一、设计题目说明

此设计意在实现一个相对具有娱乐性的打地鼠游戏模块功能，能够产生随机出现的地鼠，并能对虚拟的敲击按键做出灵敏的识别与判断，从而进行必要的计分与计时行为。

二、实验平台

开发软件：

Quartus II 9.0sp2 Web Edition

开发板：

ALTERA FLEX EPF10K20TI144-4 CAA239743

三、总体设计思路

结构：

取八位晶体管的前四位数码管作为随机地鼠出现的显示区域，后四位对半分为前两位的倒计时显示模块和后两位的分数计数模块；八个按键脉冲开关取前四位作为地鼠的敲击按键；以数码管的动态化显示代表是否击中。

功能：

在游戏开始前，首先根据产生的伪随机数生成地鼠出现的位置信息，由指定的时钟脉冲信号控制地鼠跳动的频率，最终交由晶体管显示。重置倒计时与分数，待随机数已生成一段时间，拨动开始键，驱动游戏进行。此时倒计时与比较模块开始工作，将地鼠出现的位置信息与敲击按键的位置信息进行比对，如果一致，则分数加一，如不一致，分数保持不变，直到60s倒计时结束，各模块停止工作。按下重置键复位重新开始游戏。

四、详细模块设计

①分频模块：

将100,000Hz的时钟信号源分频为所需的1Hz时钟信号，使得时钟信号能够每秒产生一个时钟脉冲。

--分频模块library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;entity divclock is
port( oldclk: IN std_logic;currclk: buffer std_logic);
end;
architecture one of divclock isconstant useHz:integer:=100000;--旧时钟频率为100000Hz
beginprocess(oldclk)variable count:integer range 0 to useHz-1;--设置计数器，保留旧时钟频率产生上升沿的次数beginif oldclk'event and oldclk='1' thenif count=(useHz-1)/2 then--0.5s时，计数器置0，新时钟翻转count:=0;currclk<=NOT currclk;elsecount:=count+1;end if;end if;end process;
end one;

②随机数模块：

取m序列的每四位的后两位，产生一定数量的伪随机数，作为地鼠的位置信息。

--output 2bits random number
--利用ｍ序列产生四位随机数，取每四位的后两位作为本次课设所需的随机数library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_arith.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;entity rand is
port(Reset: IN std_logic;Clk: IN std_logic;Data_out: OUT std_logic_vector(1 downto 0));
end rand;architecture rtl of rand issignal Shift_Register:std_logic_vector(3 downto 0);beginprocess(Reset,Clk)
begin
if(Reset='1') thenShift_Register<="1000";
else if(Clk'event and Clk='1') thenData_Out<=Shift_Register(1 downto 0);Shift_Register(0)<=Shift_Register(1);Shift_Register(1)<=Shift_Register(2);Shift_Register(2)<=Shift_Register(3);Shift_Register(3)<=Shift_Register(3) xor Shift_Register(0);
end if;
end if;
end process;end rtl;

③按键模块：

通过转码，将按键的位置信息转化为对应位置上地鼠的位置信息。

--按键模块library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;entity button_decode isport(a,b,c,d: IN std_logic;--定义4个按键--clk: IN std_logic;result: OUT std_logic_vector(1 downto 0));
end button_decode;architecture one of button_decode is
beginprocess(a,b,c,d)begin--对按键进行位置信息的转换--if(clk'event and clk='1') thenif a='0' thenresult<="11";elsif b='0' thenresult<="10";elsif c='0' thenresult<="01";elsif d='0' thenresult<="00";elseresult<=NULL;end if;--end if;end process;
end;

