北邮数电综合实验迷宫

1、北邮数电综合实验迷宫 导读：就爱阅读网友为您分享以下“北邮数电综合实验迷宫”资讯，希望对您有所帮助，感谢您对的支持!简易迷宫设计1 北京邮电大学理学院2014级数字电路与数字逻辑设计实验报告简易迷宫游戏 班级：2014214104学号：2014212788班内序号：17姓名：林玉立 2016/6/10 简易迷宫设计2目录设计课题 . 2系统设计 . 4 设计思路 . . 错误！未定义书签。4总体框图 . . 4分块介绍 . . 7仿真波形 . 9源程序 . 11功能说明 . 29资源利用情况. 29故障及问题分析 . . 30总结和结论 . 30 简易迷宫设计3 设计课题简易迷宫设计 设计并实

2、现一个简易迷宫游戏机。基本要求：1、用 88 点阵进行游戏显示。2、迷宫游戏如图 1 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BTN0BTN3 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88 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。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

3、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。 简易迷宫设计4系统设计1. 设计思路程序采用分模块设计的思路，将具体任务分解成为不同的功能模块，利用component 编写，再通过主程序通过port map语句调用连接。主程序中包括各个子元件的定义及连接语句，子程序分别为分频器模块、防抖模块、点阵显示模块、迷宫人物坐标控制模块、倒计时控制模块、数码管选择模块和数码管显示模块。 2. 总体框图(1)顶层框图 (2)对外接口 简易迷宫设计 5 (3)逻辑划分框图 (5)控制器逻辑流程图简易迷宫设

4、计6 简易迷宫设计7 3. 分块介绍(1)分频器component fenpin -divide the frequency to the wantedport(clk_in:in std_logic;clk_out1:out std_logic;clk_out2:out std_logic;clk_out3:out std_logic;clk_out4:out std_logic);end component;输入时钟为50MHz ，通过分频输出10KHz （用于点阵扫描），10Hz （用于点阵控制），1Hz （用来计数），200Hz （用于防抖设计）。 (2)迷宫控制器component

5、control -logically control the labyrinthineport(round:in std_logic;clk_1:in std_logic;p_rst:in std_logic;p_start:in std_logic;m_left,m_right,m_up,m_down:in std_logic;out_state:out std_logic;out_y_g:out std_logic_vector(3 downto 0);out_x_g:out std_logic_vector(3 downto 0);end component;通过按键输入的高低电平来控制

6、迷宫点阵。当选关拨码开关为低电平时，执行迷宫地图，复位按键重置初始坐标，当各个方向按键为高电平时，判断那些坐标的下一位置是墙壁，通过if 语句是坐标点位于当前位置不移动，反之则向规定方向移动一步。当坐标位于出口时，胜利输出状态为1。 (3)点阵显示控制器component show_control -control the sweep of rectangleport(clk_2:in std_logic;s_start:in std_logic;round:in std_logic;s_reset:in std_logic;time_up:in std_logic;win:in std_lo

7、gic;x_g:in std_logic_vector(3 downto 0);y_g:in std_logic_vector(3 downto 0);row:out std_logic_vector(7 downto 0);red:out std_logic_vector(7 downto 0);green:out std_logic_vector(7 downto 0);end component;简易迷宫设计8 当开始拨码开关为低电平时，点阵显示游戏初始界面GO ；为高电平时，根据选关开关状态，显示迷宫1或2。当time_up=1时，游戏失败，显示破碎的心；当time_up=0时，游戏正

8、常进行。（由计时器提供）当状态win=1时，显示完整的心；当win=0时，游戏正常进行。（由迷宫控制器提供）为保证点阵亮度一致，选择行扫描，通过向量row 中某路选通（即电平为1），显示该行点阵，并由高频时钟信号扫描，产生视觉停留效果，得到点阵显示。 (4)计时器component led_control -control the countdownport(res:in std_logic;start:in std_logic;win:in std_logic;clk_in:in std_logic;state_out:out std_logic;sec_outl:out std_logic

9、_vector(3 downto 0);sec_outh:out std_logic_vector(3 downto 0);end component;由一个从0到30的变量计数，初始值为30，每当遇到1Hz 的时钟上升沿时，计数器减一，直到计数器减为0，使失败状态为1，或到输入胜利状态为1，停止计时。由sec_outl，sec_outh将时间的高低位分开，以便与分别控制两个数码管，显示倒计时。(5)数码管选择器component led_select -select data in digital blinkingport(sech,secl:in std_logic_vector(3 do

