发布时间 : 星期六 文章北邮数电实验报告（猜数字） - 图文更新完毕开始阅读
题目:简易猜数字游戏机的设计与实现
姓名 学院 专业 班级 学号 班内序号
一、 设计课题的任务要求
基本要求：
1、 游戏规则：通常由两个人玩，一方出数字，另一方猜。出数字的人要想好一个没有 重复数字的 4 位数，不能让猜的人知道。
2、 数字设置：通过 4*4 键盘进行 4 位数字输入,在数码管（DISP0~DISP3）上显示当前 所输入的数字。通过设置确定键（BTN1 键）进行锁定，此时数码管上的数值消失， 同时用点阵开始倒计时，即：初始状态点阵全亮，然后从右下角开始，由右到左、 由下到上逐点逐排依次熄灭，间隔时间为 1s，共计 64s。
3、 猜数字：可以通过 4*4 键盘进行 4 位数字输入进行猜数字，且每输入一位数字在数码管（DISP0~DISP3）上显示当前所输入的数字，按确定键（BTN2 键）进行确认，此时要根据输入的这组数字给出几 A 几 B，其中：? A前面的数字表示位置正确的数的个数，用DISP5显示? B前的数字表示数字正确而位置不对的数的个数，用DISP4显示? 如正确答案为 2134，而猜的人猜 5314，则是 1A2B，其中有一个4的位置对了，记为1A，而1和3这三个数字对了，而位置没对，因此记为 2B，合起来就是 1A2B ? 接着猜的人再根据出题者的几A几B继续猜，直到猜中（即 4A0B）为止。
4、若数字正确则显示猜数字成功，点阵显示“?”笑脸；若输入数字错误系统仍然处于猜数字状态，点阵显示“X”，并用蜂鸣器或 led 闪烁报警。
5、若到点阵全灭时(64s 结束)仍未猜出正确数字，游戏失败，点阵显示“囧”。 6、设置游戏机开关。
提高要求：
1、若数字正确则显示猜数字成功，用蜂鸣器播放一段乐曲。 2、随机产生数字，并不在数码管上显示，进行猜数字游戏，用点阵进行 128s 计时，即点阵轮询熄灭两次，其他要求同基本功能 3、4 和 5。
3、自拟其他功能。
二、 系统设计
设计思路：首先是状态机的设定，设定了5个状态，分别是idle、s1、s2、s3和over。idle是空白的等待状态，s1是输入要猜的数字状态，在s2状态输入猜的数字，确定后进入s3状态，没猜对会检测还有没有时间，有时间会回到s2状态，没时间会留在over状态，猜对了也会留在over状态，在s2状态发现没时间后会进入over状态。详情可见状态框图。分频器选择了1Hz和1000Hz，1Hz是点阵倒计时的频率，1000Hz是点阵、矩阵键盘、数码管、按键的扫描频率。点阵倒计时上选择对count_down（倒计时）进行求余和除法运算，求余可以对点阵的每一行进行每次灭一个灯的行为，除法可以确定点阵亮的行数。在输入数字时进行与前面输入数字的比较，如果发现数字出现重复的情况则不输入数字，直到输入不同的数字为止。
状态框图：
idle
st=1
st=1
tf=0&tm=0
ms1=1 tm=1 done=1
ms2=1 S3
总体框图： 开始游戏st
输入数字
确认数字ms1 猜数字 没有 有 确认数字ms2
不对，显示X
猜对了？
对
赢了
S2 游戏结束，显示囧 还有时间？ 游戏结束，显示笑脸 三、 仿真波形及波形分析
为了方便仿真，在程序中加入了分辨当前所在状态的信号ld_out，idle状态时，ld_out为1000，s1时ld_out为0100，s2时为0010，s3为0001。
复位 游戏开始 确认输入的数字确认猜的数字 复位
idle状态 s1状态 s2状态 s3状态 idle状态
四、 源程序
部分代码分析：
分频器：
variable count3:integer:=0; variable count4:integer:=0; if clk'event and clk='1' then
if count4=12499 then
clk_scan<=not clk_scan; count4:=0; if count3=12499999 then
clk_tm<=not clk_tm; count3:=0; else count3:=count3+1; end if;
begin
else count3:=count3+1; count4:=count4+1; end if;
end if;
count3为1Hz的频率，是点阵倒计时的频率；count4为1kHz的频率，是点阵、按键、数码管、矩阵键盘的扫描频率。
状态转移：
begin
next_state<=state;
if res='1' then next_state<=idle; else
case state is
when idle =>
if st='1' then next_state<=s1;