用AVR單片機產生隨機數

， 星星燈
源程序:SLAVR737.ASM
用AVR單片機8位數據產生隨機數,由PORTA 口及PORTC 口輸出隨機數,在8X8 LED上顯示,硬件接線電路見“7.3.8按鈕猜數”。隨機數的種子由程序設定(也可外接開關設定),啟動種子后,由移位寄存器以互斥的異或邏輯組合返回循環產生。
.include"8515def.inc"
rjmp RESET
.def temp =r16 ;暫存器
.def temp1 =r17 ;暫存器1
.def udata =r21 ;存隨機數送A口
.def ddata =r22 ;存隨機數送C口
.cseg
.org 0x10
RESET: ldi temp,high(RAMEND);設堆棧指針
out SPH,temp
ldi temp,low(RAMEND)
out SPL,temp

ldi temp,0xff ;設A口、C口為輸出
out ddra,temp ;送方向寄存器A
out ddrc,temp ;送方向寄存器C
start: wdr ;關看門狗
ldi udata,0x6a ; 設置隨機數初值
ldi ddata,0x3c ;
startp: out porta,udata ;輸出到A口
out portc,ddata ;輸出到C口
ldi temp,0x80 ;設延時常數
rcall delay ;調用延時子程序
rcall randm ;調用十六位隨機數子程序
rjmp startp
delay: ; 通用延時子程序 從略
....
16位移位產生隨機數原理圖
8～16位移位寄存器產生隨機數循環組合
位 數 循環輸入組合 S=2＾n-1 Qn XOR Qm
8 Q2 ⊕ Q3 ⊕ Q4 ⊕ Q8 (現程序按鈕猜數采用8位數)
9 Q5 ⊕ Q9
10 Q7 ⊕ Q10
11 Q9 ⊕ Q11
12 Q2 ⊕ Q10 ⊕ Q11 ⊕ Q12
13 Q1 ⊕ Q11 ⊕ Q12 ⊕ Q13
14 Q2 ⊕ Q12 ⊕ Q13 ⊕ Q14
15 Q14 ⊕ Q15
16 Q4 ⊕ Q13 ⊕ Q15 ⊕ Q16

randm: ;產生十六位隨機數子程序
MOV temp,udata ;產生A口隨機數
MOV temp1,udata ;
rol temp ;通過進位位左循環移位
eor temp1,temp ;異或
rol temp ; 通過進位位左循環移位
rol temp ; 通過進位位左循環移位
eor temp1,temp ;異或
MOV temp,ddata ; 產生C口隨機數
swap temp ; 通過進位位左循環移位
eor temp,temp1 ;異或通過進位位左循環移位
rol temp ; 通過進位位左循環移位
rol ddata ; 通過進位位左循環移位
rol udata ; 通過進位位左循環移位
ret ;子程序返回
7.3.8 按鈕猜數程序
源程序:SLAVR738.ASM
許多場合如按鈕猜數(電腦搖獎,電腦選出幸運號),游戲開始按鈕等待一個不規則且不定序的數據產生,即須要隨機數發生器。隨機數的種子由程序設定(也可外接開關設定),啟動種子后,由移位寄存器以互斥的異或邏輯組合返回循環產生。產生隨機數的原理圖如下:
16位移位產生隨機數原理圖
8～16位移位寄存器產生隨機數循環組合
位 數 循環輸入組合 S=2＾n-1 Qn XOR Qm
8 Q2 ⊕ Q3 ⊕ Q4 ⊕ Q8 (現程序按鈕猜數采用8位數)
9 Q5 ⊕ Q9
10 Q7 ⊕ Q10
11 Q9 ⊕ Q11
12 Q2 ⊕ Q10 ⊕ Q11 ⊕ Q12
13 Q1 ⊕ Q11 ⊕ Q12 ⊕ Q13
14 Q2 ⊕ Q12 ⊕ Q13 ⊕ Q14
15 Q14 ⊕ Q15
16 Q4 ⊕ Q13 ⊕ Q15 ⊕ Q16

以8X8 LED陣列,開機時為了避免被使用者預測出壓按時間對應隨機數的變化值,故LED字幕以廣告動畫畫面顯示,并令隨機數隨著變化使無法預測隨機數起始值,廣告動畫面共有四張,每張有8位數據。見”org dpfstb”;

