数字电路掷骰子.docx

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1、数字电路实验报告掷骰子游戏电路的设计与实现班级：学号：姓名：2014年11月9日一、实验任务与要求1．实验目的①进一步掌握VHDL语言和QuartusII的使用，并且用VHDL语言实现状态机设计；②熟悉数字系统设计方法：传统的系统硬件设计方法、层次化结构设计、自顶向下设计方法；③学会使用方框图、逻辑流程图来设计有限状态机系统.2.实验仪器（软件与硬件）及元器件(1)QuartusII；(2)计算机；(3)MAXII(EPM1270T144C5).3.实验内容设计并实现一个掷骰子游戏电路。基本要求：1、电路

2、可供甲乙二人游戏，游戏者甲使用的按键为BTN0，游戏者乙使用的按键为BTN1。2、每按一次按键，代表掷一次骰子，可随机得到1～6范围内的两个数字。3、甲乙按键产生的随机数字分别用数码管DISP0-DISP1、DISP2-DISP3显示,并用DISP7显示比赛局数，比赛结束用8×8点阵显示获胜方，并伴有声音效果。4、具体游戏规则如下：（1）第一局比赛，甲乙依次各按一次按键，按键所得两数之和为7或11者胜；若无人取胜，则进行第二局比赛；（2）第二局比赛，甲乙每人各按一次按键，按键所得二数之和与第一局比赛相同者

3、获胜，若无人获胜，则进行第三局比赛，重复进行步骤（2），直到出现胜者为止。（3）游戏局数最多进行六局。在第六局比赛时，若重复进行步骤（2）仍未出现胜者，以按键所得两数之和最大者为获胜方。提高要求：1、增加多人游戏的功能，数码管可分时记录显示每个游戏者的骰子点数。2、点阵显示增加游戏开机动画、结束动画，并伴有乐曲播放。3、自拟其它功能。二、问题分析1.背景骰子应用十分广泛，现代社会上流行有各种定位骰子、黄金骰子、感应骰子、遥控骰子等，它是娱乐游戏的一种道具，是许多游戏必不可少的工具之一，比如麻将等。早先是用

4、骨头、木头等制成的立方体小方块，六面分别刻有一、二、三、四、五、六点，只有1，2，3，4，5，6这六个数字，有的地方叫色子。用骨头、木头等制成的立方骰子，在使用时通常是是把骰子摇动后掷落，以上面的数作为选取的数字。在这六个数字当中，每掷一次，其中一个数出现的概率为1/6.所谓1/6的概率，就是说这六个数并不是按某个顺序出现的，而是随机的。如果不考虑骰子的形状和使用方法的约束来抽象评价它的功能，那么骰子就是一种“从1~6的数字，每次只随机地选择1个数字的选择装置”。本游戏电路是模拟掷骰子，可供两人游戏。游戏

5、者每按键可以得到1~6范围的两个数字，并按一定的规则决定胜负。2.设计分析由于按一次键产生1-6中的两个数，它们的和介于2和12之间，本实验中规定第一次如果和为7或者11者获胜，若无人获胜，需要继续进行，第二次按键后获得的数的和需要与第一次的和进行比较，所以需要保存第一次的和，如果相同，则获胜；否则，按失败处理。如果仍然没有人获胜，继续比赛。3.可行性分析通过以上分析，此游戏可以借助MAXII(EPM1270T144C5)开发板实现，用时钟信号产生随机数，借助EDA开发板的强大的逻辑算数处理与控制能力进行

6、用户的交互控制与处理，同时，我们已经掌握了电路、模电、数电等专业知识，并且能针对EDA开发板进行熟练的VHDL编程，加之本项目比较简单，不需要多少经费，所以本电子设计具有可行性。4.用户使用说明游戏时，游戏者交替按键，次序不可颠倒，不可重复按键，分出胜负后，数码管显示不在变化。若要重新开始比赛，请按复位键继续。一、系统设计1.设计思路数字系统是指由若干数字电路和逻辑部件构成的能够处理或传送数字信息设备。数字系统通常可以分为三个部分：输入/输出接口、数据处理器和控制器。其中输入/输出接口是完成将其他物理量转

7、化为数字量或将数字量转化为其他物理量的功能部件。数据处理器按功能又可以分解成若干子处理单元，通常称为子系统，每个子系统完成一定的逻辑功能，计数器、译码器、运算器等都可作为一个子系统，控制器管理各个子系统的局部及整个系统按规定顺序工作。本游戏系统将采用自顶向下的数字系统的设计方法。可以看出，这种方法的关键在于设计控制器，其余部分只是选用不同功能模块而已，这就将一个复杂的数字系统设计简化为一个时序机的设计。而控制器的设计关键在于建立逻辑流程图，即关键是对系统初始方案的确定，这在整个设计过程中是最富有创造性的，

8、以后各步只不过是按一定方法向下延伸。这也就是自顶向下设计方法的优越所在。2.顶层框图数码管RESETBTN骰子控制器8*8BEEP3.对外接口框图BEEPCLK骰子控制器CATRESET供电LED8*8DISPLAYBTN1BTN04.逻辑划分框图BEEPBTNRESET计数器防抖骰子控制器8*8点阵数码管分频器CLK5.状态转移框图6.流程框图第2到5局开始只有一人与第一局相同N=1只有一人的和为7或11第一局是N<6在此处