10、wnto 0);clk_select:in std_logic;q:out std_logic_vector(5 downto 0);dataout:out std_logic_vector(3 downto 0);end component;30s 计时的高低位分别对应不同的cat 管脚，使相邻的两个数码管显示对应数字，并将计数值提供给数码管显示器。 (6)数码管控制器component led -segment decoderport(count:in std_logic_vector(3 downto 0);seg7:out std_logic_vector(6 downto 0);en

11、d component;不同的计数值对应不同数码管管脚的高低电平，是数码管显示正确的数字。 (7)防抖component shake_prv is -shake preventionport(clk : in std_logic;btn_in : in std_logic;简易迷宫设计9 btn_out : out std_logic);end component;通过低频时钟信号（200Hz ）将判断按键按下的时间延长以达到防抖的效果。仿真波形 开始界面（GO ）start=1，依次行扫描row ，点阵红色显示GO 。 失败界面（破碎的心）time_up=1，依次行扫描row ，点阵红色显示

12、broken heart。 简易迷宫设计10 成功界面（完整的心）win=1，依次行扫描row ，点阵红色显示heart 。 行走受阻：下行遇障，stuck 为高电平。 简易迷宫设计11源程序主程序：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all; entity moon_maze isport(clk_in:in std_logic;start:in std_logic;reset:in std_logic;round:in std_logic;-stuck:out std_logic;move

13、_l,move_r,move_u,move_d:in std_logic;out_cat:out std_logic_vector(5 downto 0);out_seg:out std_logic_vector(6 downto 0);out_row:out std_logic_vector(7 downto 0);out_red:out std_logic_vector(7 downto 0);out_green:out std_logic_vector(7 downto 0);end; architecture struct of moon_maze iscomponent fenpin

14、 -divide the frequency to the wanted port(clk_in:in std_logic;clk_out1:out std_logic;clk_out2:out std_logic;clk_out3:out std_logic;clk_out4:out std_logic);end component; component shake_prv is -shake preventionport(clk : in std_logic;btn_in : in std_logic;btn_out : out std_logic);end component; comp

15、onent control -logically control the labyrinthine port(round:in std_logic;clk_1:in std_logic;简易迷宫设计12p_rst:in std_logic;p_start:in std_logic;m_left,m_right,m_up,m_down:in std_logic;out_state:out std_logic;-out_stuck:out std_logic;out_y_g:out std_logic_vector(3 downto 0);out_x_g:out std_logic_vector(

16、3 downto 0);end component; component show_control -control the sweep of rectangleport(clk_2:in std_logic;s_start:in std_logic;round:in std_logic;s_reset:in std_logic;time_up:in std_logic;win:in std_logic;x_g:in std_logic_vector(3 downto 0);y_g:in std_logic_vector(3 downto 0);row:out std_logic_vector

17、(7 downto 0);red:out std_logic_vector(7 downto 0);green:out std_logic_vector(7 downto 0);end component; component led_control -control the countdownport(res:in std_logic;start:in std_logic;win:in std_logic;clk_in:in std_logic;state_out:out std_logic;sec_outl:out std_logic_vector(3 downto 0);sec_outh

18、:out std_logic_vector(3 downto 0);end component; component led_select -select data in digital blinkingport(sech,secl:in std_logic_vector(3 downto 0);clk_select:in std_logic;q:out std_logic_vector(5 downto 0);dataout:out std_logic_vector(3 downto 0);end component; component led -segment decoderport(c

19、ount:in std_logic_vector(3 downto 0);简易迷宫设计13 seg7:out std_logic_vector(6 downto 0);end component; signal temp_win:std_logic;signal temp_lose:std_logic;signal clk_temp1:std_logic;signal clk_temp2:std_logic;signal clk_temp3:std_logic;signal clk_temp4:std_logic;signal data_templ:std_logic_vector(3 dow

20、nto 0);signal data_temph:std_logic_vector(3 downto 0);signal data_out:std_logic_vector(3 downto 0);signal x_temp:std_logic_vector(3 downto 0);signal y_temp:std_logic_vector(3 downto 0);signal k_l,k_r,k_u,k_d:std_logic; beginu0:fenpin portmap(clk_in=clk_in,clk_out1=clk_temp1,clk_out2=clk_temp2,clk_ou

