基于vhdl的乒乓游戏机设计

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1、万方数据第29第l期2009年1月高师理科学刊Joumal0fScience0f1I蜘chedCoUe萨andUItiversityVoI．29No．1Jan．2009文章编号：10cr7-983l(2009)0l枷54_04基于VHDL的乒乓游戏机设计张文1，张道正2(1．内江师范学院物电学院，四川内江64Ill2；z四川省犍为县罗城镇同心小学，四川乐山614411)摘要：用vHDL编程模拟乒乓球比赛，电路模块由状态机、记分器、译码显示器与按键去抖等部分组成，对各部分编写VHDL算法，进行编译、仿真、逻辑综合、逻辑适配及程序下栽．通过GW48型EDA实验箱的验证，乒乓游戏机能模

2、拟乒乓球比赛的基本过程和规则，并能自动裁判和记分．关键词：VHDL；GW48；乒乓游戏机中图分类号：TP312文献标识码：AVHDL是高速集成电路硬件描述语言，目前已成为许多设计自动化工具普遍采用的标准化硬件描述语言．VHDL语言功能性强、覆盖面广、灵活性高，具有很好的实用性．本文设计一个基于VHDL的乒乓游戏机模拟乒乓球比赛．乒乓机能模拟乒乓球比赛的基本过程和规则，并能自动裁判和记分，使用乒乓机的甲乙双方在不同的位置发球或击球，乒乓球的位置和移动方向由灯亮及依次点亮的方向决定，球的速度为O．1。0．5s移动l位．球过网，接球方向即可击球，提前击球或没击球均判失分．比赛按21分为

3、一局进行，任何一方先记满21分，该方就算胜出，按复位重新开局．设计的难点是按键去抖电路、状态机．本文给出了部分主要算法，并对其进行仿真，给出了仿真波形，完整程序可写入芯片，配合外围元器件，实现乒乓游戏机的功能，同时对设计提出了改进方法．1模块设计乒乓游戏机组成示意图，见图1．用5个发光二极管代表乒乓球台，最中间的1个发光二极管作球网，用点亮的发光二极管按一定方向移动来表示球的运动，在游戏机的两侧各设置2个开关，用于发球和接球，甲乙2人按乒乓球比赛规则来操作开关¨1．设计要求在游戏机的两侧各设置2个开关，一个是发球开关sTARTA，sTARTB；另一个是击球开关HITA，HITB．

4、甲乙2人按}挚擀警B8t硎rtB÷n仉}ⅡTB乒乓球比赛规则来操作开关．当甲方按动发球开关L口L1耋二u¨STARTA时，靠近甲方的第一个发光二极管亮，然后发图1乒乓游戏机的组成示意图光二极管由甲向乙依次点亮，代表乒乓球的移动．当球过网后按设计者规定的球位，乙方就可以击球．若乙方提前击球或没有击中球，则判乙方失分，甲方的记分牌自动加1分，然后重新发球，比赛继续进行．比赛一直要进行到一方记分牌达到21分，该局才结柬．本设计由译码显示器、按键去抖、状态机，球台控制器和记分器等部分组成，系统的逻辑框图，见图2例．收稿日期：2008—09一ol作者简介：张文(1969-)，男，四川乐山人

5、，副教授，硕士。从事电子信息方面研究．E—mail：njsⅣ1x@163．com万方数据游戏机http://www.cafesgame.com/第l期张文，等：基于VHDL的乒乓游戏机设计2按键去抖电路算法描述发球开关叭RTA，sr^RTB和击球开关m7rA，HnlEl按键的闭合与释放瞬间，信号可能会有毛刺．如果不进行消抖处理，系统会将这些毛刺误判为是用户的另一次输入，导致系统的误操作．防抖电路有很多种，其中最常用的是计数法，其原理是对键值进行计数，当某一键值保持一段时间不改变时(计数器达到一定值后)，才确认它为有效值；否则将其判为无效键值，重新对键值进行计算．基于计数法的部分主

6、要防抖电路算法为：BEGINPROCESS(CLOCK)BEGINIFRlSINC—EDGE(CuocK)THENIF趼ART-‘0’THEN一上电后立即对输出的键值赋予无效值7陋MPNuM<=15；一此处沿将15作为无效值NuM0uT<=15；—此无效值务必随实际情况改变START<=‘l’：LEDELSEIFNuMIN<-TEMPNuMT呱N一上一键值与此键值不同，IENPNUM<=NuMIN；一记录此键值C0uNTER<-‘O’；—并对计数器清O，准备对此键值计时ELSElFC0uNTER3lTHEN；一当键值保持31个时钟周期不变时NuMOuT<=NUMIN；～即确定为有

7、效键值，并输出COUNTER<=‘0’：ELSECOUNTER<=COUN7rER+l：ENDIF；ENDlF：ENDIF：ENDPROCESS：END3状态机设计算法描述图2系统逻辑框图根据设计要求，本状态机有6种状态，即wAI佟TAl'E，ATOB，BTOA，ASCORE，BSCORE，FINALRESULT，分别表示等待、A方传B方、B方传A方、A方得分、B方得分和结果指示．乒乓游戏机状态转移图(见图3)，反映了乒乓游戏机比赛过程中球的移动情况及得分方法．状态机的部分主要算