际的随机数。为了提高随机性的质量，可以考虑使用硬件时钟等物理量作为种子来源，从而避免每次程序运行时都产生相同的随机数序列。