数字电路实验报告

数字电路实验报告

简易的迷宫游戏

信通 16 楚萱 2012210472 班内21

一 实验要求。

1、用 8×8 点阵进行游戏显示。

2、迷宫游戏如图 1 所示，采用双色点阵显示，其中红色LED 为迷宫墙壁，绿色LED 表示人物。通过BTN0～BTN3 四个按键控制迷宫中的人物进行上下左右移动，使人 物从起始点出发，走到迷宫的出口，游戏结束。

3、普通计时模式：通过按键BTN7 启动游戏，必须在30 秒内找到出口，否则游戏失败， 用两个数码管进行倒计时显示。游戏胜利或者失败均要在8×8 点阵上有相应的画面 出现。

4、迷宫中的人物在行走过程中，如果碰到墙壁，保持原地不动。

二 实验设计。

设计思路

1人物显示 ○

通过将点阵每一个点设计坐标表示人物坐标，通过对x y 左边不断的扫描实现人物移动，经过对坐标译码显示在点阵上。

2地图显示 ○

点阵使用共阴极二极管，在扫描列后进行行扫描。即确定哪一列亮之后再确定具体哪一行亮。当接上一个高频时钟后，利用人眼视觉暂留可以实现迷宫地图的显示。此处我使用的时钟初始频率为50M HZ，进行了2000分频后的时钟频率。

3数码管记时显示 ○

设计分频器将50M HZ频率分成1 HZ，设置一个signal 为中间变量不停为8位数码管赋值扫描，实现了计时功能。

主要代码

1防抖时钟 ○

pz:process(go,start)

begin

if(clk3'event and clk3='1')then

if(go='1')then

start

end if;

end if;

end process;

“go”为逻辑型输入信号，引脚为btn7，“start”为逻辑型signal ，clk3分频为12500000分频。每当按下btn7，start 取一次反，即start 起拨码开关作用，当go 逻辑取1后，start 取1，即开关为开状态，游戏开始。

2迷宫显示 ○

p5:process(clk1,start,mord,cnt)

begin

if(start='1')then

if(clk1' event and clk1='1' )then

if(timeout=0)then

case cnt is

when 0=>dzlie

when 1=>dzlie

when 2=>dzlie

when 3=>dzlie

when 4=>dzlie

when 5=>dzlie

when 6=>dzlie

when 7=>dzlie

when 8=>dzlie

end case;

end if;

if(timeout=1)then

case cnt is

when 0=>dzlie

when 1=>dzlie

when 2=>dzlie

when 3=>dzlie

when 4=>dzlie

when 5=>dzlie

when 6=>dzlie

when 7=>dzlie

when 8=>dzlie

end case;

end if;

if(success=1)then

case cnt is

when 0=>dzlie

when 1=>dzlie

when 2=>dzlie

when 3=>dzlie

when 4=>dzlie

when 5=>dzlie

when 6=>dzlie

when 7=>dzlie

when 8=>dzlie

end case;

end if;

end if;

end if;

end process;

cnt 为整型0到8 signal。

dzlie 为逻辑8位输出，控制点阵列，dzhangr ，dzhangg 为逻辑8位输出，分别控制行的红灯与绿灯。

利用时钟控制不停扫描改变cnt 的值，通过视觉暂留与高频时钟，case 语句即可控制点阵上每一点的亮灭以及颜色。其中dzlie 当某一位置“0“时，该列亮，dzhang 当某一位置”1”时，该行亮。

三个case 语句分别画出迷宫，游戏成功后显示画面：绿灯V ，游戏失败后显示画面：红灯L 。 Timeout 判断：首先在显示点阵之前进行一次判断， if （timeout=0），即游戏开始，时间从30秒倒计时，点阵上显示迷宫地图。If （timeout=1）则游戏时间到，游戏结束，点阵显示红灯字母L 。

3时间控制 ○

p6:process(clk2)

begin

if(clk2'event and clk2='1')then

if(start='0')then

secl

sech

else

if(secl=0)then

secl

else

secl

end if;

if(secl=0)then

sech

end if;

if(timeout=1)then

secl

sech

end if;

if(success=1)then

secl

sech

end if;

end if;

end if;

end process;

p7:process(secl)

begin

case secl is

when 0=>q2

when 1=>q2

when 2=>q2

when 3=>q2

when 4=>q2

when 5=>q2

when 6=>q2

when 7=>q2

when 8=>q2

when 9=>q2

end case;

case sech is

when 0=>q3

when 1=>q3

when 2=>q3

when 3=>q3

end case;

end process;

p9:process(clk)

begin

if(clk1'event and clk1='1')then

if(start='1')then

if(cnt5=1)then

cnt5

else

cnt5

end if;

end if;

end if;

end process;

p10:process(cnt5)

begin

case cnt5 is

when 1=>cat1

when 0=>cat1

end case;

end process;

