北邮数电综合实验报告.docx

点阵赛车游戏

学院:信息与通信工程学院
专业:通信工程
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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
分频器
控制器
计时器
赛道及赛车
CP
RESET
BTN1
BTN2
BTN3
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
(2)ASM图
倒计时
移动
显示“V”
显示“X”
(3)状态转移图
RESET
RESET
RESET
到终点
撞墙
(4)功能模块图
点阵显示
显示存储器
方向控制模块
控制器
分频器
计时器
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
数码管显示及波形
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
四、源程序
LIBRARY IEEE;
USE ;
USE ;
USE ;
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);--行控制输出
COLR,COLG:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7