北邮数电综合实验报告.docx

PAGE1 / NUMPAGES17 点阵赛车游戏 学院：信息与通信工程学院 专业：通信工程 班级： 姓名： 学号： 班内序号： 设计课题的任务要求 用8×8点阵进行5秒倒计时显示，当5秒倒计时结束后，点阵显示赛道和赛车的初始位置，赛车游戏开始，并开始计时，用两个数码管显示时间。用红色表示赛道，黄色表示赛车的初始位置，箭头表示赛车行进的方向。用BTN1～BTN3三个按键分别控制赛车的左移、前进、右移，最终使赛车在不碰撞赛道的情况下走完全程，游戏结束，点阵显示“V”图案，数码管显示走完全程所耗费的时间。当游戏时间超过59秒，或者赛车在行进过程中碰撞赛道，游戏失败，点阵显示“X”图案。通过按键BTN0进行复位，控制点阵返回到初始状态。 系统设计 设计思路 这个过程乍一看蛮复杂的，但是当我经过仔细分析后发现，我的代码可以按照这个游戏的运行过程来写。这个游戏分为4个状态，即倒计时，运行，成功和失败。倒计时部分根据不同数字在点阵上的位置很容易设计出来，运行部分便是初始化赛道，赛车的位置，然后用按键来控制赛车运动，在这个过程中要不断判断赛车是否撞墙和到达终点，如果到达终点便进入第三个状态，成功，即显示“V”；若果撞墙便进入第四个状态，失败，即显示“X”。在游戏运行的同时数码管还要计时。 总体框图 系统结构图 译码显示器 译码显示器 分频器 控制器 计时器 赛道及赛车 CP RESET BTN1 BTN2 BTN3 启动N 启动 N Y 是否碰到边界边界 是否到达终点边界 显示“V” 显示“×” 计时 移动 是否复位边界 是否复位边界 Y N N Y N Y N 倒计时移动显示“V” 倒计时 移动 显示“V” 显示“X” RESETRESETRESET RESET RESET RESET 到终点撞墙 到终点 撞墙 （4）功能模块图 点阵显示显示存储器 点阵显示 显示存储器 方向控制模块 方向控制模块 控制器 控制器 分频器 分频器 计时器 计时器 数码管 数码管 模块设计 分频模块 分频器：因为原有低频时钟为50MHZ，如果直接用这个时钟信号同时实现计时和显示部分，故需两个分频器，分别将时钟频率分为1Hz和1kHz，1Hz用来控制倒计时和游戏运行过程中的计时，1kHz用来控制点阵和数码管的显示。 （2）游戏模块 刚开始的代码有一个判断是否复位的代码，如果RESET=1，将代码中定义的一些信号初始化，之后整个过程分为四个状态，即STATE可取0,1,2,3四个值。0处于倒计时状态，1处于用按键控制赛车运动的状态，2处于到达终点的状态，并且显示“V”，3处于失败的状态，并且显示“X”。 当STATE=0时，游戏处于倒计时状态，倒计时五秒，利用五个数字在点阵上的不同位置初始化点阵，分别对应五个数字，在时钟1Hz下做倒计时五秒的工作。 当STATE=1时，处于用按键控制赛车运动的状态，此期间分别用BTN1，BTN2，BTN3来控制赛车的右，前，左的运动方向，运动期间还要不断判断赛车是否撞到墙或者障碍物，以及判断赛车是否到达终点，一次来确定游戏是否进入STATE=2或STATE=3状态。 当STATE=2时，要在点阵上显示“V”，即给点阵矩阵初始化显示此图形的数据。 当STATE=3时，要在点阵上显示“X”，即给点阵矩阵初始化显示此图形的数据。 （3）显示模块 因为所有状态不能同时显示，故循环显示电路分别扫描。当时钟频率足够大时，根据视觉暂留则可看到较为稳定的画面。 点阵显示是在时钟频率1kHz下一行一行扫描，这样在不同时候就可以显示不同的图形，比如倒计时的5,4,3,2,1和赛道，赛车的位置；其次是数码管的显示，数码管首先有个控制计数的代码，此计数是在时钟频率1Hz下工作的，然后在时钟频率1kHz的控制下分别让两个数码管显示，此即为计时器的显示。 三、仿真波形及波形分析 倒计时波形 点阵显示倒计时波形 点阵显示倒计时波形 数码管显示及波形 数码管显示01,02,03 数码管显示01,02,03 点阵行显示波形点阵列显示波形点阵显示波形 点阵行显示波形 点阵列显示波形 四、源程序 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY CAR IS PORT( CLK:IN STD_LOGIC; --时钟信号 RESET:IN STD_LOGIC;--复位输入 CONTROL:IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);--赛车控制 ROW:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0