北邮数电实验-简易钢琴游戏实验报告.docx

这篇实验报告是关于北京邮电大学（北邮）数字电路课程的一个综合实验，实验主题是设计一个简易的钢琴游戏。这个实验旨在让学生运用数字电路的知识，实现一个具有互动性和娱乐性的电子设备。以下是对报告中涉及的知识点的详细说明： 1. **硬件接口**： - 实验使用了一个8x8的点阵显示器来呈现游戏界面，通过BTN1至BTN7按键模拟钢琴的7个音符。 - 游戏还包括了数码管显示，用于显示计分和倒计时。 - 蜂鸣器用于播放音符的声音，增强游戏体验。 2. **游戏规则**： - 光电在点阵的第一行随机出现并逐点下落，下落速度固定为0.2秒/行。 - 玩家需在光电到达点阵底部前按下对应的BTN键，消除光点，得分并播放音符。 - 若光电到达底部未被消除，则无得分，光点消失。 - 游戏时间设定为30秒，数码管进行倒计时显示。 3. **系统设计**： - 系统分为多个模块，包括时钟系统、复位模块、BTN键输入信号处理、分频电路、数码管扫描、蜂鸣器发声等。 - 顶层框图展示了这些模块间的连接，包括蜂鸣器、数码管显示、点阵显示、时钟输入等。 - 逻辑划分进一步细化为显示、计数、按键输入和控制等部分。 - 流程图和状态转移图描述了游戏的运行逻辑，例如每隔1s生成新光点、光点下落、游戏结束等状态转换。 4. **逻辑流程**： - 游戏开始后，系统每隔1s在不同列的第一行产生一个光点。 - 当光点下落且玩家按下对应BTN键时，光点消失，计分器增加，蜂鸣器播放音符。 - 若倒计时结束或光点到达底部未被消除，游戏结束。 5. **分频模块**： - 采用分频技术将最高25MHz的时钟分出1000Hz、5Hz和1Hz的时钟信号，分别用于数码管与点阵扫描、点阵的0.2秒下落以及30秒倒计时和新光点生成。 6. **源程序**： - 分频程序使用VHDL语言编写，通过计数器实现分频，产生不同频率的时钟信号。 - 蜂鸣器程序同样使用VHDL，但具体内容在提供的文本中不完整。 这个实验不仅涵盖了数字电路的基本原理，还涉及到时序控制、信号处理、人机交互等多个方面的知识，是数字电子技术实践教学的经典案例。通过这样的实验，学生可以深入理解数字系统的构建和控制，并提升问题解决和编程能力。