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1.所需要的材料

2.实验的步骤

3.解释代码

​编辑

4.对代码的改进

5.扩展

6.作业

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1.所需要的材料

物品	数量
Arduino Uno控制器	1
LED小灯	5
220Ω电阻	5
10kΩ电阻	1
面包版	1
按钮	1
连接线若干	19

2.实验的步骤

• 先如图所示连接（不要连错了）

• 使用Arduino IDE输入此段代码（未改进状态）

  const int redLed = 2;
   const int yellowLed = 3;
   const int whiteLed = 4;
   const int blueLed = 5;
   const int greenLed = 6;
   const int askButton = 12;
   
   int askButtonState = 0;
   int awnser = 0;
   void setup() {
   
   pinMode(redLed, OUTPUT);
   pinMode(yellowLed, OUTPUT);
   pinMode(whiteLed, OUTPUT);
   pinMode(blueLed, OUTPUT);
   pinMode(greenLed, OUTPUT);
   pinMode(askButton, INPUT);
  }
   void loop() {
   
   askButtonState = digitalRead(askButton);
   if (askButtonState == HIGH) {
   digitalWrite(redLed, LOW);  
   digitalWrite(yellowLed, LOW);
   digitalWrite(whiteLed, LOW);
   digitalWrite(blueLed, LOW);
   digitalWrite(greenLed, LOW);
   delay(100);
   awnser = random(5);
   switch (awnser) {
   case 0: 
   digitalWrite(greenLed, LOW);
   digitalWrite(yellowLed, LOW);
   digitalWrite(whiteLed, LOW);
   digitalWrite(blueLed, LOW);
   digitalWrite(redLed, HIGH);
   delay(1000);
   break;
   case 1: 
   digitalWrite(redLed, LOW);
   digitalWrite(whiteLed, LOW);
   digitalWrite(blueLed, LOW);
   digitalWrite(greenLed, LOW);
   digitalWrite(yellowLed, HIGH);
   delay(1000);
   break;
  case 2: 
   digitalWrite(redLed, LOW);
   digitalWrite(yellowLed, LOW);
   digitalWrite(blueLed, LOW);
   digitalWrite(greenLed, LOW);
   digitalWrite(whiteLed, HIGH);
   delay(1000);
   break;
   case 3: // 
   digitalWrite(redLed, LOW);
   digitalWrite(whiteLed, LOW);
   digitalWrite(yellowLed, LOW);
   digitalWrite(greenLed, LOW);
   digitalWrite(blueLed, HIGH);
   delay(1000);
   break;
   case 4: 
   digitalWrite(redLed, LOW);
   digitalWrite(whiteLed, LOW);
   digitalWrite(blueLed, LOW);
   digitalWrite(yellowLed, LOW);
   digitalWrite(greenLed, HIGH);
   delay(1000);
   break;
   }
   }
   }

  3.解释代码

const int redLed = 2;    // 红色LED接2号引脚
const int yellowLed = 3; // 黄色LED接3号引脚
const int whiteLed = 4;  // 白色LED接4号引脚
const int blueLed = 5;   // 蓝色LED接5号引脚
const int greenLed = 6;  // 绿色LED接6号引脚
const int askButton = 12;// 按钮接12号引脚

• const int：表示「定义一个不会变的整数」（比如 LED 接的引脚号固定，不会中途变）

int askButtonState = 0;  // 存储按钮的状态（0=没按，1=按下）
int awnser = 0;         // 存储随机数（0-4），用来决定亮哪盏灯

• int：表示「整数变量」（值可以变）
• askButtonState：专门存按钮的状态（HIGH = 按下，LOW = 没按）
• awnser：专门存随机生成的数字（0 对应红灯、1 对应黄灯...4 对应绿灯）

void setup() {
  pinMode(redLed, OUTPUT);    // 红色LED引脚设为「输出模式」（给灯供电）
  pinMode(yellowLed, OUTPUT); // 黄色LED引脚设为输出模式
  pinMode(whiteLed, OUTPUT);  // 白色LED引脚设为输出模式
  pinMode(blueLed, OUTPUT);   // 蓝色LED引脚设为输出模式
  pinMode(greenLed, OUTPUT);  // 绿色LED引脚设为输出模式

  pinMode(askButton, INPUT);  // 按钮引脚设为「输入模式」（读取按钮是否按下）
}

• void setup()：Arduino 特有的函数，只运行一次（程序启动时初始化用）
• pinMode(引脚, 模式)：设置引脚的作用
  • OUTPUT（输出）：给引脚送电 / 断电，控制 LED 亮灭
  • INPUT（输入）：读取引脚的信号（比如按钮按下时会有高电平信号）

void loop() {
  // 第一步：读取按钮状态，存到 askButtonState 变量里
  askButtonState = digitalRead(askButton);