21、t3=clk_temp3,clk_out4=clk_temp4);u1:shake_prv port map(clk_temp4,move_l,k_l);u2:shake_prv port map(clk_temp4,move_r,k_r);u3:shake_prv port map(clk_temp4,move_u,k_u);u4:shake_prv port map(clk_temp4,move_d,k_d);u5:control port map(round=round,clk_1=clk_temp2,p_rst=reset,p_start=start, m_left=k_l,m_rig

22、ht=k_r,m_up=k_u,m_down=k_d,out_state=temp_win,out_x_g=x_temp,out_y_g=y_temp); u6:show_control portmap(clk_2=clk_temp1,s_reset=reset,s_start=start,round=round,time_up=temp_lose, win=temp_win,x_g=x_temp,y_g=y_temp,row=out_row, red=out_red,green=out_green);u7:led_control portmap(res=reset,start=start,w

23、in=temp_win,clk_in=clk_temp3,state_out=temp_lose, sec_outl=data_templ,sec_outh=data_temph);u8:led_select port map(clk_select=clk_temp1,secl=data_templ,sech=data_temph, q=out_cat,dataout=data_out);u9:led port map(count=data_out,seg7=out_seg);end; 分频器：library ieee;简易迷宫设计14 use ieee.std_logic_1164.all;

24、use ieee.std_logic_unsigned.all; entity fenpin isport(clk_in:in std_logic;clk_out1:out std_logic;-rectangle and digital sweep clk_out2:out std_logic;-button sweepclk_out3:out std_logic;-second counterclk_out4:out std_logic);-shake_prevention end; architecture behave of fenpin issignal cnt1:integer r

25、ange 0 to 2499;signal cnt2:integer range 0 to 499;signal cnt3:integer range 0 to 49;signal cnt4:integer range 0 to 25;signal clk_temp1:std_logic;signal clk_temp2:std_logic;signal clk_temp3:std_logic;signal clk_temp4:std_logic; beginp1:process(clk_in)-10KHzbeginif clk_inevent and clk_in=1 thenif cnt1

26、=2499 thenclk_temp1=not clk_temp1;cnt1=0; elsecnt1=cnt1+1;end if;end if;end process p1;clk_out1=clk_temp1; p2:process(clk_temp1)-10Hzbeginif clk_temp1event and clk_temp1=1thenif cnt2=499 thenclk_temp2=not clk_temp2;cnt2=0;elsecnt2=cnt2+1;简易迷宫设计15 end if;end if;end process p2;clk_out2=clk_temp2; p3:p

27、rocess(clk_temp2)-1Hzbeginif clk_temp2event and clk_temp2=1then if cnt3=6 thenclk_temp3=not clk_temp3; cnt3=0;elsecnt3=cnt3+1;end if;end if;end process p3;clk_out3=clk_temp3; p4:process(clk_temp1)-200Hzbeginif clk_temp1event and clk_temp1=1then if cnt4=24 thenclk_temp4=not clk_temp4; cnt4=0;elsecnt4

28、=cnt4+1;end if;end if;end process p4;clk_out4=clk_temp4;end behave; 迷宫控制器:library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all; entity control isport(round:in std_logic;clk_1:in std_logic;p_rst:in std_logic;p_start:in std_logic;m_left,m_right,m_up,m_down:in std_logic; out_state:o

29、ut std_logic;简易迷宫设计16 -out_stuck:out std_logic;out_y_g:out std_logic_vector(3 downto 0); out_x_g:out std_logic_vector(3 downto 0); end; architecture behave of control issignal win_temp:std_logic;-signal stuck_temp:std_logic;signal k_l,k_r,k_u,k_d:std_logic;signal x_t:std_logic_vector(3 downto 0); si

30、gnal y_t:std_logic_vector(3 downto 0); signal x:integer range 0 to 7;signal y:integer range 0 to 7; beginp1:process(x,y)-x,y send to translator begincase x iswhen 0 =x_t=“0000”; when 1 =x_t=“0001”; when 2 =x_t=“0010”; when 3 =x_t=“0011”; when 4 =x_t=“0100”; when 5 =x_t=“0101”; when 6 =x_t=“0110”; wh

