### 单片机产生随机数的方法详解
在嵌入式系统设计中，有时我们需要单片机生成随机数来实现特定的功能，例如游戏开发中的随机事件、安全应用中的密钥生成等场景。本文将详细介绍单片机产生随机数的两种常见方法，并通过具体的代码示例进行解释。
#### 方法一：定时器直接随机取值
这种方法实际上是利用单片机内部的定时器产生的数值作为“随机”数。具体步骤如下：
1. **初始化定时器**：将定时器设置为某个工作模式（如工作模式1），并配置相关的寄存器（`TMOD`、`TH0`、`TL0`）。
2. **定时器溢出**：当定时器发生溢出时，其计数器的值将被重置，这一过程可以视为一个周期性的事件。
3. **按键触发**：用户通过按键触发随机数生成的过程。按下按键后，读取定时器的当前值作为随机数。
4. **显示结果**：将生成的随机数通过LED或其他设备显示出来。
这种方法的优点在于其实现简单，但缺点也十分明显：生成的数字并非真正意义上的随机数，而是取决于定时器的初始状态以及按键触发的时间点，因此其随机性较低。
#### 方法二：结合定时器与rand()函数实现随机数
第二种方法是利用单片机内部的定时器配合C语言中的`rand()`函数来实现更为随机的数字生成。
1. **定时器初始化**：同样地，首先需要对定时器进行初始化设置，包括选择合适的工作模式、设置初值等。
2. **按键触发**：用户通过按键触发随机数生成的过程。
3. **随机数生成**：当按键被按下时，调用`rand()`函数生成随机数。为了确保每次生成的随机数序列不同，可以使用定时器的累积计数值作为`srand()`函数的种子。
4. **无重复随机数**：如果需要生成一系列不重复的随机数（例如0到9之间的数字），可以在生成每个随机数后将其存入数组，并与之前已生成的随机数进行比较，若发现重复，则重新生成直至得到新的随机数。
这种方法相较于第一种更加接近真正的随机性，且通过适当的算法设计还可以避免生成重复的随机数。
### 代码解析
#### 方法一代码解析
- **定时器配置**：通过设置`TMOD=0x01`选择了定时器0的工作模式1。
- **中断设置**：通过`EA=1; ET0=1; TR0=1;`开启定时器0的中断功能。
- **按键检测与随机数获取**：当按键按下时（`k1==0`），读取定时器的`TL0`和`TH0`寄存器的值作为随机数。
- **显示**：通过改变P2端口输出的不同二进制值（`led[]`数组），在LED显示器上显示两个随机数。
#### 方法二代码解析
- **定时器配置**：选择定时器0的工作模式2，并设置初值为7。
- **外部中断配置**：通过设置`EX0=1; IT0=1;`开启了外部中断0，并采用下降沿触发的方式。
- **按键处理**：当按键被按下时（通过外部中断0触发），调用`rand()`函数生成随机数，并通过数组`n[10]`存储这些随机数。
- **随机数生成与存储**：通过循环判断新生成的随机数是否已经存在于数组中，若存在则重新生成直至得到新的随机数。
通过以上两种方法，我们可以根据不同应用场景的需求灵活选择适合的随机数生成策略。虽然第一种方法实现较为简单，但在需要较高随机性的场合可能无法满足需求；而第二种方法虽然复杂度有所提高，但能够提供更接近真正的随机数，并能有效避免重复。
