掷骰子游戏电路的设计与实现实验报告.docx
《掷骰子游戏电路的设计与实现实验报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《掷骰子游戏电路的设计与实现实验报告.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
掷骰子游戏电路的设计与实现实验报告
数字电路与逻辑设计实验
题目：
掷骰子游戏电路的设计与实现
学号：
：
进考
班级：
学院：
信息与通信工程学院
日期：
2014.11.10
一、设计课题的任务要求
设计并实现一个掷骰子游戏电路。
基本要求：
1、电路可供甲乙二人游戏，游戏者甲使用的按键为BTN0，游戏者乙使用的按键为BTN1。
2、每按一次按键，代表掷一次骰子，可随机得到1～6围的两个数字。
3、甲乙按键产生的随机数字分别用数码管DISP0-DISP1、DISP2-DISP3显示,并用DISP7显示比赛局数，比赛结束用8×8点阵显示获胜方，并伴有声音效果。
4、具体游戏规则如下：
（1）第一局比赛，甲乙依次各按一次按键，按键所得两数之和为7或11者胜；若无人取胜，则进行第二局比赛；
（2）第二局比赛，甲乙每人各按一次按键，按键所得二数之和与第一局比赛相同者获胜，若无人获胜，则进行第三局比赛，重复进行步骤
（2），直到出现胜者为止。
（3）游戏局数最多进行六局。
在第六局比赛时，若重复进行步骤
（2）仍未出现胜者，以按键所得两数之和最大者为获胜方。
提高要求：
1、增加多人游戏的功能，数码管可分时记录显示每个游戏者的骰子点数。
2、点阵显示增加游戏开机动画、结束动画，并伴有乐曲播放。
3、自拟其它功能。
二、系统设计（包括设计思路、总体框图、分块设计）
1、整体设计思路
将整个游戏电路分为时钟分频模块、随机数产生模块、数码管显示模块、判断控制模块、点阵显示模块等五个模块。
其中，时钟分频模块用于产生适合其他模块使用的时钟频率；随机数产生模块接收来自按键的信号，产生1-6的随机数，其中按键带有防抖功能；数码管显示产生的随机数和局数；判断控制模块用于判断胜负，并控制点阵显示；点阵显示模块用于显示胜利的一方。
2、系统框图
3、分块设计
时钟分频模块
采用多级分频的方法分别产生点阵扫描需要的1MHz的clk_dian频率、数码管扫描的10KHz的clk_shu频率、产生第一位随机数的2KHz的clk_x频率、产生第二位随机数的3.3kHz的clk_y频率和用于防抖的20hz的clk_dou频率。
随机数产生模块
随机数产生模块用于产生随机数和局数计数。
reset用于使局数归零，重新开始游戏。
btn0用于作为产生甲方随机数的信号，btn1用于作为产生乙方随机数的信号。
clk_x和clk_y是用来产生两位随机数的时钟信号。
clk_dou为防抖时钟。
qout1-2是甲随机数输出信号，qout3-4是乙随机数输出信号，qout5是局数信号。
数码管显示模块
数码管显示模块用于显示产生的随机数和局数。
clk_shu接收10KHz的时钟频率。
qin1-5分别接收随机数产生模块的qout1-5信号。
cat[5..0]和g[6..0]控制数码管的位选和段选信号。
控制判断模块
控制判断模块用于判断胜负并控制点阵显示。
clk_dou为防抖时钟频率，btn1为乙方按完按键的信号，jia1-2和yi1-2为甲乙方的随机数，ju为比赛局数。
V是胜负结果，用于控制点阵显示。
点阵显示模块
点阵显示模块用于显示胜利的一方。
clkin接1MHz的时钟频率，v是胜负结果。
beep是蜂鸣器输出信号，当有一方胜利的时候就会输出高电平信号；row和col分别是点阵的行输入和列输入。
三、仿真波形及波形分析
分频模块
由于分频比例太高，仿真到1s需要花费大量时间，故只仿真到20ms，可观察其中的clk_x和clk_y信号。
随机数模块
如图所示，当btn0被按下，经过防抖测试之后，产生随机数1和4，btn1被按下，经过防抖测试之后，产生随机数3和6，reset拨上之后局数归零，重新开始（圆角方形所示）。
数码管显示模块
如图所示，圆圈为位选输出信号，其中cat4数码管没有使用。
方框为段选输出信号，以输出1和5为例，显示正确，其中的毛刺可以忽略，不影响显示效果。
判断控制模块
如图，仅以第一局为例，设置甲方为5+2=7，乙方为1+1=2，如方框所示；btn1下降沿触发比较，v的结果为01，即甲方获胜，如圆圈所示，仿真结果正确。
点阵显示模块
如图，以显示甲为例，输入为v=01，行输出和列输出显示结果为汉字甲，蜂鸣器输出beep=1，符合预设结果。
四、源程序
分频器模块fenpinqi.vhd
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
entityfenpinqiis
port（clkin:
instd_logic;--时钟信号输入
clk_dian,clk_shu,clk_x,clk_y,clk_dou:
outstd_logic）;--时钟信号输出
endfenpinqi;
architectureaoffenpinqiis
signaltmp1:
integerrange0to24;
signaltmp2:
integerrange0to49;
signaltmp3:
integerrange0to4;
signaltmp4:
integerrange0to149;
signaltmp5:
integerrange0to499;
signalclktmp1:
std_logic;
signalclktmp2:
std_logic;
signalclktmp3:
std_logic;
signalclktmp4:
std_logic;
signalclktmp5:
std_logic;
begin
p1:
process（clkin）---分频到1MHz
begin
ifclkin'eventandclkin='1'then
iftmp1=24then
tmp1<=0;
clktmp1<=notclktmp1;
else
tmp1<=tmp1+1;
endif;
endif;
endprocessp1;
p2:
process（clktmp1）---二级分频，分频到10kHz
begin
ifclktmp1'eventandclktmp1='1'then
iftmp2=49then
tmp2<=0;
clktmp2<=notclktmp2;
else
tmp2<=tmp2+1;
endif;
endif;
endprocessp2;
p3:
process（clktmp2）---分频到1kHz
begin
ifclktmp2'eventandclktmp2='1'then
iftmp3=4then
tmp3<=0;
clktmp3<=notclktmp3;
else
tmp3<=tmp3+1;
endif;
endif;
endprocessp3;
p4:
process（clktmp1）--分频到3.333kHz
begin
ifclktmp1'eventandclktmp1='1'then
iftmp4=149then
tmp4<=0;
clktmp4<=notclktmp4;
else
tmp4<=tmp4+1;
endif;
endif;
endprocessp4;
p5:
process（clktmp2）—分频到20hz
begin
ifclktmp2'eventandclktmp2='1'then
iftmp5=499then
tmp5<=0;
clktmp5<=notclktmp5;
else
tmp5<=tmp5+1;
endif;
endif;
endprocessp5;
clk_dian<=clktmp1;--点阵扫描频率
clk_shu<=clktmp2;--数码管扫描频率
clk_x<=clktmp3;--产生第一位随机数频率
clk_y<=clktmp4;--第二伪随机数频率
clk_dou<=clktmp5;--防抖扫描频率
enda;
2、随机数模块suijishu3.vhd
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_arith.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entitysuijishu3is
port（
reset:
instd_logic;--复位信号
btn0:
instd_logic;--甲按键信号
btn1:
instd_logic;--乙按键信号
clk_x:
instd_logic;--第一位随机数频率
clk_y:
instd_logic;--第二位随机数频率
clk_dou:
instd_logic;--防抖频率
qout1:
outstd_logic_vector（3downto0）;--甲第一位随机数输出
qout2:
outstd_logic_vector（3downto0）;--甲第二位随机数输出
qout3:
outstd_logic_vector（3downto0）;--乙第一位随机数输出
qout4:
outstd_logic_vector（3downto0）;--乙第二位随机数输出
qout5:
outstd_logic_vector（3downto0））;--局数输出
endsuijishu3;
architectureaofsuijishu3is
signalq5,q6,q7,q8:
std_logic;
signalq1,q2,q3,q4:
std_logic;
signalx:
integerrange0to100;
signaly:
integerrange100to200;
signalxx:
integerrange0to6;
signalyy:
integerrange0to6;
signalxx1:
integerrange0to6;
signalyy1:
integerrange0to6;
signalju:
integerrange0to6;
begin
p1:
process（clk_x,clk_y）
begin
ifclk_x'eventandclk_x='1'then--利用clk_x从0到100计数
ifx=100then
x<=0;
else
x<=x+1;
endif;
endif;
ifclk_y'eventandclk_y='1'then--利用clk_x从100到200计数
ify=200then
y<=100;
else
y<=y+1;
endif;
endif;
endprocessp1;
p2:
process（btn0,clk_dou）--btn0键防抖
begin
ifclk_dou'eventandclk_dou='1'then
q3<=q2;
q2<=q1;
q1<=btn0;
q4<=q1andq2andq3;--经过三个防抖
升级会员 