31、en 7 =x_t=“0111”; end case;case y iswhen 0 =y_t=“0000”; when 1 =y_t=“0001”; when 2 =y_t=“0010”; when 3 =y_t=“0011”; when 4 =y_t=“0100”; when 5 =y_t=“0101”; when 6 =y_t=“0110”; when 7 =y_t=“0111”; end case;end process p1;out_x_g=x_t;out_y_g=y_t; p2:process(m_left,m_right,m_up,m_down) begink_l=m_left;

32、k_r=m_right;简易迷宫设计17k_u=m_up;k_d=m_down;end process p2; p3:process(round,clk_1,p_rst,p_start,k_l,k_r,k_u,k_d)begin if(round=0) and (p_rst=1)thenx=7;y=6;-stuck_temp=0;elsif(round=0) and (p_start=0)thenx=7;y=6;-stuck_temp=0;elseif (round=0)and(clk_1event and clk_1=1)thenif(k_l=1)thenif(y=6)and(x=7)or(

33、x=2)or(x=1)or(y=5)and(x=4)or(x=3)or(y=1)and(x=6)or(x=5)or(x=4)or(x=3)thenx=x-1;elsex=x;-stuck_temp=1;end if;end if;if(k_r=1)thenif(y=6)and(x=6)or(x=1)or(y=5)and(x=3)or(x=2)or(y=1)and(x=2)or(x=5)or(x=4)or(x=3)thenx=x+1;elsex=x;-stuck_temp=1;end if;end if;if(k_u=1)thenif(x=2)and(y=1)or(y=2)or(y=3)or(y

34、=4)or(y=5)or(x=4)and(y=3)or(y=4)or(x=6)and(y=1)or(y=2)or(y=3)or(y=4)or(y=5)theny=y+1;elsey=y;-stuck_temp=1;end if;end if;if(k_d=1)thenif(x=2)and(y=6)or(y=2)or(y=3)or(y=4)or(y=5)or(x=4)and(y=5)or(y=4)简易迷宫设计18or(x=6)and(y=6)or(y=2)or(y=3)or(y=4)or(y=5)theny=y-1;elsey=y;-stuck_temp=1;end if;end if;end

35、if;end if; if (round=1) and (p_rst=1)thenx=7;y=1;-stuck_temp=0;elsif(round=1) and (p_start=0)thenx=7;y=1;-stuck_temp=0;elseif (round=1) and (clk_1event and clk_1=1)thenif(k_l=1)thenif(y=6)and(x=6)or(x=5)or(x=4)or(y=4)and(x=3)or(x=2)or(x=1)or(y=3)and(x=6) or(y=1)and(x=7)or(x=0)or(x=6)or(x=1)or(x=2)or

36、(x=3)or(x=4)or(x=5)thenx=x-1;-(x=6)or(x=1)or(x=2)or(x=3)or(x=4)or(x=5)elsex=x;-stuck_temp=1;end if;end if;if(k_r=1)thenif(y=6)and(x=3)or(x=5)or(x=4)or(y=4)and(x=0)or(x=2)or(x=1)or(y=3)and(x=5) or(y=1)and(x=1)or(x=0)or(x=6)or(x=7)or(x=2)or(x=3)or(x=4)or(x=5)thenx=x+1;elsex=x;-stuck_temp=1;end if;end

37、if;if(k_u=1)thenif(x=1)and(y=4)or(y=5)or(x=3)and(y=5)or(y=4)or(x=5)and(y=1)or(y=2)or(x=6)and(y=3)or(y=4)or(y=5)then简易迷宫设计19 y=y+1;elsey=y;-stuck_temp=1; end if;end if;if(k_d=1)thenif(x=1)and(y=6)or(y=5)or(x=3)and(y=5)or(y=6)or(x=5)and(y=3)or(y=2)or(x=6)and(y=6)or(y=4)or(y=5)then y=y-1;elsey=y;-stuck

38、_temp=1; end if;end if;end if;end if; end process p3;-out_stuck=stuck_temp; p4:process(x,y,round)beginif(round=0) thenif(x=0 and y=6)thenwin_temp=1;else win_temp=0;end if;elseif(x=0 and y=4)thenwin_temp=1;else win_temp=0;end if;end if;end process p4;out_state=win_temp;end; 点阵显示控制器:library ieee;use i

