北郵數(shù)電實(shí)驗(yàn)猜拳游戲

1、 17班05號(hào)侯智超數(shù)電實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告題目：猜拳游戲的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)姓名： 學(xué)院： 專業(yè)： 通信工程 學(xué)號(hào)： 班內(nèi)序號(hào)： 摘要說明：本實(shí)驗(yàn)在Quartus軟件環(huán)境下，利用實(shí)驗(yàn)室集成芯片，使用VHDL語(yǔ)言編寫程序?qū)崿F(xiàn)一個(gè)猜拳小游戲的功能。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，采用了up _to_ down的設(shè)計(jì)思想，完成了編碼和譯碼輸出到8X8點(diǎn)陣和數(shù)碼管顯示分?jǐn)?shù)的功能，對(duì)應(yīng)共有三個(gè)模塊。關(guān)鍵詞：編碼譯碼 VHDL 模塊 一 設(shè)計(jì)課題實(shí)驗(yàn)?zāi)康募叭蝿?wù)要求：本電路可供甲乙二人進(jìn)行猜拳游戲。通過不同的按鍵控制，選擇多種出拳方式，顯示猜 拳的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)猜拳游戲，防止了作弊的可能。 基本要求： 1、甲

2、乙雙方各用 44 鍵盤中的三個(gè)按鍵模擬“石頭”、“剪刀”、“布”，一個(gè)按鍵為“確 認(rèn)”。44 鍵盤第一行為甲，第二行為乙； 2、裁判用 44 鍵盤第三行的一個(gè)按鍵模擬“開”，一個(gè)按鍵為“準(zhǔn)備”，一個(gè)按鍵為“復(fù) 位”； 3、裁判宣布“準(zhǔn)備”后，甲乙雙方分別選擇出拳方式并確認(rèn)； 4、裁判“開”以后，用點(diǎn)陣的左右三列同時(shí)顯示甲乙雙方的猜拳選擇（如下圖所示）， 并用兩個(gè)數(shù)碼管顯示甲乙的猜拳比分； 甲“布”，乙“剪刀” 甲“剪刀”，乙“石頭” 5、猜拳游戲?yàn)槲寰秩齽僦?。若甲乙雙方出拳一致，則比分保持不變，雙方重新出拳；6、比賽結(jié)束后，用 88 點(diǎn)陣顯示甲乙獲勝方； 7、復(fù)位后游戲重新開始。 提高要求：

3、1、 點(diǎn)陣顯示增加游戲開機(jī)動(dòng)畫、結(jié)束動(dòng)畫； 2、 為游戲增加音效；3、 在 LCD1602 液晶屏上顯示甲乙雙方的猜拳比分； 4、 自擬其他功能。二 系統(tǒng)設(shè)計(jì)：（1）設(shè)計(jì)思路：根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，首先控制器是鍵盤，構(gòu)思鍵盤的控制方式：1、假設(shè)4X4鍵盤第一個(gè)到最后一個(gè)按鍵編號(hào)為1-16，本實(shí)驗(yàn)用到了1-11，共十一個(gè)按鍵，對(duì)這十一個(gè)按鍵進(jìn)行鍵值編碼：第一行1234 0001 0101 1001 1101第二行5678 1000 1001 1010 1011第三行91011 1111 0110 1100123代表甲方出“石頭”“剪刀”“布”，4代表“已選好（確認(rèn)）”；567代表乙方出“石頭”“剪刀”

4、“布”，8代表“已選好（確認(rèn)）”；9代表“準(zhǔn)備”，10代表“開結(jié)果”，11代表“復(fù)位”注：此處復(fù)位的是按鍵的操作，對(duì)后面的分?jǐn)?shù)不會(huì)有影響。2、鍵盤編好了每個(gè)鍵的碼，進(jìn)行按鍵操作以后，傳入點(diǎn)陣模塊點(diǎn)陣是8X8的，列輸出用紅色，列是共陽(yáng)極，需要掃描顯示，按照給出的圖案要求，進(jìn)行圖案的掃描顯示，比較簡(jiǎn)單，之后詳見代碼。3、根據(jù)賽制，五局三勝，也就是誰(shuí)先達(dá)到三分誰(shuí)就是贏家，故計(jì)分模塊只需要分別最大分?jǐn)?shù)技術(shù)為3就符合了計(jì)分目的，計(jì)分獨(dú)立模塊，根據(jù)按鍵模塊輸出的鍵值，進(jìn)行譯碼，根據(jù)“開結(jié)果”以后之前的甲乙出拳組合得出不同分?jǐn)?shù)計(jì)數(shù)，通過數(shù)碼管的左側(cè)兩位顯示出來，當(dāng)一方達(dá)到三分后，將甲或者乙的計(jì)分3輸出，輸入

