數(shù)字電路擲骰子.docx

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1、數(shù)字電路實驗報告擲骰子游戲電路的設(shè)計與實現(xiàn)班級：學(xué)號：姓名：2014年11月9日一、實驗任務(wù)與要求1．實驗?zāi)康蘑龠M(jìn)一步掌握VHDL語言和QuartusII的使用，并且用VHDL語言實現(xiàn)狀態(tài)機(jī)設(shè)計；②熟悉數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方法：傳統(tǒng)的系統(tǒng)硬件設(shè)計方法、層次化結(jié)構(gòu)設(shè)計、自頂向下設(shè)計方法；③學(xué)會使用方框圖、邏輯流程圖來設(shè)計有限狀態(tài)機(jī)系統(tǒng).2.實驗儀器（軟件與硬件）及元器件(1)QuartusII；(2)計算機(jī)；(3)MAXII(EPM1270T144C5).3.實驗內(nèi)容設(shè)計并實現(xiàn)一個擲骰子游戲電路?；疽螅?、電路

2、可供甲乙二人游戲，游戲者甲使用的按鍵為BTN0，游戲者乙使用的按鍵為BTN1。2、每按一次按鍵，代表擲一次骰子，可隨機(jī)得到1～6范圍內(nèi)的兩個數(shù)字。3、甲乙按鍵產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)字分別用數(shù)碼管DISP0-DISP1、DISP2-DISP3顯示,并用DISP7顯示比賽局?jǐn)?shù)，比賽結(jié)束用8×8點陣顯示獲勝方，并伴有聲音效果。4、具體游戲規(guī)則如下：（1）第一局比賽，甲乙依次各按一次按鍵，按鍵所得兩數(shù)之和為7或11者勝；若無人取勝，則進(jìn)行第二局比賽；（2）第二局比賽，甲乙每人各按一次按鍵，按鍵所得二數(shù)之和與第一局比賽相同者

3、獲勝，若無人獲勝，則進(jìn)行第三局比賽，重復(fù)進(jìn)行步驟（2），直到出現(xiàn)勝者為止。（3）游戲局?jǐn)?shù)最多進(jìn)行六局。在第六局比賽時，若重復(fù)進(jìn)行步驟（2）仍未出現(xiàn)勝者，以按鍵所得兩數(shù)之和最大者為獲勝方。提高要求：1、增加多人游戲的功能，數(shù)碼管可分時記錄顯示每個游戲者的骰子點數(shù)。2、點陣顯示增加游戲開機(jī)動畫、結(jié)束動畫，并伴有樂曲播放。3、自擬其它功能。二、問題分析1.背景骰子應(yīng)用十分廣泛，現(xiàn)代社會上流行有各種定位骰子、黃金骰子、感應(yīng)骰子、遙控骰子等，它是娛樂游戲的一種道具，是許多游戲必不可少的工具之一，比如麻將等。早先是用

4、骨頭、木頭等制成的立方體小方塊，六面分別刻有一、二、三、四、五、六點，只有1，2，3，4，5，6這六個數(shù)字，有的地方叫色子。用骨頭、木頭等制成的立方骰子，在使用時通常是是把骰子搖動后擲落，以上面的數(shù)作為選取的數(shù)字。在這六個數(shù)字當(dāng)中，每擲一次，其中一個數(shù)出現(xiàn)的概率為1/6.所謂1/6的概率，就是說這六個數(shù)并不是按某個順序出現(xiàn)的，而是隨機(jī)的。如果不考慮骰子的形狀和使用方法的約束來抽象評價它的功能，那么骰子就是一種“從1~6的數(shù)字，每次只隨機(jī)地選擇1個數(shù)字的選擇裝置”。本游戲電路是模擬擲骰子，可供兩人游戲。游戲

5、者每按鍵可以得到1~6范圍的兩個數(shù)字，并按一定的規(guī)則決定勝負(fù)。2.設(shè)計分析由于按一次鍵產(chǎn)生1-6中的兩個數(shù)，它們的和介于2和12之間，本實驗中規(guī)定第一次如果和為7或者11者獲勝，若無人獲勝，需要繼續(xù)進(jìn)行，第二次按鍵后獲得的數(shù)的和需要與第一次的和進(jìn)行比較，所以需要保存第一次的和，如果相同，則獲勝；否則，按失敗處理。如果仍然沒有人獲勝，繼續(xù)比賽。3.可行性分析通過以上分析，此游戲可以借助MAXII(EPM1270T144C5)開發(fā)板實現(xiàn)，用時鐘信號產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，借助EDA開發(fā)板的強(qiáng)大的邏輯算數(shù)處理與控制能力進(jìn)行

6、用戶的交互控制與處理，同時，我們已經(jīng)掌握了電路、模電、數(shù)電等專業(yè)知識，并且能針對EDA開發(fā)板進(jìn)行熟練的VHDL編程，加之本項目比較簡單，不需要多少經(jīng)費(fèi)，所以本電子設(shè)計具有可行性。4.用戶使用說明游戲時，游戲者交替按鍵，次序不可顛倒，不可重復(fù)按鍵，分出勝負(fù)后，數(shù)碼管顯示不在變化。若要重新開始比賽，請按復(fù)位鍵繼續(xù)。一、系統(tǒng)設(shè)計1.設(shè)計思路數(shù)字系統(tǒng)是指由若干數(shù)字電路和邏輯部件構(gòu)成的能夠處理或傳送數(shù)字信息設(shè)備。數(shù)字系統(tǒng)通?？梢苑譃槿齻€部分：輸入/輸出接口、數(shù)據(jù)處理器和控制器。其中輸入/輸出接口是完成將其他物理量轉(zhuǎn)

7、化為數(shù)字量或?qū)?shù)字量轉(zhuǎn)化為其他物理量的功能部件。數(shù)據(jù)處理器按功能又可以分解成若干子處理單元，通常稱為子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)完成一定的邏輯功能，計數(shù)器、譯碼器、運(yùn)算器等都可作為一個子系統(tǒng)，控制器管理各個子系統(tǒng)的局部及整個系統(tǒng)按規(guī)定順序工作。本游戲系統(tǒng)將采用自頂向下的數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計方法?？梢钥闯觯@種方法的關(guān)鍵在于設(shè)計控制器，其余部分只是選用不同功能模塊而已，這就將一個復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計簡化為一個時序機(jī)的設(shè)計。而控制器的設(shè)計關(guān)鍵在于建立邏輯流程圖，即關(guān)鍵是對系統(tǒng)初始方案的確定，這在整個設(shè)計過程中是最富有創(chuàng)造性的，

8、以后各步只不過是按一定方法向下延伸。這也就是自頂向下設(shè)計方法的優(yōu)越所在。2.頂層框圖數(shù)碼管RESETBTN骰子控制器8*8BEEP3.對外接口框圖BEEPCLK骰子控制器CATRESET供電LED8*8DISPLAYBTN1BTN04.邏輯劃分框圖BEEPBTNRESET計數(shù)器防抖骰子控制器8*8點陣數(shù)碼管分頻器CLK5.狀態(tài)轉(zhuǎn)移框圖6.流程框圖第2到5局開始只有一人與第一局相同N=1只有一人的和為7或11第一局是N<6在此處