  // 第二步：判断按钮是否被按下（HIGH=按下）
  if (askButtonState == HIGH) {
    // 按下后先做：所有LED都熄灭（防止多灯同时亮）
    digitalWrite(redLed, LOW);  
    digitalWrite(yellowLed, LOW);
    digitalWrite(whiteLed, LOW);
    digitalWrite(blueLed, LOW);
    digitalWrite(greenLed, LOW);
    delay(100);  // 等待100毫秒（0.1秒），让熄灭更稳定

    // 第三步：生成一个随机数（0、1、2、3、4中的一个），存到 awnser 里
    awnser = random(5);

    // 第四步：根据随机数，决定亮哪盏灯（switch=「分支判断」）
    switch (awnser) {
      case 0:  // 如果随机数是0 → 亮红灯
        digitalWrite(greenLed, LOW);  // 先确保其他灯灭（冗余但保险）
        digitalWrite(yellowLed, LOW);
        digitalWrite(whiteLed, LOW);
        digitalWrite(blueLed, LOW);
        digitalWrite(redLed, HIGH);   // 红灯通电（亮）
        delay(1000);  // 保持亮1秒（1000毫秒）
        break;  // 结束这个分支，不往下执行

      case 1:  // 随机数是1 → 亮黄灯
        digitalWrite(redLed, LOW);
        digitalWrite(whiteLed, LOW);
        digitalWrite(blueLed, LOW);
        digitalWrite(greenLed, LOW);
        digitalWrite(yellowLed, HIGH);
        delay(1000);
        break;

      case 2:  // 随机数是2 → 亮白灯
        digitalWrite(redLed, LOW);
        digitalWrite(yellowLed, LOW);
        digitalWrite(blueLed, LOW);
        digitalWrite(greenLed, LOW);
        digitalWrite(whiteLed, HIGH);
        delay(1000);
        break;

      case 3:  // 随机数是3 → 亮蓝灯
        digitalWrite(redLed, LOW);
        digitalWrite(whiteLed, LOW);
        digitalWrite(yellowLed, LOW);
        digitalWrite(greenLed, LOW);
        digitalWrite(blueLed, HIGH);
        delay(1000);
        break;

      case 4:  // 随机数是4 → 亮绿灯
        digitalWrite(redLed, LOW);
        digitalWrite(whiteLed, LOW);
        digitalWrite(blueLed, LOW);
        digitalWrite(yellowLed, LOW);
        digitalWrite(greenLed, HIGH);
        delay(1000);
        break;
    }
  }
}

• void loop()：Arduino 特有的函数，程序启动后会一直重复执行（循环不停）
• 关键函数解释：
  • digitalRead(引脚)：读取输入引脚的状态（返回 HIGH = 高电平 / 按下，LOW = 低电平 / 没按）

• digitalWrite(引脚, 状态)：控制输出引脚的状态（HIGH = 通电 / 亮，LOW = 断电 / 灭）
• delay(毫秒)：让程序暂停指定时间（比如 delay (1000) 就是停 1 秒）
• random(5)：生成一个 0~4 之间的随机整数（因为括号里是 5，不包含 5 本身）
• switch...case：相当于「选择题」，根据 awnser 的值，执行对应的分支（亮对应的灯）
  • 每个 case 后面的 break 很重要：表示执行完这个分支就退出，不让程序继续往下跑

4.对代码的改进

// 1. 定义LED和按钮引脚（保持原有接线不变）
const int redLed = 2;
const int yellowLed = 3;
const int whiteLed = 4;
const int blueLed = 5;
const int greenLed = 6;
const int askButton = 12;

// 2. 定义变量（新增lastAnswer存储上一次随机数，修复awnser拼写错误）
int askButtonState = 0;
int answer = 0;          // 修正拼写错误（原awnser→answer）
int lastAnswer = -1;     // 存储上一次的随机数（初始值-1，确保第一次能正常生成）
// 新增LED引脚数组，简化后续操作
const int ledPins[] = {redLed, yellowLed, whiteLed, blueLed, greenLed}; // 顺序对应case 0-4

void setup() {
  // 3. 初始化引脚（用循环简化重复代码，不用逐个写pinMode）
  for (int i = 0; i < 5; i++) {
    pinMode(ledPins[i], OUTPUT); // 循环初始化5个LED为输出
  }
  pinMode(askButton, INPUT);     // 按钮为输入

  // 4. 设置随机数种子，让每次上电的随机序列都不同（A0不用接线）
  randomSeed(analogRead(A0));
}

void loop() {
  // 5. 读取按钮状态+防抖处理（避免一次按下多次响应）
  askButtonState = digitalRead(askButton);
  if (askButtonState == HIGH) {
    delay(20); // 防抖延时20毫秒，过滤物理抖动
    // 再次读取确认是真按下（双重验证，防抖更稳）
    if (digitalRead(askButton) != HIGH) {
      return; // 不是真按下，直接返回循环
    }