④倒计时模块：

利用分频得到1Hz的时钟频率设置倒计时，每当经过一个时钟脉冲，模块中的计时器减一，直至设定的时间结束为0或者通过reset重置。

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;entity timedown isport(start: IN std_logic;clk: IN std_logic;reset: IN std_logic;S: OUT std_logic_vector(3 downto 0);--十位F: OUT std_logic_vector(3 downto 0);--个位accomplish: OUT std_logic);   --倒计时状态的输出信号，如果倒计时结束，则输出１
end timedown;architecture one of timedown is
beginprocess(clk,start,reset)variable s2:std_logic_vector(3 downto 0);--十位variable f2:std_logic_vector(3 downto 0);--个位beginif(clk'event and clk='1') thenif(reset='1') then     --重置s2:="0110";--6f2:="0000";--0elsif start='1' thenif f2="0000" then   --如果个位等于０而十位不等于０，则将个位置为９，十位减一if s2/="0000" thenf2:="1001";s2:=s2-1;accomplish<='0';else             --如二者都为０，则倒计时保持“００”不变，同时将倒计时状态置为１               accomplish<='1';f2:=f2;s2:=s2;end if;else                --其他情况下，个位减一，倒计时状态置０f2:=f2-1;accomplish<='0';end if;end if;S<=s2;F<=f2;end if;end process;
end one;

⑤比较模块：

将按键模块和随机数模块传入的位置信息进行比较，如果相同，则传送信号‘1’给计分模块，否则传送信号‘0’。

--comparelibrary ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;entity compare isport(Data_out,button: IN std_logic_vector(1 downto 0);clk: IN std_logic;accomplish: IN std_logic;true: OUT std_logic;start: IN std_logic);
end compare;architecture one of compare is
beginprocess(clk)beginif(start='1') then--如果游戏开始且尚未结束，则进行判断if(accomplish='0') thenif(Data_out=button) then--如果位置信息相同，则置信号为高电平true<='1';elsetrue<='0';end if;end if;end if;end process;
end;

⑥计分模块：

判断比较模块传递的信号，如果位置信息相同则分数加一，否则分数保持不变。

--scorelibrary ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;entity score isport(clk: IN std_logic;start: IN std_logic;true: IN std_logic;accomplish: IN std_logic;reset: IN std_logic;G: OUT std_logic_vector(7 downto 0));--分数
end score;architecture one of score is
beginprocess(clk,start,true)variable temp1,temp2: std_logic_vector(3 downto 0);--分数的十位与个位beginif(clk'event and clk='1') thenif reset='1' then--重置分数temp1:="0000";--十位temp2:="0000";--个位elseif start='1' and true='1' then--如果游戏开始，且命中地鼠if accomplish='0' then      --如果倒计时没有结束temp2:=temp2+1;           --个位+1if(temp2="1010")then      --如果个位等于10，则十位加一，个位置0temp1:=temp1+1;temp2:="0000";end if;end if;elsif start='1' and true='0' then--如果游戏开始，地鼠未被命中，则分数保持不变if accomplish='1' thentemp2:=temp2;temp1:=temp1;end if;elsif start='0' then  --如果拨下开始键，则分数清零temp2:="0000";temp1:="0000";end if;G(7 downto 4)<=temp1;G(3 downto 0)<=temp2;end if;end if;
end process;
end one;