由按鈕(PD1)按下,AVR用8位數據產生隨機數,由PORTA 口及PORTC 口輸出隨機數,在8X8 LED上顯示好玩的真實的按鈕猜數。
.include "8515def.inc"
.def peed =r16
.def dspn =r17 ;存顯示初始動畫次數
.def temp2 =r18
.def temp1 =r19
.def temp =r20
.def scndp =r21
.def cnt =r22
.def rdata =r23 ;存隨機種子數
.def rdata9 =r24
.equ dpfstb =0x01e0 ;大小矩形圖表首址
.equ randtb =0x0210 ;隨機數種子表首址
.equ numbertb=0x0240 ;0-9數字表首址
.org $0000
rjmp RESET ;Reset Handle
.cseg
.org $0010
RESET: ldi peed,high(RAMEND) ;設置堆棧$25F,見器件配置文件"8515def.inc"
out SPH,peed
ldi peed,low(RAMEND)
out SPL,peed
ldi peed,0xff ;對口初始化,
out ddra,peed ;設A口為輸出
out ddrc,peed ;設C口為輸出
ldi peed,0xfd ;PD1作輸入,且接內部上拉電阻
out ddrd,peed ;PD1為輸入,其余為輸出
ldi peed,0xff ;關D口
out portd,peed
ldi peed,0x13 ;顯示畫面次數
start: ldi dspn,0x06 ;顯示初始動畫
ldi zh,high(dpfstb*2)
ldi zl,low(dpfstb*2)
dspfm: rcall ldtb8 ;調用程序區數送到內存RAM
ldi temp2,0xa0 ;顯示動畫面次數
dspfm1: rcall scan1 ;調用從內存取數顯示一次
sbis pind,01 ;I/O口的位被置位跳行,檢測到PD1按下否
rjmp getseed ; 檢測到PD1按下轉
dec temp2 ;-1
brne dspfm1 ;不為0轉
dec dspn ; 初始畫面次數-1
brne dspfm ; 不為0轉
rjmp start ;轉到顯示初始動畫
getseed:inc temp ;+`1,根據PD1按下的時間,選擇隨機數種子
sbis pind,01 ; I/O口的位被置位跳行,檢測到PD1按下否
rjmp getseed ; 檢測到PD1按下,繼續計數
andi temp,0x1f ;按鈕松開,取隨機數種子與0X0F加
ldi zh,high(randtb*2)
ldi zl,low(randtb*2)
add zl,temp
lpm
MOV rdata,r0 ;得到隨機數種子
next: ldi dspn,0x08 ;顯示8個不同的隨機數;
repeet: rcall randm ;調用產生隨機數子程序
rcall dspnumber ;調用顯示8個不同的隨機數
dec dspn ;-1
brne repeet ;dspn不為0轉
rcall randm ; 調用產生隨機數子程序
guess1: rcall dspnumber ;調用顯示同一隨機數,直到有鍵按下
sbic pind,01 ;松開后再往下執行(I/O口清零跳行)
rjmp guess1 ;轉顯示同一隨機數,直到有鍵按下
wait: rcall dspnumber ;
sbis pind,01
rjmp wait ;等待按鈕按下
ldi rdata9,0x03 ;顯示動畫三次
start0: ldi dspn,0x06 ;每次顯示六幅畫面
ldi zh,high(dpfstb*2)
ldi zl,low(dpfstb*2)
dspfm0: rcall ldtb8 ;調用從Z指向的程序區取數據送到內存0080-0087中
ldi temp2,0xa0 ;顯示次數
dspfm1a:rcall scan1 ;調用從內存0080-0087中取數據顯示一次
dec temp2 ;-1
brne dspfm1a ;不為0轉
dec dspn ;顯示初始動畫次數-1
brne dspfm0 ;不為0轉
dec rdata9 ;顯示動畫三次-1
brne start0 ;不為0轉
rjmp next ;轉顯示8個不同的隨機數
dspnumber: ;顯示一個0-9數字的子程序
ldi zh,high(numbertb*2)
ldi zl,low(numbertb*2)
add zl,rdata9
rcall ldtb8 ;取數
ldi temp2,0xa0 ;該數字重復顯示A0H次
dspn1: rcall scan1
dec temp2
brne dspn1
ret
scan1: push xl ;從內存0080-0087中取數據顯示一次
ldi temp,0b01111111
MOV scndp,temp
ldi cnt,0x08
col1: out portc,scndp ;顯示屏幕的一列
ld r1,x+
out porta,r1
rcall delay
sec
ror scndp
dec cnt
brne col1
pop xl
ret
ldtb8: ldi xl,0x80 ;從Z指向的程序區取數據送到內存0080-0087中
ldi xh,0x00
ldi temp1,0x08
push xl
nexld1: lpm
st x+,r0
ld r0,z+
dec temp1
brne nexld1
pop xl
ret
delay: ;通用延時子程序從略
....
randm: MOV temp,rdata ;產生8N(0≤N≤9)隨機數子程序
MOV temp1,rdata
swap temp1
eor temp,temp1
rol temp1
eor temp,temp1
rol temp1
eor temp,temp1
rol temp
rol rdata
MOV rdata9,rdata
andi rdata9,0x0f
cpi rdata9,0x0a
brsh randm ;產生了一個0≤RDATA9≤9的隨機數
lsl rdata9
lsl rdata9
lsl rdata9
ret