    // 6. 统一熄灭所有LED（只写一次，简化代码）
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
      digitalWrite(ledPins[i], LOW);
    }
    delay(100); // 稳定熄灭

    
    // 7. 生成随机数（避免连续重复同一灯）
    do {
      answer = random(5); // 生成0-4的随机数
    } while (answer == lastAnswer); // 如果和上一次相同，重新生成
    lastAnswer = answer; // 更新上一次的随机数

    // 8. 简化亮灯逻辑（用数组直接对应，不用switch大量重复代码）
    digitalWrite(ledPins[answer], HIGH); // 点亮随机对应的LED
    delay(1000); // 亮1秒
    digitalWrite(ledPins[answer], LOW);  // 1秒后自动熄灭（解决不灭问题）
  }
}

视频展示

5.扩展

. askButtonState = digitalRead(askButton); if (askButtonState == HIGH) 这两句是干嘛用的

“先去查按钮有没有被按，把结果记在小本子上；然后看小本子，如果记的是‘按下’，就执行后面的亮灯逻辑；如果没按，就啥也不做，回到循环开头再查一次。”

. 解释一下random（）函数

按你要求的范围，随机抽一个整数出来

用法 1：random(最大值) → 抽 0 到「最大值 - 1」的随机数

比如代码里的 random(5)：

用法 2：random(最小值, 最大值) → 抽「最小值」到「最大值 - 1」的随机数

比如 random(1, 6)：

6.作业

根据Arduino 按钮随机LED实验，自行定义一个函数， 优化上代码，进行数据的封装，要求结合DeepSeek或者豆包等 AI工具。

首先需要知道自行定义函数和数据封装是什么

自定义函数	一个函数只干一件事（比如 “按钮读取器” 就只负责判断按钮有没有被按，不管别的）； 用的时候不用关心内部怎么工作（就像用榨汁机不用懂电机原理，按个键就行）； 能减少重复代码（之前写 10 行，现在 1 行调用就搞定）。
数据封装	数据和操作（函数）绑在一起（盒子里既有工具，又有工具用的零件）； 外面的代码不能随便改盒子里的数据（避免误操作，比如不小心把 LED 引脚号改乱）； 想用时只需要 “按规则调用工具”（不用管内部数据怎么放、工具怎么转）。

于是通过豆包有了改进后的以下代码

// 1. 把“LED相关的常量+变量”集中定义（数据集中，为封装做准备）
const int ledPins[] = {2, 3, 4, 5, 6}; // 红、黄、白、蓝、绿
const int BUTTON_PIN = 12;
const int LED_COUNT = 5;
const int LIGHT_DURATION = 1000; // 亮灯时长（毫秒）

// 2. 自定义函数：初始化硬件（把“初始化逻辑”拆出来）
void initHardware() {
  for (int i = 0; i < LED_COUNT; i++) {
    pinMode(ledPins[i], OUTPUT);
    digitalWrite(ledPins[i], LOW); // 初始灭灯
  }
  pinMode(BUTTON_PIN, INPUT);
  randomSeed(analogRead(A0)); // 随机数种子初始化
}

// 3. 自定义函数：读取按钮（防抖逻辑封装在这里）
bool readButtonWithDebounce() {
  int state = digitalRead(BUTTON_PIN);
  if (state == HIGH) {
    delay(20); // 防抖
    if (digitalRead(BUTTON_PIN) == HIGH) {
      return true; // 真按下，返回true
    }
  }
  return false; // 没按下，返回false
}

// 4. 自定义函数：生成不重复的随机数（随机数逻辑封装在这里）
int generateUniqueRandom(int lastNum) {
  int newNum;
  do {
    newNum = random(LED_COUNT);
  } while (newNum == lastNum);
  return newNum; // 返回新的不重复随机数
}

// 5. 自定义函数：LED控制（亮灯、灭灯、反馈逻辑封装在这里）
void controlLED(int ledIndex) {
  // 统一灭灯
  for (int i = 0; i < LED_COUNT; i++) {
    digitalWrite(ledPins[i], LOW);
  }
  delay(100);
  
  
  // 亮灯+自动灭灯
  digitalWrite(ledPins[ledIndex], HIGH);
  delay(LIGHT_DURATION);
  digitalWrite(ledPins[ledIndex], LOW);
}

// 全局变量（只保留必要的，其他数据在函数内定义）
int lastAnswer = -1;

void setup() {
  initHardware(); // 调用自定义函数：初始化硬件
}

void loop() {
  // 调用自定义函数：读按钮（不用关心防抖细节，只看返回值）
  if (readButtonWithDebounce()) {
    // 调用自定义函数：生成随机数（不用关心生成逻辑）
    int currentAnswer = generateUniqueRandom(lastAnswer);
    // 调用自定义函数：控制LED（不用关心亮灭细节）
    controlLED(currentAnswer);
    lastAnswer = currentAnswer;
  }
}

这里是Qx，谢谢观看！！