数字电路实验-打地鼠游戏设计与实现.docx

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信息与通信工程学院

数字电路实验报告

题目：打地鼠游戏的设计与实现

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指导教师:

实验日期：

一、设计课题的任务与要求……………………………………………………… 3

二、系统设计……………………………………………………………………… 3

2.1 设计思路……………………………………………………………… 3

2.2 总体框图……………………………………………………………… 3

2.3 分块设计……………………………………………………………… 3

三、仿真波形及波形分析………………………………………………………… 4

3。1 分频器………………………………………………………………… 4

3.2 随机数产生模块……………………………………………………… 4

3.3 防抖模块……………………………………………………………… 5

3。4 点阵显示模块………………………………………………………… 5

3.5 键盘控制模块………………………………………………………… 6

3.6 计分模块……………………………………………………………… 6

3.7 计时模块……………………………………………………………… 6

3.8 译码器模块…………………………………………………………… 7

四、源程序………………………………………………………………………… 7

4。1 分频器………………………………………………………………… 7

4。2 随机数产生模块……………………………………………………… 8

4.3 防抖模块……………………………………………………………… 10

4.4 点阵显示模块………………………………………………………… 10

4。5 键盘控制模块………………………………………………………… 12

4.6 计分模块……………………………………………………………… 13

4.7 计时模块……………………………………………………………… 14

4。8 译码器模块…………………………………………………………… 15

五、功能说明及资源利用情况………………………………………………… 16

六、故障及问题分析…………………………………………………………… 16

七、总结与结论……………………………………………………………………17

一、设计任务与要求

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。

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.

二、系统设计

2.1 设计思路

地鼠显示：4*4的红色点阵

边界显示：6*6的绿色点阵

结束画面：绿色的“V"形胜利画面，红色的“X”形失败画面

计时和计分显示：各用2个数码管，共4个数码管

锤子控制：4＊4的键盘

开关控制：1个拨码开关

用拨码开关开始游戏，6＊6绿色点阵常亮,红色点阵亮的位置表示地鼠出现，按下相应的键盘即算

打中，计1分,记到10分游戏结束显示绿色“V”。游戏时间共计60秒，时间为0，分数未到10分，

游戏结束显示红色“X".用50MHz作为基本信号源，分频得到500Hz和1Hz。

2。2 总体框图

2。3 分块设计

A。游戏准备模块:

1.随机数产生模块:将一个4位的二进制数的第一位与最后一位进行异或运算后,作为随机

数种子，并且每次运算完将前三位与种子进行合并，产生周期为21的伪随机数，通过计数控制地鼠

持续2秒，通过返回的得分信号改变得分后地鼠的位置。

B。游戏核心模块:

1.点阵显示模块:用于显示地鼠和边界，以及结束时胜利或失败的画面。

2.键盘控制模块：通过对地鼠对应位置的列进行扫描，比较返回的键盘行信号,打到地鼠即

输出得分脉冲信号。

C。进程显示模块：

1。计分模块：通过接收得分脉冲信号，进行计分,每次开始预制值为‘0'。

2.计时模块：使用1Hz的时钟信号进行倒计时，每次减1，开始时预制值为‘60’。

D.辅助模块：

1.分频器模块：将50MHz的信号分频成1Hz用于计时和500Hz用于其他功能。

2。防抖模块：用500Hz的信号进行计数,只有持续6个时钟周期以上的按键信号才会进入

按键控制模块，从而达到防抖的作用。

3。译码器模块：将计分和计时模块传来的信号进行译码,输出到数码管，实现计分和计时

的显示.

三、仿真波形及波形分析

3。1 分频器模块

clk：50MHz的时钟信号

clk_1Hz:1Hz的时钟信号

clk_500Hz：500Hz的时钟信号

reset：复位信号

波形分析:

为便于仿真,这里clk使用的是周期为1us的信号，clk_500Hz为clk的10分频信号，clk_1Hz为clk_1Hz

的6分频信号.实际中的分频器是先将50MHz信号进行100000分频，得到500Hz信号，再对500Hz信号进行500

分频得到1Hz信号.

3。2 随机数产生模块

clk:500Hz时钟信号

num:4位二进制随机数

score:得分信号

波形分析:

1.通过12个自制D触发器的连接及其中4位的异或，产生12位的二进制随机数，从中取出4位作为地

鼠位置的随机数。

2.通过计500Hz信号1000次，从而控制地鼠持续2秒。

3。只要打中地鼠,即接收到得分的脉冲信号，立即产生新的随机数。

3.3 防抖模块

clk:500Hz时钟信号

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m0_66714671

2022-11-25

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春哥111

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