.cseg
.org dpfstb; ;大小方框字形表
;small o
.db 0b00000000,0b00000000,0b00000000,0b00011000
.db 0b00011000,0b00000000,0b00000000,0b00000000
.db 0b00000000,0b00000000,0b00111100,0b00100100
.db 0b00100100,0b00111100,0b00000000,0b00000000
.db 0b00000000,0b01111110,0b01000010,0b01000010
.db 0b01000010,0b01000010,0b01111110,0b00000000
;big o
.db 0b11111111,0b10000001,0b10000001,0b10000001
.db 0b10000001,0b10000001,0b10000001,0b11111111
.db 0b00000000,0b01111110,0b01000010,0b01000010
.db 0b01000010,0b01000010,0b01111110,0b00000000
.db 0b00000000,0b00000000,0b00111100,0b00100100
.db 0b00100100,0b00111100,0b00000000,0b00000000
.cseg
.org randtb ;隨機數種子表
.db 0x5a,0x7b,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07
.db 0x3b,0x8c,0x67,0x9a,0x99,0x7e,0x2d,0x3e
.db 0x5c,0x6d,0x5b,0x7e,0xf6,0xe7,0x4c,0xc8
.db 0x69,0x9c,0xe2,0x75,0x6c,0xd3,0xe8,0x9a
.cseg
.org numbertb ;0-9數字字形表
;0
.db 0b00111000,0b01000100,0b01000100,0b01000100
.db 0b01000100,0b01000100,0b01000100,0b00111000
;1
.db 0b00010000,0b00011000,0b00010000,0b00010000
.db 0b00010000,0b00010000,0b00010000,0b00111000
;2
.db 0b00011100,0b00100010,0b00100000,0b00010000
.db 0b00001000,0b00000100,0b00000010,0b00111110
;3
.db 0b00111100,0b00010000,0b00001000,0b00010000
.db 0b00100000,0b00100000,0b00100010,0b00011100
;4
.db 0b00100000,0b00110000,0b00101000,0b00100100
.db 0b00100010,0b11111110,0b00100000,0b00100000
;5
.db 0b01111110,0b00000010,0b00111110,0b01000000
.db 0b01000000,0b01000000,0b01000010,0b00111100
;6
.db 0b00110000,0b00001000,0b00000100,0b00111100
.db 0b01000100,0b01000100,0b01000100,0b00111000
;7
.db 0b01111100,0b01000000,0b00100000,0b00010000
.db 0b00001000,0b00001000,0b00001000,0b00001000
;8
.db 0b00111000,0b01000100,0b01000100,0b00111000
.db 0b01000100,0b01000100,0b01000100,0b00111000
;9
.db 0b00111000,0b01000100,0b01000100,0b01111000
.db 0b01000000,0b01000000,0b01000100,0b00111000