北京邮电大学数字电路实验迷宫游戏

数字电路综合实验报告

学院：信息与通信工程学院

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选作题目：简易迷宫游戏

一、课题的任务要求

1、基本要求：

1)用8×8点阵进行游戏显示。

2)迷宫游戏如下图所示，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。

2、提高要求：

1)多种迷宫地图可以选择。

2)在计时的基础上增加计步的功能，每按一次控制按键步数加1，碰壁不计

算步数，计步结果用数码管显示。

3)为游戏增加提示音乐，在不同时间段采用不同频率的信号控制蜂鸣器发

声报警。

4)增加其他游戏模式。

5)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：

通过分析迷宫游戏的特点，将迷宫游戏的实现分为三大核心功能模块，一是控制模块controller，是整个游戏的“枢纽”，负责处理玩家的输入信号，控制整个游戏阶段的跳转，游戏胜负的判断，以及输出相应显示模块的控制信号。二是计时兼数码管显示模块timer，负责倒计时以及倒计时的显示，游戏已走步数的显示，并产生蜂鸣器的控制信号。三是点阵显示模块lattice，通过接收控制模块的控制信号，控制不同游戏模式或状态下的点阵输出。其他次要模块主要为：分频模块，防抖模块，蜂鸣器驱动模块。

迷宫游戏的划分方框图如下：

图2.1 迷宫游戏的逻辑划分方框图

2、总体框图：

顶层连接图如下：

图2.2 系统顶层设计图

3、分块设计：

1)控制模块（controller）

通过分析控制模块的随着游戏进程的状态变化，可将控制器分为七个状态，分别是

①WaitMsg：待机状态，等待玩家BTN0（进入游戏）的输入，跳转至

ChoModes。

②ChoModes：选择游戏模式状态，等待玩家BTN0（模式1）或BTN1

（模式2）的输入，跳转至ChoLevel。

③ChoLevle：选择游戏难度状态，等待玩家BTN0（难度1）或BTN1

（难度2）的输入，跳转至ChoMaps。

④ChoMaps：选择游戏地图状态，等待玩家BTN0（地图1）、BTN1

（地图2）、BTN2（地图3）、BTN3（随机选择）其中之一的输入，

跳转至Moving。

⑤Moving：游戏状态，等待玩家BTN0（上）、BTN1（下）、BTN2（右）、

BTN3（左）其中之一的输入，通过判断游戏终止条件，如是否时间

到，步数用尽，或到达终点，来转移状态至Win，或Lose。

⑥Win：游戏胜利状态，玩家在规定时间与步数内到达终点，等待玩

家BTN7（复位键）的输入，跳转至WaitMsg。

⑦Lose：游戏失败状态，时间用尽或步数到达上线，等待玩家BTN7

（复位键）的输入，跳转至WaitMsg。

在任何状态下，只要收到BTN7（复位）的信号，状态都会转移到WaitMsg。

对应的逻辑流程图如下：

图2.3 迷宫游戏控制器逻辑流程图

图2.4 controller模块元件图

2)计时兼数码管显示模块（timer）

timer模块受到controller模块的控制，controller模块将传递游戏状态信号、计时控制信号、游戏难度信号以及已走步数信号给timer。timer 模块利用case选择语句对相应的控制信号做出相应。并利用视觉暂留效应，将时间与已走步数显示在数码管上。

图2.5 timer元件图

以下是控制数码管显示的代码，负责同时显示时间和已走步数：

IF cont_display =4 THEN –模为5的计数器，轮流显示5个数字

cont_display<=0;

ELSE

cont_display<= cont_display+1;

END IF;

CASE cont_display IS –通过选择计数器的状态，来显示相应的数字

WHEN 0 =>

con_nixietube<= "101111";nixietube<=nixietube1; --时间的个位

WHEN 1 =>

con_nixietube<= "011111";nixietube<=nixietube2;--时间的十位

WHEN 2 =>

con_nixietube<= "111110";nixietube<=nixietubex; --已走步数的个位

WHEN 3 =>

con_nixietube<= "111101";nixietube<=nixietubey;--已走步数的十位

WHEN 4 =>

con_nixietube<= "111011";nixietube<=nixietubez;--已走步数的百位

END CASE;

3)点阵显示模块（lattice）

Lattice模块同样也受到controller模块的控制，controller模块将传递游戏状态信号，游戏模式信号，游戏地图信号，根据不同的游戏阶段显示出不同的图案。其中迷雾模式的显示是一个小难点，首先通过判断y的值，给相邻两行赋上地图，其他置零，然后判断x的值给相邻两行中的部分元素置零，最后达到只显示坐标点周围一格内有地图的显示的效果。

图2.6 lattice模块元件图