猜数字vhdl设计数字电路实验报告

1、数字电路实验报告猜数字学院：班级：姓名： 学号：实验组号：一.实验要求【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（DISP0DISP3）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（DISP0DISP3）上显

2、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：l A前面的数字表示位置正确的数的个数，用DISP5显示l 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l 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 1A2Bl 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、

3、 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。【实验所用仪器及元器件】 1.计算机 2.数字系统与逻辑设计实验开发板【实验软件】Quartus 【资源利用】二、 程序设计1、 程序流程图开始初始化开始游戏？设置数字猜测猜数字，点阵倒计时确认数字?A?B计时结束?正确？重新开始？结束是否是否否显示笑脸是是显示囧否否是2、 逻辑框图蜂鸣器模块点阵模块数码管模块分频模块状态机CLK键盘模块3、 MDS图Idle初始化S1设置数字S3？A？BS2猜数字Over结束st=1rs=1rs=1reset=1ms1=1ms2=1done=1tm=1tf=0tm

4、=0st=1rs=1三、程序分析1、 引脚注释clk时钟st游戏开始scan_out3.0键盘的行扫描输出信号key_row3.0键盘的列输入信号ms1输入确认键ms2猜数字rs 复位bee_out蜂鸣器输出ld_out状态指示灯seg_out 数码管显示cat_out数码管排列显示led_row_out点阵行显示led_col_out点阵列显示2、 键盘数字data0=1111110;-0data1=0110000;-1data2=1101101;-2data3=1111001;-3data4=0110011;-4data5=1011011;-5data6=1011111;-6data7=1

5、110000;-7data8=1111111;-8data9=1111011;-93、 状态设置程序设置程序状态当st=1时，游戏开始当ms=1时，确认输入数字，可以猜数字当ms=1时，将输入猜测的数字与原始数字做对比，计算A,B当rs=1时，程序复位清零P1:PROCESS(st,ms1,ms2,rs,tm,done,state,clk_tm) VARIABLE count_anyway:INTEGER RANGE 0 TO 2:=0; BEGINnext_state=state;IF rs=1 THEN next_state IF st=1 THEN next_state=s1;-游戏开始

6、 ELSE next_state IF ms1=1 THEN确认输入数字next_state=s2; ELSE next_state IF ms2=1 THEN -开始猜数字next_state=s3; ELSIF tm=1 THENnext_state=over;ELSE next_stateIF done=1 THEN 判断完成，数字对比结束next_state=over; ELSE next_stateIF st=1 THEN next_state=idle;-游戏开始，初始化ELSIF tf=0 THEN IF tm=0 THENnext_state=s2;ELSE next_stat

7、e=over;END IF;ELSE next_statenext_state=idle;-其他，程序置0END CASE;END IF;END PROCESS p1;4、 分频器将50MHz的时钟频率分成1KHzP2:PROCESS(clk) -fenpingVARIABLE count3:INTEGER:=0;VARIABLE count4:INTEGER:=0;BEGINIF clkevent AND clk=1 THENIF count4=24999 THENclk_scan=NOT clk_scan; count4:=0;IF count3=24999999 THEN clk_tm=

8、NOT clk_tm; count3:=0;ELSE count3:=count3+1;END IF;ELSE count3:=count3+1; count4:=count4+1;END IF;END IF;END PROCESS p2;5、 点阵计数64s倒计时，在点阵显示，判断当tf=1时，led赋值为2，显示2号点阵，即为笑脸，游戏通过，当计时结束，count_clear=1，led赋值4，tm,赋值0，显示为空，当bee=1时，蜂鸣器响，提示猜测错误P3:PROCESS(clk_tm,count_clear,tf,bee) -count downBEGINIF tf=1 THENle

9、d=2;ELSIF count_clear=1 THENcount_down=0; led=4; tm=0;ELSIF bee=1 THENled=3;ELSIF state=s2 THENIF clk_tmevent AND clk_tm=1 THENIF count_down=64 THEN tm=1; count_down=0; led=1; ELSE count_down=count_down+1; ledCASE cat ISWHEN 111110 = cat=011111;seg cat=101111;seg cat=110111;seg cat=111011;seg cat=11

10、1101;seg cat=111110;seg cat=011111;segCASE cat ISWHEN 111110 = cat=011111;seg cat=101111;seg cat=110111;seg cat=111011;seg cat=111101;seg cat=111110;seg cat=011111;segCASE cat ISWHEN 111110 = cat=011111;seg cat=101111;seg cat=110111;seg cat=111011;seg cat=111101;seg cat=111110;seg cat=011111;segCASE

11、 cat ISWHEN 111110 = cat=011111;seg cat=101111;seg cat=110111;seg cat=111011;seg cat=111101;seg cat=111110;seg cat=011111;segCASE cat ISWHEN 111110 = cat=011111;seg cat=101111;seg cat=110111;seg cat=111011;seg cat=111101;seg cat=111110;seg cat=011111;segNULL;END CASE;cat_out=cat; seg_out scan scan s

12、can scan scan=0111;END CASE;scan_out seg_a seg_a seg_a seg_a seg_a seg_a seg_b seg_b seg_b seg_b seg_b seg_bx1=0000000; x2=0000000; x3=0000000; x4=0000000;y1=0000000; y2=0000000; y3=0000000; y4=0000000; num_a=0; num_b=0; tf=0; key1=0000000; key2=0000000;count1:=0; count2:=0; count5:=0; count6:=0; do

