数字电路综合实验报告学院：信息与通信工程学院班级：班内序号：姓名：学号：选作题目：简易迷宫游戏一、课题的任务要求1、基本要求：1)用8×8点阵进行游戏显示。
2)迷宫游戏如下图所示，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BTN0～BTN3四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8×8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。
2、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。
二、系统设计（包括设计思路、总体框图、分块设计）1、整体设计思路：通过分析迷宫游戏的特点，将迷宫游戏的实现分为三大核心功能模块，一是控制模块controller，是整个游戏的“枢纽”，负责处理玩家的输入信号，控制整个游戏阶段的跳转，游戏胜负的判断，以及输出相应显示模块的控制信号。
二是计时兼数码管显示模块timer，负责倒计时以及倒计时的显示，游戏已走步数的显示，并产生蜂鸣器的控制信号。
三是点阵显示模块lattice，通过接收控制模块的控制信号，控制不同游戏模式或状态下的点阵输出。
其他次要模块主要为：分频模块，防抖模块，蜂鸣器驱动模块。
迷宫游戏的划分方框图如下：图2.1 迷宫游戏的逻辑划分方框图2、总体框图：顶层连接图如下：图2.2 系统顶层设计图3、分块设计：1)控制模块（controller）通过分析控制模块的随着游戏进程的状态变化，可将控制器分为七个状态，分别是①WaitMsg：待机状态，等待玩家BTN0（进入游戏）的输入，跳转至ChoModes。
②ChoModes：选择游戏模式状态，等待玩家BTN0（模式1）或BTN1（模式2）的输入，跳转至ChoLevel。
③ChoLevle：选择游戏难度状态，等待玩家BTN0（难度1）或BTN1（难度2）的输入，跳转至ChoMaps。
④ChoMaps：选择游戏地图状态，等待玩家BTN0（地图1）、BTN1（地图2）、BTN2（地图3）、BTN3（随机选择）其中之一的输入，跳转至Moving。
⑤Moving：游戏状态，等待玩家BTN0（上）、BTN1（下）、BTN2（右）、BTN3（左）其中之一的输入，通过判断游戏终止条件，如是否时间到，步数用尽，或到达终点，来转移状态至Win，或Lose。
⑥Win：游戏胜利状态，玩家在规定时间与步数内到达终点，等待玩家BTN7（复位键）的输入，跳转至WaitMsg。
⑦Lose：游戏失败状态，时间用尽或步数到达上线，等待玩家BTN7（复位键）的输入，跳转至WaitMsg。
在任何状态下，只要收到BTN7（复位）的信号，状态都会转移到WaitMsg。
对应的逻辑流程图如下：图2.3 迷宫游戏控制器逻辑流程图图2.4 controller模块元件图2)计时兼数码管显示模块（timer）timer模块受到controller模块的控制，controller模块将传递游戏状态信号、计时控制信号、游戏难度信号以及已走步数信号给timer。
timer 模块利用case选择语句对相应的控制信号做出相应。
并利用视觉暂留效应，将时间与已走步数显示在数码管上。
图2.5 timer元件图以下是控制数码管显示的代码，负责同时显示时间和已走步数：IF cont_display =4 THEN –模为5的计数器，轮流显示5个数字cont_display<=0;ELSEcont_display<= cont_display+1;END IF;CASE cont_display IS –通过选择计数器的状态，来显示相应的数字WHEN 0 =>con_nixietube<= "101111";nixietube<=nixietube1; --时间的个位WHEN 1 =>con_nixietube<= "011111";nixietube<=nixietube2;--时间的十位WHEN 2 =>con_nixietube<= "111110";nixietube<=nixietubex; --已走步数的个位WHEN 3 =>con_nixietube<= "111101";nixietube<=nixietubey;--已走步数的十位WHEN 4 =>con_nixietube<= "111011";nixietube<=nixietubez;--已走步数的百位END CASE;3)点阵显示模块（lattice）Lattice模块同样也受到controller模块的控制，controller模块将传递游戏状态信号，游戏模式信号，游戏地图信号，根据不同的游戏阶段显示出不同的图案。
其中迷雾模式的显示是一个小难点，首先通过判断y的值，给相邻两行赋上地图，其他置零，然后判断x的值给相邻两行中的部分元素置零，最后达到只显示坐标点周围一格内有地图的显示的效果。
图2.6 lattice模块元件图迷雾显示部分代码如下：CASE y IS ---根据y的取值给临时列向量赋值，只给y临近三列赋值，其他为零，临时列向量最终给输出向量赋值WHEN 0 =>colg_tmp0<=colg0;colg_tmp1<=colg1;WHEN 1 =>colg_tmp0<=colg0;colg_tmp1<=colg1;colg_tmp2<=colg2;WHEN 2 =>colg_tmp1<=colg1;colg_tmp2<=colg2;colg_tmp3<=colg3;WHEN 3=>colg_tmp2<=colg2;colg_tmp3<=colg3;colg_tmp4<=colg4;WHEN 4=>colg_tmp3<=colg3;colg_tmp4<=colg4;colg_tmp5<=colg5;WHEN 5=>colg_tmp4<=colg5;colg_tmp5<=colg5;colg_tmp6<=colg6;WHEN 6=>colg_tmp5<=colg5;colg_tmp6<=colg6;colg_tmp7<=colg7;WHEN 7=>colg_tmp6<=colg6;colg_tmp7<=colg7;END CASE;CASE x IS --根据x的值，对横向部分进行处理，只留下x临近三个的值，其他置零。
