北邮打地鼠的游戏设计与实现

数电实验报告

题目：打地鼠的游戏设计与实现

姓名：

学号：

班级:

学院: 电子工程学院

2015年 11 月 8日

一、 任务要求

基本要求

1、设计一个挑战反应速度的“打地鼠”游戏，采用用 8×8双色点阵显示游戏界面，其中游戏边界采用绿色 LED 显示，随机出现的地鼠采用红色 LED 显示，游戏有 16个洞穴，如图 1所示。

2、游戏洞穴

每次随机出现一个地鼠，

每个地鼠的最长保持时间为 2 秒，2 秒后随机出现下一个地鼠。以 4×4键盘的按键代表锤子，16个洞穴与 16个按键一一对应，一旦锤子在 2秒内击中地鼠，地鼠消失，数码管计分器分数加 1分；若锤子一直没有击中地鼠，2秒后该地鼠消失。用两个数码管显示游戏成绩，当游戏成绩达到 10分时游戏结束，点阵显示字符“V”。 3、用两个数码管对整个游戏进行倒计时，当游戏时间超过 59秒而成绩未达到 10分时，游戏失败，点阵显示字符“X”。 4、按复位键重新开始游戏，并开始倒计时。 提高要求：

1、增加游戏难关，在边界内每次随机出现两个地鼠，两个地鼠的最长保持时间均为2秒，2

秒后随机出现下两个地鼠，锤子击中一个地

鼠加1分，当游戏成绩达到20分而且游戏时间未超过59秒时，游戏结束，显示字符“V”，否则显示字符“X”。

2、自拟其他功能。

二、系统设计

设计思路：

1、将该程序进行分模块设计。可以将程序分为：分频模块、随机数产生模块、比较模块、键盘电路、显示模块、计时模块、游戏结束模块。

2、分模块进行相应模块的编写。

3、对编好的模块进行测试。

4、编写主程序并进行调试。

总体框图：

分块设计：

1、分频模块

将50MHz的信号源分别分频为各难度所需频率的时钟信号。

2、随机数产生模块

本实验采用伪随机数产生方法，即在ROM中存入随机表中的数据，游戏开始后采用一个计数器不断从其中读取数据。

3、比较模块

判断选手得分或失分主要是由一个比较器完成的，将系统传给LED灯的信号与选手输入的信号作比较，相同则加分，否则扣分，这两个信号分别传给计分模块，从而完成系统判定得分的工作。

4、键盘电路

主要通过产生行扫描，来识别用户的按键，电路中已经对按键进行了消抖。其提供给控制器按键的编码。

5、显示模块

显示模块分为两部分，一为60s的倒计时，另一个为从0到10的记分模块，游戏开始时计时模块和比较模块分别将信号传递给显示模块，用来将BCD码转化为可以在七段数码管中显示的。

6、计时模块

在此模块中集合开始键，复位键。当复位键等于0，开始键等于1时，游戏开始。倒计时模块预置值为60，开始信号给出后，开始60s倒计时。

7、记分模块

计分模块接受来自比较模块的信号控制分数的加减，同时将当前的分数BCD码以电信号传递给显示模块显示分数，每一次加分时，判断当前分数是否超过10分，同时当前时间是否小于0。

8、游戏结束模块

接收来自计分模块的信号，判断是否结束，保存当前分数，时间通过显示模块显示。

三、仿真波形及波形分析：

一、随机数仿真波形

在等级为1的情况下产生0---16随机数，产生时间不定，根据当前数字，对应与点阵中的16个LED灯，同时点亮该点。

二、键盘输入（“锤子”仿真波形）

通过消抖，提高了键盘反应，当点阵数列和键盘相同时，判断为1，表示为加分信号

三、计时器

出始时刻设为60S, 通过频率为1Hz的时钟，每一次在时钟上升沿到来时，时间减一。

四、最高分保存模块

最高分保存模块和计分模块倒计时模块相连，当倒计时显示为0，分数小于10时保存，或者当分数等于10，倒计时小于60保存，其余情况下均输出0，该模块不工作。

五、比较计分模块波形

当计分信号显示为1时，分数u1加一，时钟频率为0.5Hz,在每一个时钟周期内为1，加一否则保持不变。

六、等级判断模块

四、源程序：

一、分频器

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

ENTITY fenpinqi IS

PORT(clk_f,clear_f: IN STD_LOGIC;

clk_f_out10k, clk_f_out100, clk_f_out1, clk_f_out1d2: OUT STD_LOGIC);

END fenpinqi;

ARCHITECTURE a OF fenpinqi IS

SIGNAL tmp1: INTEGER RANGE 0 TO 24999; --50000分频

SIGNAL tmp2: INTEGER RANGE 0 TO 4;

SIGNAL tmp3: INTEGER RANGE 0 TO 49; --100分频

SIGNAL tmp4: INTEGER RANGE 0 TO 99; --200分频

SIGNAL clktmp1: STD_LOGIC;

SIGNAL clktmp2: STD_LOGIC;

SIGNAL clktmp3: STD_LOGIC;

SIGNAL clktmp4: STD_LOGIC;

BEGIN

P1: PROCESS(clear_f, clk_f)

BEGIN

IF clear_f = '1' THEN

tmp1<=0;

ELSIF clk_f'event AND clk_f='1' THEN

IF tmp1=24999 THEN

tmp1<=0;

clktmp1<=not clktmp1; -- 50000fenpin

ELSE