5、到點(diǎn)陣模塊，此時(shí)顯示一方勝利圖案。至此設(shè)計(jì)思路完整清晰。（2）系統(tǒng)總體框圖： 三 分塊設(shè)計(jì)程序及仿真分析1. 按鍵模塊由于我們的4X4按鍵模塊的端口是：四行的每行四個(gè)鍵分別公用一個(gè)行輸入，四列的四個(gè)鍵分別公用一個(gè)列輸出，這就需要我們掃描按鍵來控制輸出。四位計(jì)數(shù)對(duì)列進(jìn)行掃描，每次掃描單列時(shí)，再對(duì)行進(jìn)行掃描，這樣就可以對(duì)使用到的所有鍵分別有各自的輸入輸出控制。具體實(shí)現(xiàn)如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;use ieee.std_logic_arith.all;entity caiqu

6、an isport( kb_row_in:in std_logic_vector(3 downto 0); kb_col_out:out std_logic_vector(3 downto 0); showa,showb,showc,showd:out std_logic_vector(3 downto 0); clk:in std_logic ); END caiquan;architecture cai of caiquan issignal counta,countb:std_logic_vector(1 downto 0);signal col_out:std_logic_vector

7、(3 downto 0);signal a,b,c,d:std_logic_vector(3 downto 0):=0000;-* begin process(counta,clk)- begin if(clkevent and clk=1)then if(counta=11)thencounta=00;else countakb_col_out=0111;countbkb_col_out=1011;countbkb_col_out=1101;countbkb_col_out=1110;countbcase kb_row_in iswhen0111=a=0001;b=0000;c=0000;d

8、b=1000;a=0000;c=0000;dc=1111;b=0000;a=0000;da=0000;b=0000;c=0000;dcase kb_row_in iswhen0111=a=0101;b=0000;c=0000;db=1001;a=0000;c=0000;dc=0110;b=0000;a=0000;da=0000;b=0000;c=0000;dcase kb_row_in iswhen0111=a=1001;b=0000;c=0000;db=1010;a=0000;c=0000;dc=1100;b=0000;a=0000;da=0000;b=0000;c=0000;dcase k

9、b_row_in iswhen0111=d=1101;a=0000;c=0000;bd=1011;b=0000;c=0000;aa=0000;b=0000;c=0000;d=0000; end case; end case; showa=a; showb=b; showc=c; showd=d;end process;end;仿真波形如下： 說明：由仿真可以清晰地看到abcd四組鍵的鍵值輸出a0001 0101 1001 d 1101b 1000 1001 1010 1011c1111 0110 11002點(diǎn)陣模塊 點(diǎn)陣模塊和按鍵模塊一樣需要掃描顯示，由于我們的圖形只涉及到中間四行和兩邊各三列

10、，我們的行掃描只需掃描中間四行其他四行置0可以節(jié)省引腳使用，掃描行，每行對(duì)應(yīng)列的輸出，頻率高了人眼看到的就是靜止的圖形。點(diǎn)陣模塊顯示圖形需要對(duì)按鍵模塊傳輸過來的鍵碼對(duì)應(yīng)譯碼，對(duì)應(yīng)不同按鍵情況進(jìn)行不同的圖形顯示。此程序使用鍵值“與”來表達(dá)“已選好（確認(rèn)）”，在“與”之前加入“準(zhǔn)備”的限定條件，之后判斷“與”的結(jié)果之前加上“開結(jié)果”的限定，就可以實(shí)現(xiàn)“準(zhǔn)備”出拳“已選好（確認(rèn)）”“開結(jié)果”的順序限制，而復(fù)位只需要在每個(gè)進(jìn)程剛開始時(shí)加入復(fù)位信號(hào)的初值，就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位來滅掉點(diǎn)陣顯示。具體實(shí)現(xiàn)如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std