⑦显示模块：

根据各模块传送的数据，通过动态扫描技术实现相应内容的显示。

--显示模块library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;entity transform is--定义多个接收端用来接收其他模块的信息，从而向晶体管输出对应的信息port(Data_out: IN std_logic_vector(1 downto 0);--地鼠位置信息S: IN std_logic_vector(3 downto 0);       --倒计时十位F: IN std_logic_vector(3 downto 0);       --倒计时个位G: IN std_logic_vector(7 downto 0);       --分数clk: IN std_logic;                        --动态扫描时钟信号true: IN std_logic;                       --比较模块传来的位置比较结果sel: OUT std_logic_vector(7 downto 0);    --位选信号led: OUT std_logic_vector(6 downto 0));   --晶体管显示
end transform;architecture one of transform isbeginprocess(clk,true)variable m: integer range 0 to 4:=0;--定义变量m，以区分不同时间片下晶体管的显示区域beginif(clk'event and clk='1') thenif(m=0) then                  --m=0，以LED形式呈现地鼠（ｍ＝others时情况类似）m:=m+1;if(data_out="00") thensel<="11101111";led<="1111110";if(true='1') then         --如果命中，则地鼠呈现被打扁状led<="0001000";end if;elsif(data_out="01") thensel<="11011111";led<="1111110";if(true='1') thenled<="0001000";end if;elsif(data_out="10") thensel<="10111111";led<="1111110";if(true='1') thenled<="0001000";end if;elsif(data_out="11") thensel<="01111111";led<="1111110";if(true='1') thenled<="0001000";end if;end if;elsif(m=1) then     --如果 m=1,切换显示倒计时的十位m:=m+1;sel<="11110111";case S iswhen "0000" => led<="0111111";--0when "0001" => led<="0000110";--1when "0010" => led<="1011011";--2when "0011" => led<="1001111";--3when "0100" => led<="1100110";--4when "0101" => led<="1101101";--5when "0110" => led<="1111101";--6when others => led<="0000000";end case;elsif(m=2) then     --如果 m=2,切换显示倒计时的个位m:=m+1;sel<="11111011";case F iswhen "0000" => led<="0111111";--0when "0001" => led<="0000110";--1when "0010" => led<="1011011";--2when "0011" => led<="1001111";--3when "0100" => led<="1100110";--4when "0101" => led<="1101101";--5when "0110" => led<="1111101";--6when "0111" => led<="0000111";--7when "1000" => led<="1111111";--8when "1001" => led<="1101111";--9when others => led<="0000000";end case;elsif(m=3) then     --如果 m=3,切换显示分数的十位m:=m+1;sel<="11111101";case G(7 downto 4) iswhen "0000" => led<="0111111";--0when "0001" => led<="0000110";--1when "0010" => led<="1011011";--2when "0011" => led<="1001111";--3when "0100" => led<="1100110";--4when "0101" => led<="1101101";--5when "0110" => led<="1111101";--6when "0111" => led<="0000111";--7when "1000" => led<="1111111";--8when "1001" => led<="1101111";--9when others => led<="0000000";end case;elsif(m=4) then     --如果 m=4,切换显示分数的个位m:=0;sel<="11111110";case G(3 downto 0) iswhen "0000" => led<="0111111";--0when "0001" => led<="0000110";--1when "0010" => led<="1011011";--2when "0011" => led<="1001111";--3when "0100" => led<="1100110";--4when "0101" => led<="1101101";--5when "0110" => led<="1111101";--6when "0111" => led<="0000111";--7when "1000" => led<="1111111";--8when "1001" => led<="1101111";--9when others => led<="0000000";end case;end if;end if;end process;
end one;

