街機彈球機的模擬設計實現

1. 項目概述

項目說明

該項目是實現經典的街機游戲——彈球機。使用DE1-SOC開發板上的滑動開關，玩家可以設置球的初始速度。然后，按下按鈕將球釋放到柜子中，球將根據其當前的速度和方向與周圍的物體進行碰撞交互。玩家可以按下另外兩個按鈕來控制左右兩個撥片，以嘗試將移動的球保持在柜子中。分數根據球的比賽時長進行記錄，當球離開柜子/顯示器時游戲結束。此外，玩家還可以切換 DE1-SOC上的開關來啟用/禁用藝術模式，藝術模式是讓玩家可以根據球的路徑在柜子上進行繪畫。

2. 物理原理

將速度分解為 x 和 y 分量，負速度表示向顯示屏上的 0,0 或屏幕的左上角移動，正速度表示向屏幕右下角移動。

發射球時系統會根據滑動開關的設定來給球一個 y 方向的初速度，球的運動過程中要考慮重力對球的影響。比如在玩實際機器時，如果球沒有足夠的速度，由于箱體的角度，它會落回到彈簧上。

當球沿斜面向下移動，若不考慮摩擦、滾動、滑動等其他因素時，加速度方程只基于箱體的傾斜度。如下圖所示，加速度的方向是朝向柜子的底部，大小等于重力乘以傾斜角的正弦值。這意味著需要在一定數量的循環后將 y 方向（即朝向顯示屏底部）的速度增加 1。

當球繞柜子移動與物體發生碰撞時，速度會在 x 和 y 方向上發生變化。當球從靜止物體上彈起時，它會以與該物體撞擊時相同的角度離開。

為有效計算，只考慮當前速度矢量 [x 速度，y 速度] 和正在撞擊的物體的單位法線矢量。然后將使用以下方程計算新的速度矢量：v' = 2*(n dot v)*n + v。

審核編輯：劉清