39、eee.std_logic_1164.all;简易迷宫设计20 use ieee.std_logic_unsigned.all; entity show_control isport(clk_2:in std_logic;s_start:in std_logic;round:in std_logic;s_reset:in std_logic;time_up:in std_logic;win:in std_logic;x_g:in std_logic_vector(3 downto 0);y_g:in std_logic_vector(3 downto 0);row:out std_logic_

40、vector(7 downto 0); red:out std_logic_vector(7 downto 0); green:out std_logic_vector(7 downto 0); end; architecture struct of show_control issignal temp_clk:std_logic;signal count:integer range 0 to 2;signal count_sweep:integer range 0 to 8;signal out_row:std_logic_vector(7 downto 0); signal out_r:s

41、td_logic_vector(7 downto 0); signal out_g:std_logic_vector(7 downto 0); beginp1:process(clk_2)beginif(clk_2event and clk_2=1)then if count=2 thencount=0;temp_clk=not temp_clk; elsecount=count+1;end if;end if;end process p1; p2:process(temp_clk,s_start) -sweep count beginif(temp_clkevent and temp_clk

42、=1)then if count_sweep=8 thencount_sweep=0;elsecount_sweep=count_sweep+1;简易迷宫设计21 end if;end if;end process p2; p3:process(clk_2,count_sweep,s_reset,s_start,win,x_g,y_g,round) beginif s_reset=1 thenout_row=“11111111”;elseif(clk_2event and clk_2=1)thenif(s_start=0)then -startcase count_sweep is-GOwhe

43、n0=out_row=“01111111”;out_r=“00000000”;out_g=“00000000”; when1=out_row=“10111111”;out_r=“11101110”;out_g=“11101110”; when2=out_row=“11011111”;out_r=“10100001”;out_g=“10100001”; when3=out_row=“11101111”;out_r=“10100001”;out_g=“10100001”; when4=out_row=“11110111”;out_r=“10101101”;out_g=“10101101”; whe

44、n5=out_row=“11111011”;out_r=“10101001”;out_g=“10101001”; when6=out_row=“11111101”;out_r=“11101110”;out_g=“11101110”; when7=out_row=“11111110”;out_r=“00000000”;out_g=“00000000”; whenothers=out_row=“11111111”;out_r=“00000000”;out_g=“00000000”; end case;elseif(time_up=1)then -losecase count_sweep is -b

45、roken heartwhen7=out_row=“01111111”;out_r=“01000010”;out_g=“00000000”; when6=out_row=“10111111”;out_r=“11100111”;out_g=“00000000”; when5=out_row=“11011111”;out_r=“11100111”;out_g=“00000000”; when4=out_row=“11101111”;out_r=“11100111”;out_g=“00000000”; when3=out_row=“11110111”;out_r=“01100110”;out_g=“

46、00000000”;简易迷宫设计22 when2=out_row=“11111011”;out_r=“00100100”;out_g=“00000000”; when1=out_row=“11111101”;out_r=“00000000”;out_g=“00000000”; when0=out_row=“11111110”;out_r=“00000000”;out_g=“00000000”; whenothers=out_row=“11111111”;out_r=“00000000”;out_g=“00000000”; end case;elseif(win=1)then -successc

47、ase count_sweep is -heartwhen7=out_row=“01111111”;out_r=“00100010”;out_g=“00000000”; when6=out_row=“10111111”;out_r=“01110111”;out_g=“00000000”; when5=out_row=“11011111”;out_r=“01111111”;out_g=“00000000”; when4=out_row=“11101111”;out_r=“01111111”;out_g=“00000000”; when3=out_row=“11110111”;out_r=“001

48、11110”;out_g=“00000000”; when2=out_row=“11111011”;out_r=“00011100”;out_g=“00000000”; when1=out_row=“11111101”;out_r=“00001000”;out_g=“00000000”; when0=out_row=“11111110”;out_r=“00000000”;out_g=“00000000”; whenothers=out_row=“11111111”;out_r=“00000000”;out_g=“00000000”; end case;elseif(round=0) thenc

49、ase count_sweep is -maze0 when0=out_row=“01111111”;out_r=“11111111”;out_g=“00000000”; when1=out_row=“10111111”;out_r=“00111000”;out_g=“00000000”; when2=out_row=“11011111”;out_r=“10100011”;out_g=“00000000”; when3=out_row=“11101111”;out_r=“10101010”;out_g=“00000000”; when4=out_row=“11110111”;out_r=“10101010”;out_g=“00000000”;简易