secl 为一个10位整型signal ，表示低位秒表显示，

sech 为一个4位整型signal ，表示高位秒表显示。

q2为逻辑型10位signal ，译码低位显示数字，

q3位逻辑型10为signal ，译码高位显示数字。

Cnt5为2位整型signal 。

q1为10为逻辑型signal ，为数码管输出。

Clk2为50M 分频时钟，控制secl 变化速率为每秒一次，开始时设定sech=3，secl=0，即定时为30秒，随时间变化secl 自减，每当secl 减为0时sech 减1。

cat1选择数码管位码，通过快速变化的cnt5，不断地将q2，q3，cat1赋值，因为视觉暂留的原因，可在数码管上显示连续不断变化的数字倒计时。

4人物控制 ○

p12:process(setx,sety)

begin

case setx is

when 0=>setx1

when 1=>setx1

when 2=>setx1

when 3=>setx1

when 4=>setx1

when 5=>setx1

when 6=>setx1

when 7=>setx1

case sety is

when 0=>sety1

when 1=>sety1

when 2=>sety1

when 3=>sety1

when 4=>sety1

when 5=>sety1

when 6=>sety1

when 7=>sety1

end case;

end process;

setx 逻辑型8位signal ，sety 逻辑型8位signal

setx1为setx 在点阵上的译码，sety1为sety 在点阵上的译码。

通过坐标化可表示人物位置，以绿灯显示。

5人物移动 ○

p13:process(start,S,X,Z,Y)------move

begin

if(start='0')then

setx

sety

else

if(clk3'event and clk3='1')then

if(Z='1')then

if((setx=1 and (sety=7 or sety=6 or sety=1))or(setx=2 and (sety=5 or sety=4))or(setx=6 and (sety=5 or sety=4 or sety=3 or sety=2)))

then

sety

end if;

end if;

if(Y='1')then

if((setx=1 and (sety=0 or sety= 5 or sety=6)) or (setx=2 and (sety=3 or sety=4)) or(setx=6 and (sety=1 or sety=2 or sety=3 or sety=4)))

then

sety

end if;

if(S='1')then

if((sety=1 and (setx=6 or setx=5 or setx=4 or setx=3 or setx=2)) or (sety=3 and (setx=3 or setx=4)) or (sety=5 and (setx=2 or setx=3 or setx=4 or setx=5 or setx=6)))

then

setx

end if;

end if;

if(X='1')then

if((sety=1 and(setx=1 or setx=2 or setx=3 or setx=4 or setx=5)) or (sety=3 and (setx=2 or setx=3)) or (sety=5 and (setx=1 or setx=2 or setx=3 or setx=4 or setx=5)))

then

setx

end if;

end if;

end if;

end if;

end process;

以向左移动为例。

当“Z”被按下时，sety 坐标向左移动，set

遍历点阵中所有可以向左移动的点，即可以实现人物向左移动，而且排除了穿墙的可能性。 向上，向下，向右移动与此类似不一一赘述。

特别的，人物移动分频为迷宫显示时钟分频的两倍，这样做是为了提高按键的灵敏性，可以实现按住按键一步一步连续移动。

仿真波形

引脚设定

共用44个引脚。

三 实验代码。

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

use ieee.std_logic_unsigned.all;

entity migong is

port (clk,go,S,X,Z,Y:in std_logic;

dzlie:out std_logic_vector(7 downto 0);

dzhangr:out std_logic_vector(7 downto 0); dzhangg:out std_logic_vector(7 downto 0); q1:out std_logic_vector(6 downto 0); cat1:out std_logic_vector(5 downto 0)); end migong;

architecture

behave of migong is

signal tmp:integer range 0 to 999; signal clk1:std_logic; signal clk2:std_logic; signal clk3:std_logic; signal start:std_logic; signal

signal

signal

signal

signal

signal

signal

signal

signal

signal

signal

signal

signal

signal

signal

signal

mord:integer range 0 to 4; cnt:integer range 0 to 8; cnt1:integer range 0 to 1; cnt5:integer range 0 to 1; secl:integer range 0 to 9; sech:integer range 0 to 3; secfen:integer range 0 to 24999999; shizhong:integer range 0 to 6249999; q2: std_logic_vector(6 downto 0); q3: std_logic_vector(6 downto 0); timeout:integer range 0 to 1; success:integer range 0 to 1; setx:integer range 0 to 7; sety:integer range 0 to 7; setx1: std_logic_vector(7 downto 0); sety1: std_logic_vector(7 downto 0);

begin

----fenpinqi----

pz:process(go,start)

begin

if(clk3'event and clk3='1')then

if(go='1')then

start

end if;

end if;

end process;

p0:process(clk1)

begin

if(clk'event and clk='1')then

if(tmp=999)then

tmp

else

tmp

end if;

end if;

end process p0;

begin

if(clk1' event and clk1='1')then

if(cnt=8)then

cnt

else

cnt

end if;

end if;

end process;

p2:process(cnt1)

begin

if(clk' event and clk='1')then

if(cnt1=1)then

cnt1

else

cnt1

end if;

end if;

end process;

begin

if(clk'event and clk='1')then

if(secfen=0)then

secfen

else

secfen

end if;

end if;

end process ;

p4:process(clk3)

begin

if(clk'event and clk='1')then

if(shizhong=0)then

shizhong

else

shizhong

end if;

end if;

end process;