WHEN 0=>colg_tmp0(7 DOWNTO 2)<="000000";colg_tmp1(7 DOWNTO 2)<="000000";colg_tmp2(7 DOWNTO 2)<="000000";colg_tmp3(7 DOWNTO 2)<="000000";colg_tmp4(7 DOWNTO 2)<="000000";colg_tmp5(7 DOWNTO 2)<="000000";colg_tmp6(7 DOWNTO 2)<="000000";colg_tmp7(7 DOWNTO 2)<="000000";WHEN 1=>colg_tmp1(7 DOWNTO 3)<="00000";colg_tmp2(7 DOWNTO 3)<="00000";colg_tmp3(7 DOWNTO 3)<="00000";colg_tmp4(7 DOWNTO 3)<="00000";colg_tmp5(7 DOWNTO 3)<="00000";colg_tmp6(7 DOWNTO 3)<="00000";colg_tmp7(7 DOWNTO 3)<="00000";WHEN 2=>colg_tmp0(7 DOWNTO 4)<="0000";colg_tmp0(0)<='0';colg_tmp1(7 DOWNTO 4)<="0000";colg_tmp1(0)<='0';colg_tmp2(7 DOWNTO 4)<="0000";colg_tmp2(0)<='0';colg_tmp3(7 DOWNTO 4)<="0000";colg_tmp3(0)<='0';colg_tmp4(7 DOWNTO 4)<="0000";colg_tmp4(0)<='0';colg_tmp5(7 DOWNTO 4)<="0000";colg_tmp5(0)<='0';colg_tmp6(7 DOWNTO 4)<="0000";colg_tmp6(0)<='0';colg_tmp7(7 DOWNTO 4)<="0000";colg_tmp7(0)<='0';WHEN 3=>colg_tmp0(7 DOWNTO 5)<="000";colg_tmp0(1 DOWNTO 0)<="00";colg_tmp1(7 DOWNTO 5)<="000";colg_tmp1(1 DOWNTO 0)<="00";colg_tmp2(7 DOWNTO 5)<="000";colg_tmp2(1 DOWNTO 0)<="00";colg_tmp3(7 DOWNTO 5)<="000";colg_tmp3(1 DOWNTO 0)<="00";colg_tmp4(7 DOWNTO 5)<="000";colg_tmp4(1 DOWNTO 0)<="00";colg_tmp5(7 DOWNTO 5)<="000";colg_tmp5(1 DOWNTO 0)<="00";colg_tmp6(7 DOWNTO 5)<="000";colg_tmp6(1 DOWNTO 0)<="00";colg_tmp7(7 DOWNTO 5)<="000";colg_tmp7(1 DOWNTO 0)<="00"; WHEN 4=>colg_tmp0(7 DOWNTO 6)<="00";colg_tmp0(2 DOWNTO 0)<="000";colg_tmp1(7 DOWNTO 6)<="00";colg_tmp1(2 DOWNTO 0)<="000";colg_tmp2(7 DOWNTO 6)<="00";colg_tmp2(2 DOWNTO 0)<="000";colg_tmp3(7 DOWNTO 6)<="00";colg_tmp3(2 DOWNTO 0)<="000";colg_tmp4(7 DOWNTO 6)<="00";colg_tmp4(2 DOWNTO 0)<="000";colg_tmp5(7 DOWNTO 6)<="00";colg_tmp5(2 DOWNTO 0)<="000";colg_tmp6(7 DOWNTO 6)<="00";colg_tmp6(2 DOWNTO 0)<="000";colg_tmp7(7 DOWNTO 6)<="00";colg_tmp7(2 DOWNTO 0)<="000"; WHEN 5=>colg_tmp0(7)<='0';colg_tmp0(3 DOWNTO 0)<="0000";colg_tmp1(7)<='0';colg_tmp1(3 DOWNTO 0)<="0000";colg_tmp2(7)<='0';colg_tmp2(3 DOWNTO 0)<="0000";colg_tmp3(7)<='0';colg_tmp3(3 DOWNTO 0)<="0000";colg_tmp4(7)<='0';colg_tmp4(3 DOWNTO 0)<="0000";colg_tmp5(7)<='0';colg_tmp5(3 DOWNTO 0)<="0000";colg_tmp6(7)<='0';colg_tmp6(3 DOWNTO 0)<="0000";colg_tmp7(7)<='0';colg_tmp7(3 DOWNTO 0)<="0000";WHEN 6=>colg_tmp1(4 DOWNTO 0)<="00000";colg_tmp2(4 DOWNTO 0)<="00000";colg_tmp3(4 DOWNTO 0)<="00000";colg_tmp4(4 DOWNTO 0)<="00000";colg_tmp5(4 DOWNTO 0)<="00000";colg_tmp6(4 DOWNTO 0)<="00000";colg_tmp7(4 DOWNTO 0)<="00000";WHEN 7=>colg_tmp0(5 DOWNTO 0)<="000000";colg_tmp1(5 DOWNTO 0)<="000000";colg_tmp2(5 DOWNTO 0)<="000000";colg_tmp3(5 DOWNTO 0)<="000000";colg_tmp4(5 DOWNTO 0)<="000000";colg_tmp5(5 DOWNTO 0)<="000000";colg_tmp6(5 DOWNTO 0)<="000000";colg_tmp7(5 DOWNTO 0)<="000000";END CASE;4)分频模块（div_cl）系统中的各个模块的输入时钟频率不全部相同，且得满足一定的要求，如点阵显示与数码管显示输入频率不能太高，实验板提供的50Mhz频率太高，需要分频。