之后将编译好的子模块导入新项目中，将各模块生成各个单独的元器件，创建原理图文件，将各模块元器件导入，连线。

仿真

五、板载测试

①通电下载后，随机数生成模块首先开始运作，前四位数码管显示随机出现的虚拟地鼠模型

②拨动reset键重置倒计时，进入游戏准备阶段。

③拨动选择游戏难度。

④拨动start键开始游戏，倒计时开始，比较和按键模块开始运行。

⑤如果击中地鼠，地鼠呈现被打扁状，分数+1，指示灯闪亮。

⑥倒计时未结束拨动reset键使置1，由于游戏期间不允许暂停，故倒计时重置，分数暂留，直至reset键置0，分数清零。

⑦倒计时结束后，分数保持不变，按键和比较模块停止工作，直至start置0，分数清零。

六、不足之处

地鼠一次只能出现一只且器械老化存在一定的干扰（时间紧迫，按键抖动未加）。

七、心得体会

通过这次实验设计，我真真正正地从实践中学到了很多。经历了无数的困难，我被给予了更多的经验与教训，让我有足够的能力去力图改进和应对下一次可能出现的艰难险阻。
在一开始的尝试过程中，我尝试以一个大文件的形式，写出一个极具整体性的VHDL代码，奈何能力不足，在实现上遇到了不少的困难，给自己增加了不少不必要的负担。在经过一段时间的考虑后，我选择将整体拆分成多个不同的小模块逐一实现，最后以原理图的方式连线实现。在新一轮的实践中，我试图将显示模块嵌入在其他各个小模块中，实践中发现这种方法存在诸多不便，最终确立将各模块完全剥离，得到了现阶段的最优的方案。在接下来的实现过程中，常常遇到因为考虑不周而使得部分模块超时执行的不正常现象，也有遇到不熟悉VHDL部分语句而出现的逻辑错误，在查阅资料并多次实验尝试各种不同的方法后，问题渐渐得以解决，最终实现了基本的打地鼠功能。
在板载测试成功后，此时距离提交成果的最后期限还有很多时间，在这段时间里，我开始考虑如何去完善和美化它，在之后，我陆陆续续修正了其中的一些不足之处，完善了部分代码，同时加入了地鼠的第二阶段形态以及游戏模式选择控件，使得游戏整体更加符合现实生活中真实用户的需求，最终得到了现在相对成熟的成果。
在这次的课程设计中，我不仅仅提高了自己的动手能力，更为重要的是理解了EDA融入于我们生活的真谛，我们真正学习技术，不应只会浅薄的纸上谈兵，更应该把技术应用于实践，用“死”的代码赋予现实生活丰富多彩。EDA是，又不是简简单单的一种技术，它是我们链接数字世界与三维世界的一把钥匙，是我们人与机械器件沟通的纽带与桥梁。我们要时时刻刻记住自己身为一名工科生的责任与担当，化静为动，化“死”为生。

源文件下载地址
盘+1234

数字系统设计————打地鼠游戏设计相关推荐

c语言打地鼠窗口设计,基于单片机的打地鼠游戏设计
覃丽姗李宁王恬灏摘要:打地鼠游戏是人们生活中常见的一种休闲小游戏,尤其受儿童的喜爱.打地鼠游戏玩法简单,考验人们的反应速度,能够充分的锻炼孩子的手眼协调能力.本文设计一种基于单片机的打地鼠游戏 ...
VHDL实现打地鼠游戏设计
基于VHDL打地鼠游戏设计:使用VHDL语言设计系统结构图: 1. 总的系统框图 2. 各个模块的功能描述 A．分数判断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 ...
html打地鼠游戏设计报告,有趣的Axure案例：打地鼠游戏的设计
一个有趣的实例,通过axure制作一个打地鼠的游戏,可以进行难度选择.其中如果选择难度一地鼠为正常大小,选择难度二,地鼠则为缩小版.虽然小游戏很简单,但其中用到的axure技能并不简单,接下来将为大家 ...
数字逻辑---交通灯系统设计(HUST)---头歌实训作业---数字系统设计（课程设计）
数字逻辑---交通灯系统设计(HUST) 第1关:7段数码管驱动电路设计如有任何不解或者想要最终实验代码,可评论区喊话哦,希望我的答案对你有帮助,点个关注再走吧,感谢!!! 本关卡最终答案:下面是此 ...
数字系统设计(FPGA)课程设计：多功能数字钟
一.目的: 实现多功能数字钟,具备下列功能: 1.数字钟:能计时,实现小时.分钟.秒的显示: 2.数字跑表:精度至0.01秒比如显示12.97秒: 3.闹钟: 可以设定闹钟,用试验箱上的蜂鸣器作为闹 ...
基于单片机模拟打地鼠游戏设计-protues仿真毕业
资料下载地址-1056(百度网盘):点击下载 #include<reg52.h> #include<stdlib.h> sbit RS=P2^0; sbit EN=P2^1; ...
猜数字java程序设计分析_JAVA程序设计课程设计-猜数字游戏设计
JAVA程序设计课程设计-猜数字游戏设计课程设计报告课程设计名称 Java 程序设计专业计算机科学与技术班级 2 班学号 08030212 姓名指导教师成绩 2011 ...
java猜数字游戏课程设计报告_Java程序设计课程设计-猜数字游戏设计.doc
Java程序设计课程设计-猜数字游戏设计.doc 还剩 23页未读, 继续阅读下载文档到电脑,马上远离加班熬夜! 亲,喜欢就下载吧,价低环保! 内容要点: 课程设计报告课程设计名称 Jav ...
数字系统设计学习之出租车计价器设计
前言数字系统设计的大作业来了,用VHDL语言在实验板上实现一个出租车计价设计,有一些难度,大概花了几天时间,不过好在最后搞出来了,同时总结一下遇到的问题,为了排版整洁,源代码就放在最后放出了. 温馨 ...

数字系统设计————打地鼠游戏设计