北邮数电综合实验报告.docx

1、北邮数电综合实验报告北邮数电综合实验报告点阵赛车游戏 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：一、设计课题的任务要求用88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BTN1BTN3三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

2、位，控制点阵返回到初始状态。二、系统设计1、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。2、总体框图（1）系统结构图 (2)ASM图（3）状态转移图RESETRESETRESET到终点撞墙（4）功能模块图3

3、、模块设计（1）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

4、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

5、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数码管显示及波形点阵显示波形四、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

6、( 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 DOWNTO 0);-列控制输出 CAT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0);-数码管选通 DISPLAY:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0)数码管显示);END CAR;ARCHITECTU

7、RE behave OF CAR IS SIGNAL TEMP1:INTEGER RANGE 0 TO 49999;-分频信号 SIGNAL TEMP2:INTEGER RANGE 0 TO 49999999; SIGNAL CLK1K:STD_LOGIC;-频率1kHz时钟 SIGNAL CLK1HZ:STD_LOGIC; -频率1Hz时钟 SIGNAL TIMEH:INTEGER RANGE 0 TO 5;-十位计数 SIGNAL TIMEL:INTEGER RANGE 0 TO 9;-个位计数 SIGNAL LIGHTH:STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);-十位数

8、码管控制信号 SIGNAL LIGHTL:STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);-个位数码管控制信号 TYPE PRESENT_STATE IS (H,L);-自定义变量 SIGNAL P_STATE:PRESENT_STATE; SIGNAL STATE:INTEGER RANGE 0 TO 3;-四个状态控制信号 SIGNAL COUNT : INTEGER RANGE 0 TO 6;-倒计时控制信号 SIGNAL CX,CY:INTEGER RANGE 0 TO 7;-赛车坐标控制信号 SIGNAL ROWS:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);

9、-行控制信号 SIGNAL COLR7,COLR6,COLR5,COLR4,COLR3,COLR2,COLR1,COLR0,-列控制信号 COLG7,COLG6,COLG5,COLG4,COLG3,COLG2,COLG1,COLG0:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGIN DIV1K:PROCESS(CLK) -分频1kHzBEGIN IF CLKEVENT AND CLK = 1 THEN IF TEMP1 = 49999 THEN TEMP1 = 0; ELSE TEMP1 = TEMP1 + 1; END IF; IF TEMP1 25000 THEN CL

10、K1K = 0; ELSE CLK1K = 1; END IF; END IF;END PROCESS;DIV1HZ:PROCESS(CLK) -分频1HzBEGIN IF CLKEVENT AND CLK = 1 THEN IF TEMP2 = 49999999 THEN TEMP2 = 0; ELSE TEMP2 = TEMP2 + 1; END IF; IF TEMP2 25000000 THEN CLK1HZ = 0; ELSE CLK1HZ = 1; END IF; END IF;END PROCESS;GAMERUN:PROCESS(CLK1HZ,RESET) -游戏运行进程BEG

11、IN IF RESET = 1 THEN -复位和初始化 STATE = 0; COUNT = 6; CX = 2; CY = 0; TIMEH = 0; TIMEL = 0; COLG7 = 00000000; COLG6 = 00000000; COLG5 = 00000000; COLG4 = 00000000; COLG3 = 00000000; COLG2 = 00000000; COLG1 = 00000000; COLG0 CASE COUNT IS -点阵倒计时 WHEN 6 = COUNT = 5; COLR7 = 00000000; COLR6 = 00000000; CO

12、LR5 = 00000000; COLR4 = 00000000; COLR3 = 00000000; COLR2 = 00000000; COLR1 = 00000000; COLR0 COUNT = 4; COLR7 = 00111100; COLR6 = 00100000; COLR5 = 00100000; COLR4 = 00111100; COLR3 = 00000100; COLR2 = 00000100; COLR1 = 00000100; COLR0 COUNT =3; COLR7 = 00100100; COLR6 = 00100100; COLR5 = 00100100;

13、 COLR4 = 00111100; COLR3 = 00000100; COLR2 = 00000100; COLR1 = 00000100; COLR0 COUNT = 2; COLR7 = 00111100; COLR6 = 00000100; COLR5 = 00000100; COLR4 = 00111100; COLR3 = 00000100; COLR2 = 00000100; COLR1 = 00000100; COLR0 COUNT = 1; COLR7 = 00111100; COLR6 = 00000100; COLR5 = 00000100; COLR4 = 00111