------dianzhenxianshi------

p5:process(clk1,start,mord,cnt)

begin

if(start='1')then

if(clk1' event and clk1='1' )then

if(timeout=0)then

case cnt is

when

0=>dzlie

when

1=>dzlie

when

2=>dzlie

when

3=>dzlie

when

4=>dzlie

when

5=>dzlie

when

6=>dzlie

when

7=>dzlie

when 8=>dzlie

end if;

if(timeout=1)then

case cnt is

when

0=>dzlie

1=>dzlie

when

2=>dzlie

when

3=>dzlie

when

4=>dzlie

when

5=>dzlie

when

6=>dzlie

when

7=>dzlie

when

8=>dzlie

end case;

end if;

if(success=1)then

case cnt is

when

0=>dzlie

when

1=>dzlie

when

2=>dzlie

when

3=>dzlie

when

4=>dzlie

5=>dzlie

when

6=>dzlie

when

7=>dzlie

when

8=>dzlie

end case;

end if;

end if;

end if;

end process;

-----jishi-----

p6:process(clk2)

if(clk2'event and clk2='1')then if(start='0')then

secl

sech

else

if(secl=0)then

secl

else

secl

end if;

if(secl=0)then

sech

end if;

if(timeout=1)then secl

sech

end if;

if(success=1)then secl

sech

end if;

end if;

end if;

end process;

p7:process(secl) begin

case secl is

when 0=>q2q2q2q2q2q2q2q2q2q2

end case;

case sech is

when 0=>q3

when 1=>q3

when 2=>q3

when 3=>q3

end case;

end process;

p9:process(clk)

begin

if(clk1'event and clk1='1')then

if(start='1')then

if(cnt5=1)then

cnt5

else

cnt5

end if;

end if;

end process;

p10:process(cnt5)

begin

case cnt5 is

when 1=>cat1

when 0=>cat1

end case;

end process;

p11:process(timeout)

begin

if(secl=0 and sech=0)then

timeout

else

timeout

end if;

end process;

p12:process(setx,sety)

case setx is

when 0=>setx1

when 1=>setx1

when 2=>setx1

when 3=>setx1

when 4=>setx1

when 5=>setx1

when 6=>setx1

when 7=>setx1

end case;

case sety is

when 0=>sety1

when 1=>sety1

when 2=>sety1

when 3=>sety1

when 4=>sety1

when 5=>sety1

when 6=>sety1

when 7=>sety1

end case;

end process;

p13:process(start,S,X,Z,Y)------move

begin

if(start='0')then

setx

sety

else

if(clk3'event and clk3='1')then

if(Z='1')then

if((setx=1 and (sety=7 or sety=6 or sety=1))or(setx=2 and (sety=5 or sety=4))or(setx=6 and (sety=5 or sety=4 or sety=3 or sety=2)))

then

sety

end if;

end if;

if(Y='1')then

if((setx=1 and (sety=0 or sety= 5 or sety=6)) or (setx=2 and (sety=3 or sety=4)) or(setx=6 and (sety=1 or sety=2 or sety=3 or

sety=4)))

then

sety

end if;

end if;

if(S='1')then

if((sety=1 and (setx=6 or setx=5 or setx=4 or setx=3 or setx=2)) or (sety=3 and (setx=3 or setx=4)) or (sety=5 and (setx=2 or setx=3 or setx=4 or setx=5 or setx=6)))

then

setx

end if;

end if;

if(X='1')then

if((sety=1 and(setx=1 or setx=2 or setx=3 or setx=4 or setx=5)) or (sety=3 and (setx=2 or setx=3)) or (sety=5 and (setx=1 or setx=2 or setx=3 or setx=4 or setx=5)))

then

setx

end if;

end if;

end if;

end if;

end process;

p14:process(success)

begin

if(setx=1 and sety=0)then

success

else

success

end if;

end process;

end behave;

四 实验总结。

经过这一个月的数电实验，独立思考完成本次迷宫实验不仅学习到了相关的数电知识，也磨练了我做事情的意志。从开始时不太明太实验要求到最后的一步一步改进迷宫游戏效果。特别是在三个始终选择上花了不少的时间去研究，最终达到了每一个模块不冲突并且更好的同时工作的效果。

本次试验不足在于对于防抖电路的设计以及创新功能的增加，防抖电路设计的还是不够到位，创新部分由于实验开始时考虑不妥最终添加失败，希望在今后的实验中多加改进。