VHDL语言与EDA课程设计--乒乓球比赛游戏机

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1、湖南人文科技学院课程设计报告课程名称：VHDL语言与EDA课程设计设计题目：乒乓球比赛游戏机系别：通信与控制工程系专业：电子信息工程班级：2007级2班学生姓名:孙永旭孙静学号:074092390740924起止日期:2009年12月21日~2010年1月日指导教师:杨玲教研室主任：侯海良15指导教师评语：指导教师签名：年月日成绩评定项目权重成绩孙永旭孙静1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.22、课程设计质量与答辩0.53、设计报告书写及图纸规范程度0.3总成绩教研室审核意见：教研室主任签字：年月日教学系审核意见：主任签字：年月日15摘要介绍了一种基于Alte

2、ra公司大规模可编程逻辑器件EP1K100QC208-3的模拟乒乓球游戏系统，并给出里该模拟系统的主要组成单元——信号分频模块、数据传递模块、片选输出模块、核心控制模块及译码显示模块等的设计方法与技巧，给出了部分的仿真波形和实验源程序,整个系统用VHDL语音描述，在MAX+PLUSII10.0下调试仿真。实现了乒乓球游戏的基本功能。关键词：CPLD/FPGA；VHDL；LED；乒乓球。15目录设计要求11.引言12.方案论证与对比12.1方案一22.1.1设计原理22.2方案二32.2.1设计原理32.3论证对比43.设计过程53.1各模块原理及程序53.2乒乓

3、球游戏机实体的设计53.3状态机编程实现63.4记分译码器的设计83.5构造体的设计104系统编译和波形仿真114.1系统的编译114.2系统有关波形的仿真115实验总结146仪器仪表清单147致谢158参考文献1515乒乓球比赛游戏机设计要求l设计一个由甲、乙双方参赛，有裁判的3人乒乓球游戏机。l用8个(或更多个)LED排成一条直线，以中点为界，两边各代表参赛双方的位置，其中一只点亮的LED指示球的当前位置，点亮的LED依此从左到右，或从右到左，其移动的速度应能调节。在其他时候击球视为犯规，给对方加1分；都犯规，各自加1分；l当“球”(点亮的那只LED)运动到

4、某方的最后一位时，参赛者应能果断地按下位于自己一方的按钮开关，即表示启动球拍击球。若击中，则球向相反方向移动；若未击中，则对方得1分。l一方得分时，电路自动响铃3秒，这期间发球无效，等铃声停止后方能继续比赛。l设置自动记分电路，甲、乙双方各用2位数码管进行记分显示，每计满21分为1局。l甲、乙双方各设一个发光二极管，表示拥有发球权，每隔5次自动交换发球权，拥有发球权的一方发球才有效。l裁判有一个按钮，是系统初始化。1.引言随着EDA技术的发展及大规模可编程逻辑器件CPLD／FPGA的出现，电子系统的设计技术和工具发生了巨大的变化，通过EDA技术对CPLD／FPG

5、A编程开发产品，不仅成本低、周期短、可靠性高，而且可随时在系统中修改其逻辑功能。本文介绍了一种以Altera公司可编程逻辑器件EP1K100QC208-3为控制核心芯片，附加一定外围电路组成的乒乓球模拟游戏系统。2.方案论证与对比整体思路15通过状态机来实现球的移动和各个状态的转移用数码管显示得分结果通过计数器来实现3秒钟的定时来控制3秒响铃通过可控分频器来控制状态的转移时钟从而控制球的速度通过计数器来控制发球权裁判通过开关来控制游戏的开始与结束具体的设计思路：各个状态间的转移控制要根据要求来改变转移的状态由于设计要求实现LED灯依此从左到右，或从右到左的移动，

6、同时球拍击球。若击中，则球向相反方向移动，若未击中，则对方得1。很明显用VHDL中的状态机来实现其功能将非常简便和明了。就其功能，若要实现记分，就得用到7段数码管，考虑到硬件要求，考虑用动态扫描技术来解决。动态扫描前要进行译码，即把记数得分的结果译码成七段码，3秒钟的响铃控制通过1KHZ的时钟记数3000次来实现，具体的控制通过使能来控制，当进入得分状态就要求响铃，同时要求其他的发球都无效，即要求进入得分状态后有信号输出来控制3秒钟响铃，同时状态不发生转移，3秒钟结束后产生另一个信号，使状态转移进入等待状态。速度可以控制模块：用输入可以控制分频来控制状态转移的时

7、钟，从而控制了状态转移的快慢，即控制了球移动的速度。发球权的控制通过内部的计数器来控制，计数器放在3，秒钟结束的时候，表明每得一次分就已经发了一次球，当记满3次后交换发球权，而发球权要求控制谁发球有效，就在等待状态里，在发球的条件上加上发球权属于谁。要求甲、乙双方参赛，即用两个输入信号代表，裁判则用重置来表示。重新开始时，要求所有的计数器都清零，且进入等待状态。总的来说，要完成乒乓球游戏机的设计，可以以状态机为控制核心，附加其它功能模块来实现。2.1方案一2.1.1设计原理状态机设置了8个状态，分别是“等待发球状态”（waitserve），“第一盏灯亮状态”（l

8、ight1on）,“第八