13、ne=0;count_clear=1; beecount_clearCASE scan IS WHEN 0111 = key1 key1 key1 key1 NULL;END CASE;WHEN 1011 =CASE scan IS WHEN 0111 = key1 key1 key1 key1 NULL;END CASE;WHEN 1101 =CASE scan IS WHEN 1011 = key1 key1 NULL;END CASE;WHEN OTHERS = NULL;END CASE;CASE count1 ISWHEN 0 = IF key1 /= x4 THEN x1IF ke

14、y1 /= x1 THEN x2 IF key1 /= x2 THEN x3 IF key1 /= x3 THEN x4 NULL;END CASE;WHEN s2 =beeCASE scan IS WHEN 0111 = key2 key2 key2 key2 NULL;END CASE;WHEN 1011 =CASE scan IS WHEN 0111 = key2 key2 key2 key2 NULL;END CASE;WHEN 1101 =CASE scan IS WHEN 1011 = key2 key2 NULL;END CASE;WHEN OTHERS = NULL;END C

15、ASE;CASE count2 ISWHEN 0 = IF key2 /= y4 THEN y1IF key2 /= y1 THEN y2 IF key2 /= y2 THEN y3 IF key2 /= y3 THEN y4 NULL;END CASE;WHEN s3=count5:=0; count6:=0;IF x1=y1 THEN count5:=count5+1;ELSIF x1=y2 THEN count6:=count6+1;ELSIF x1=y3 THEN count6:=count6+1;ELSIF x1=y4 THEN count6:=count6+1;ELSE NULL;

16、END IF;IF x2=y2 THEN count5:=count5+1;ELSIF x2=y1 THEN count6:=count6+1;ELSIF x2=y3 THEN count6:=count6+1;ELSIF x2=y4 THEN count6:=count6+1;ELSE NULL;END IF;IF x3=y3 THEN count5:=count5+1;ELSIF x3=y1 THEN count6:=count6+1;ELSIF x3=y2 THEN count6:=count6+1;ELSIF x3=y4 THEN count6:=count6+1;ELSE NULL;

17、END IF;IF x4=y4 THEN count5:=count5+1;ELSIF x4=y1 THEN count6:=count6+1;ELSIF x4=y2 THEN count6:=count6+1;ELSIF x4=y3 THEN count6:=count6+1;ELSE NULL;END IF;IF count5=4 THEN tf=1; bee=0;ELSE tf=0; bee=1;END IF;num_a=count5; num_b=count6; If count11=1000 THENdonedone=0; count5:=0; count6:=0; count2:=

18、0;IF tf=0 THEN key2=0000000;y1=0000000; y2=0000000; y3=0000000; y4 NULL;END CASE;END IF;END PROCESS p7;10、 状态指示灯P8：PROCESS(clk_scan)BEGINIF clk_scanevent AND clk_scan=1 THENCASE state ISWHEN idle = ld_outld_outld_outld_out ld_outld_out=0000;-系统故障END CASE;state led_row=01111111;led_col led_row=101111

19、11;led_col led_row=11011111;led_col led_row=11101111;led_col led_row=11110111;led_col led_row=11111011;led_col led_row=11111101;led_col led_row=11111110;led_col led_row=01111111;led_col led_row=01111111;led_col led_row=10111111;led_col led_row=11011111;led_col led_row=11101111;led_col led_row=111101

20、11;led_col led_row=11111011;led_col led_row=11111101;led_col led_row=11111110;led_col led_row=01111111;led_col led_row=01111111;led_col led_row=10111111;led_col led_row=11011111;led_col led_row=11101111;led_col led_row=11110111;led_col led_row=11111011;led_col led_row=11111101;led_col led_row=111111

21、10;led_col led_row=01111111;led_col led_row=01111111;led_col led_row=10111111;led_col led_row=11011111;led_col led_row=11101111;led_col led_row=11110111;led_col led_row=11111011;led_col led_row=11111101;led_col led_row=11111110;led_col led_row=01111111;led_colCASE led_row ISWHEN 10111111 = led_row=0

22、1111111;led_col led_row=10111111;led_col led_row=11011111;led_col led_row=11101111;led_col led_row=11110111;led_col led_row=11111011;led_col led_row=11111101;led_col led_row=11111110;led_col led_row=01111111;led_colCASE led_row ISWHEN 10111111 = led_row=01111111;led_col led_row=10111111;led_col led_

23、row=11011111;led_col led_row=11101111;led_col led_row=11110111;led_col led_row=11111011;led_col led_row=11111101;led_col led_row=11111110;led_col led_row=01111111;led_colCASE led_row ISWHEN 10111111 = led_row=01111111;led_col led_row=10111111;led_col led_row=11011111;led_col led_row=11101111;led_col

24、 led_row=11110111;led_col led_row=11111011;led_col led_row=11111101;led_col led_row=11111110;led_col led_row=01111111;led_colCASE led_row ISWHEN 10111111 = led_row=01111111;led_col led_row=10111111;led_col led_row=11011111;led_col led_row=11101111;led_col led_row=11110111;led_col led_row=11111011;led_col led_row=11111101;led_col led_row=11111110;led_col led_row=01111111;led_colCA