11、_logic_unsigned.all;use ieee.std_logic_arith.all;entity dianzhen isport(clear:in std_logic;win_a,win_b:in std_logic_vector(2 downto 0);clk:in std_logic;col_a,col_b:out std_logic_vector(3 downto 0);a,b,c,d:in std_logic_vector(3 downto 0);row:out std_logic_vector(7 downto 0);end dianzhen;architecture

12、dian of dianzhen issignal data11,data12,data13,data14,data21,data22,data23,data24:std_logic_vector(3 downto 0);signal a_data,b_data,c1_data,c2_data,c3_data,ad_data,be_data:std_logic_vector(3 downto 0):=0000;signal d_data,e_data:std_logic_vector(3 downto 0):=0000;signal cnt:STD_LOGIC_VECTOR (1 DOWNTO

13、 0);signal wina_data,winb_data:std_logic_vector(2 downto 0):=000;beginprocess(win_a)-note for winabeginif(clkevent and clk=1)thenif(clear=1)thenwina_datawina_datawina_datawina_datawina_datanull;end case;end if;end if;end process;process(win_b)-note for winbbeginif(clkevent and clk=1)thenif(clear=1)t

14、henwinb_datawinb_datawinb_datawinb_datawinb_datanull;end case;end if;end if;end process;process(a)-note for jiabeginif(clkevent and clk=1)thenif(c=1100 or clear=1)thena_dataa_dataa_dataa_datanull;end case;end if;end if;end process;process(b)-note for yibeginif(clkevent and clk=1)thenif(c=1100 or cle

15、ar=1)thenb_datab_datab_datab_datanull;end case;end if;end if;end process;process(c)-note for ready,open and resetbeginif(clkevent and clk=1)thenif(c=1100 or clear=1)thenc1_data=0000;c2_datac1_datac2_datanull;end case;end if;end if;end process;process(clk,c1_data,c2_data,c)-note for ok of jia and yib

16、eginif(clkevent and clk=1)thenif(c=1100 or clear=1)thend_data=0000;e_datad_datae_datanull;end case;end if;if(c=1100 or clear=1)thenad_data=0000;be_data=0000;-a_data=0000;b_data=0000;elsead_data=(a_data and d_data);be_datadata11=0100;data12=1110;data13=1110;data14data11=0010;data12=1100;data13=1100;d

17、ata14data11=1110;data12=1110;data13=1110;data14data11=0000;data12=0000;data13=0000;data14data21=0010;data22=0111;data23=0111;data24data21=0100;data22=0011;data23=0011;data24data21=0111;data22=0111;data23=0111;data24data21=0000;data22=0000;data23=0000;data24=0000; end case;else data11=0000;data12=000

18、0;data13=0000;data14=0000;data21=0000;data22=0000;data23=0000;data24=0000;end if;end if;end process;process(clk)beginif(clkevent and clk=1)thenif(cnt=11)thencnt=00;else cntrow=11111011;col_a=0100;col_brow=11110111;col_a=0100;col_brow=11101111;col_a=0100;col_brow=11011111;col_a=1010;col_brow=11111011

19、;col_b=0010;col_arow=11110111;col_b=0010;col_arow=11101111;col_b=0010;col_arow=11011111;col_b=0101;col_arow=11111011;col_a=data11;col_brow=11110111;col_a=data12;col_brow=11101111;col_a=data13;col_brow=11011111;col_a=data14;col_b=data24;end case;end if;end process;end;仿真波形如下：說明：如波形所示，實(shí)現(xiàn)了順序限定顯示點(diǎn)陣，最下面的