14、100; COLR3 = 00100000; COLR2 = 00100000; COLR1 = 00100000; COLR0 COUNT = 0; COLR7 = 00001000; COLR6 = 00001000; COLR5 = 00001000; COLR4 = 00001000; COLR3 = 00001000; COLR2 = 00001000; COLR1 = 00001000; COLR0 COUNT = 6; STATE IF TIMEL = 9 THEN -数码管计时 TIMEL = 0; IF TIMEH = 5 THEN TIMEH = 0; IF CY /= 7

15、 THEN STATE = 3; ELSE STATE = 2; END IF; ELSE TIMEH = TIMEH + 1; END IF; ELSE TIMEL = TIMEL + 1; END IF; COLG7 = 00001110; -初始化赛道 COLG6 = 00000000; COLG5 = 00000000; COLG4 = 00000000; COLG3 = 00000000; COLG2 = 00000000; COLG1 = 00000000; COLG0 = 00000000; COLR7 = 00011111; COLR6 = 00010001; COLR5 =

16、00010001; COLR4 = 00100010; COLR3 = 01000100; COLR2 = 10001000; COLR1 = 10001000; COLR0 COLG0(7-CX) COLG1(7-CX) COLG2(7-CX) COLG3(7-CX) COLG4(7-CX) COLG5(7-CX) COLG6(7-CX) COLG7(7-CX) CX CY CX NULL; END CASE; CASE CY IS -判断移动后是否撞墙 WHEN 0 = IF COLR0(7-CX) = 1 THEN STATE = 3; ELSE COLG0(7-CX) IF COLR1

17、(7-CX) = 1 THEN STATE = 3; ELSE COLG1(7-CX) IF COLR2(7-CX) = 1 THEN STATE = 3; ELSE COLG2(7-CX) IF COLR3(7-CX) = 1 THEN STATE = 3; ELSE COLG3(7-CX) IF COLR4(7-CX) = 1 THEN STATE = 3; ELSE COLG4(7-CX) IF COLR5(7-CX) = 1 THEN STATE = 3; ELSE COLG5(7-CX) IF COLR6(7-CX) = 1 THEN STATE = 3; ELSE COLG6(7-

18、CX) STATE = 2; END CASE; IF CY = 7 THEN STATE COLR7 = 00000000; -到达终点后显示“V” COLR6 = 00000000; COLR5 = 00000000; COLR4 = 00000000; COLR3 = 00000000; COLR2 = 00000000; COLR1 = 00000000; COLR0 = 00000000; COLG7 = 00000000; COLG6 = 00000001; COLG5 = 10000010; COLG4 = 01000100; COLG3 = 00101000; COLG2 =

19、00010000; COLG1 = 00000000; COLG0 COLG7 = 00000000; -撞墙后显示“X” COLG6 = 00000000; COLG5 = 00000000; COLG4 = 00000000; COLG3 = 00000000; COLG2 = 00000000; COLG1 = 00000000; COLG0 = 00000000; COLR7 = 00000000; COLR6 = 01000010; COLR5 = 00100100; COLR4 = 00011000; COLR3 = 00011000; COLR2 = 00100100; COLR

20、1 = 01000010; COLR0 COLR = COLR0; COLG = COLG0; ROW = ROWS; ROWS COLR = COLR1; COLG = COLG1; ROW = ROWS; ROWS COLR = COLR2; COLG = COLG2; ROW = ROWS; ROWS COLR = COLR3; COLG = COLG3; ROW = ROWS; ROWS COLR = COLR4; COLG = COLG4; ROW = ROWS; ROWS COLR = COLR5; COLG = COLG5; ROW = ROWS; ROWS COLR = COLR6; COLG = COLG6; ROW = ROWS; ROWS COLR = COLR7; COLG = COLG7; ROW = ROWS; ROWS ROWS LIGHTHLIGHTHLIGHTHLIGHTHLIGHTHLIGHTHLIGHTHLIGHTLLIGHTLLIGHTLLIGHTLLIGHTLLIGHTLLIGHTLLIGHTLLIGHTLLIGHTLLIGHTL P_STATE = H; CAT = 111110; DISPLAY P_STATE = L; CAT