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时间：周四10、11节

组号：

数字系统设计实践

综合设计报告

题 目

基于康某某生命游戏的点阵实现



学 院

通信***



专 业

通信工程



班 级

***



学 号

***



学生姓名

张某某



指导教师

邵某某



完成日期

2022年1月





目录

一、摘要

二、引言

三、背景介绍

四、远程实验平台

五、软件实现

六、总结

七、附录

一、摘要

剑桥大学约翰·何某某·康某某(John Horton Conway)教授设计了一个叫做“生命游戏”的计算机程序，美国趣味数学大师马丁·加德纳(Martin Gardner，1914-2010）通过《科学美国人》杂志，将康某某的生命游戏介绍给学术界之外的广大渎者，一时吸引了各行各业一大批人的兴趣，这时细胞自动机课题才吸引了科学家的注意。

16*16的点阵可以用来实现生命规则的演化，选取了几种不错的模型，进行展示。并且选取了几种字模可以滚动播放。

关键词：LED点阵，生命游戏，规则，频率

二、引 言

生命游戏其实是一个零玩家游戏，它包括一个二维矩形世界，这个世界中的每个方格居住着一个活着的或死了的细胞。一个细胞在下一个时刻生死取决于相邻八个方格中活着的或死了的细胞的数量。如果相邻方格活着的细胞数量过多，这个细胞会因为资源匮乏而在下一个时刻死去;相反，如果周围活细胞过少，这个细胞会因太孤单而死去。实际中，你可以设定周围活细胞的数目怎样时才适宜该细胞的生存。如果这个数目设定过低，世界中的大部分细胞会因为找不到太多的活的邻居而死去，直到整个世界都没有生命;如果这个数目设定过高，世界中又会被生命充满而没有什么变化。实际中，这个数目一般选取2或者3;这样整个生命世界才不至于太过荒凉或拥挤，而是一种动态的平衡。这样的话，游戏的规则就是:当一个方格周围有2或3个活细胞时，方格中的活细胞在下一个时刻继续存活;即使这个时刻方格中没有活细胞，在下一个时刻也会"诞生"活细胞。在这个游戏中，还可以设定一些更加复杂的规则，例如当前方格的状况不仅由父一代决定，而且还考虑祖父一代的情况。你还可以作为这个世界的上帝，随意设定某个方格细胞的死活，以观察对世界的影响。

在游戏的进行中，杂乱无序的细胞会逐渐演化出各种精致、有形的结构;这些结构往往有很好的对称性，而且每一代都在变化形状。一些形状已经锁定，不会逐代变化。有时，一些已经成形的结构会因为一些无序细胞的"入侵"而被破坏。但是形状和秩序经常能从杂乱中产生出来。

选题用于实现将自己构思的生命游戏模型，通过硬件语言，达到实物实现，展示性上来说更强。在普及生命游戏这个概念的同时，将算法思维普及到硬件语言中，挑战自己的同时也能提高自己的能力。

三、背景介绍

FPGA（Field Programmable Gate Array）是在PAL、GAL等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输入输出模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。 现场可编程门阵列（FPGA）是可编程器件，与传统逻辑电路和门阵列（如PAL，GAL及CP 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 这次课程设计，重新复习并进一步学习了FPGA和Quartus软件。这次课程设计锻炼了我的实践能力和分析与解决问题能力。但是仍然有着不足之处，对于该设计的硬件电路仍有些问题，当设置一列点阵全某某，则那一列点阵会微亮，这说明对于该设计的硬件方面还有着提升空间，这有待进一步扩展。

在本次实验设计中，由于个人水平原因，所取的模型从大小到数量都存在一些缺陷，在之后的实验中，应该尝试取挑战一下自己，提升一下自己的专业素养和专业能力。

附录

调试：

波形仿真结果如下：

因为是点阵，所以虽然仿真无法看到结果，但是在远程实验平台上可以运行成功，将在周日进行验收。

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