20、三個(gè)win_a,win_b,clear是對(duì)應(yīng)計(jì)分模塊甲乙二人計(jì)分結(jié)果的傳入判斷，和對(duì)分?jǐn)?shù)的復(fù)位，此復(fù)位也是全局復(fù)位。3.計(jì)分模塊 計(jì)分模塊相對(duì)簡(jiǎn)單，也由按鍵鍵值判斷來實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)的計(jì)數(shù)，情況有九種，三種出拳的平局，甲的三種贏的情況和乙的三種贏的情況。對(duì)應(yīng)贏的時(shí)候，甲乙的各自分?jǐn)?shù)計(jì)數(shù)的信號(hào)加一就可以實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)加，顯示到數(shù)碼管需要一個(gè)cat的互相對(duì)換，來顯示兩位分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)滿足三分時(shí)候分?jǐn)?shù)不再增加，并且輸出一個(gè)3給點(diǎn)陣，來顯示勝利結(jié)果，并設(shè)有一個(gè)全局的復(fù)位，來實(shí)現(xiàn)游戲結(jié)束的復(fù)位，或者任意時(shí)刻的“重新開始玩”。具體實(shí)現(xiàn)如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;us

21、e ieee.std_logic_unsigned.all;use ieee.std_logic_arith.all;entity jifen isport(clk,clear:in std_logic;a,b,c,d:in std_logic_vector(3 downto 0);smg:out std_logic_vector(6 downto 0);cat:out std_logic_vector(7 downto 0);cnta,cntb:out std_logic_vector(2 downto 0);end jifen;architecture ji of jifen issign

22、al a_data,b_data,c1_data,c3_data,ad_data,be_data:std_logic_vector(3 downto 0):=0000;signal d_data,e_data:std_logic_vector(3 downto 0):=0000;signal cnt_a,cnt_b:STD_LOGIC_VECTOR (2 DOWNTO 0):=000;signal sig_a,sig_b,c2_data:std_logic;signal cat_t:std_logic_vector(7 downto 0):=11111101;beginprocess(a)-n

23、ote for jiabeginif(clkevent and clk=1)thenif(c=1100 or clear=1)thena_dataa_dataa_dataa_datanull;end case;end if;end if;end process;process(b)-note for yibeginif(clkevent and clk=1)thenif(c=1100 or clear=1)thenb_datab_datab_datab_datanull;end case;end if;end if;end process;process(c)-note for ready,o

24、pen and resetbeginif(clkevent and clk=1)thenif(c=1100 or clear=1)thenc1_data=0000;c2_datac1_datac2_datanull;end case;end if;end if;end process;process(c1_data,c2_data,c)-note for ok of jia and yibeginif(c2_dataevent and c2_data=1)thenif(c=1100 or clear=1)thend_data=0000;e_datad_datae_datanull;end ca

25、se;end if;end if;end process;process(clk)beginif(clear=1)thencnt_a=000;elseif(cnt_a=100)thencnt_a=000;elsif(c2_dataevent and c2_data=1)thenif(a_data=0001 and b_data=1001)thencnt_a=cnt_a+1;elsif(a_data=0101 and b_data=1010)thencnt_a=cnt_a+1;elsif(a_data=1001 and b_data=1000)thencnt_a=cnt_a+1;end if;e

26、nd if;end if;end process;process(clk)beginif(clear=1)thencnt_b=000;elseif(cnt_b=100)thencnt_b=000;elsif(c2_dataevent and c2_data=1)thenif(a_data=0001 and b_data=1010)thencnt_b=cnt_b+1;elsif(a_data=0101 and b_data=1000)thencnt_b=cnt_b+1;elsif(a_data=1001 and b_data=1001)thencnt_bcat_t=11111110;cat=ca

27、t_t;if(clear=1)thensmg=0000000;cntasmg=0000000;cntasmg=0110000;cntasmg=1101101;cntasmg=1111001;cntanull; end case; end if;when11111110=cat_t=11111101;cat=cat_t; if(clear=1)thensmg=0000000;cntbsmg=0000000;cntbsmg=0110000;cntbsmg=1101101;cntbsmg=1111001;cntbnull; end case; end if;when others=cat_t clk, kb_row_in = kb_row_in, kb_col_out = kb_col_out, showa = SYNTHESIZED_WI