EDA技术及应用课程设计乒乓球游戏机

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1、EDA技术及应用课程设计(实习)报告题目 乒乓游戏机 姓 名:学 号:专 业:班 级:指导教师:职 称:电子工程学院目录1 引言62 设计的目的63 乒乓游戏机的功能63.1 乒乓游戏机设计思路73.2 乒乓球各模块的设计73.3.1 控制模块的设计73.3.2 送数据模块的设计133.3.3 产生数码管片选信号模块的设计143.3.4 7段译码器模块的设计154 系统的波形仿真175 乒乓游戏机顶层电路图186 硬件测试及引脚锁定187 设计心得与体会18参考文献20乒乓游戏机1 引言乒乓球运动是一项受大众非常喜爱的运动,它是一项集健身性，竞技性和娱乐性为一体的运动。乒乓球是一项非常受大众喜

2、欢的运动，几十年来，乒乓球运动在中国迅速兴起，很重要的原因就是对客观条件要求不高，随时随处就能玩起来。乒乓球运动越来越多地被作为增强智力、提高工作效率以及保健、医疗和康复的极佳手段而引起各方面的重视。如今，人们生活太忙碌，很多的人只能通过网络来玩乒乓球游戏，而乒乓球游戏机正好解决了人们的困扰。它简单易行，只要简简单单几个手指的操作就能达到同样娱乐跟锻炼的效果。2 设计的目的这次的设计主要是学习使用EDA集成设计软件MxplussII，电路描述，综合，模拟过程。掌握使用EDA工具设计乒乓游戏机的的设计思路和设计方法。体会使用EDA综合过程中电路设计方法和设计思路的不同。3 乒乓游戏机的功能两人乒

3、乓游戏机能够模拟乒乓球比赛的基本过程和规则，并能自动裁判和记分。乒乓游戏机是用8个发光二极管代表乒乓球台，中间两个发光二极管兼做乒乓球网，用点亮的发光二极管按一定的方向移动来表示球的运动。在游戏机的两侧各设置两个开关，一个是发球开关（s1a，s1b），另一个是击球开关（s2a，s2b）。甲乙两人按乒乓球比赛的规则来操作开关。当甲方按动发球开关s1a时，靠近甲方的第一盏灯亮，然后二极管由甲向乙依次点亮，代表乒乓球在移动。当球过网后，按设计者规定的球位乙方就可以击球。若乙方提前击球或者没有击着球，则判乙方失分，甲方记分牌自动加分。然后重新发球，比赛继续进行。比赛一直进行到一方记分到11分，该局结束

4、，记分牌清零，可以开始新的一局比赛。具体功能如下：(1)使用乒乓游戏机的甲乙双方各在不同的位置发球或击球。(2)乒乓球的位置和移动方向由灯亮及依次点燃的方向决定，球移动的速度为0.10.5s移动一位。游戏者根据球的位置发出相应的动作，提前击球或者出界均判失分。(3)比赛用11分为一局来进行，甲乙双方都应设置各自的记分牌，任何一方先记满11分，该方就算胜了此局。记分牌清零后，又可开始新的一局比赛3.1 乒乓游戏机设计思路根据乒乓游戏机功能要求，可以分成四个模块来实现，其中corna模块为整个程序的核心，它实现了整个系统的全部逻辑功能;模块ch41a在数码的片选信号时，送出相应的数据；模块sel产

5、生数码管的片选信号；模块disp是7段译码器。3.2 乒乓球各模块的设计3.3.1 控制模块的设计 模块corna 分两个进程，第一个进程实现逻辑功能，第二个进程将整数的记分转换为十进制数，便于译码显示。Af，aj，bf，bj分别为a方发球键和接球键，b方发球键和接球键，shift表示球所在的位置。其vhdl程序描述如下：Library ieee;Use ieee.std_logic_1164.all;Use ieee.std_logic_unsigned.all;Entity cornal isPort(clr,af,aj,bf,bj,clk:in std_logic;Shift:out s

6、td_logic_vector(7 downto 0);Ah,al,bh,bl:out std_logic_vector(3 downto 0);Awin,bwin:out std_logic);End cornal;Architecture bahave of cornal isSignal amark,bmark:integer;Begin Process(clr,clk)Variable a,b:std_logic;Variable she:std_logic_vector(7 downto 0);Begin If clr=0 t hena:=0;b:=0;she:=”00000000”

7、amark=0;bmark8 then if bj=0 then -b方过网击球 amark=amark+1; -a方加一分 a:=0; b:=0; she:=”00000000”; else she:=0&she(7 downto 1); -b方没有击球 end if;elsif she=0 then -球从b方出界 amark=amark+1; -a方加一分 a:=0; b:=0;else if bj=0 then -b方正常击球a:=0;b:=1;else she:=0&she(7 downto 1); -b方没有击球end if;end if;elsif a=0 and b=1then

8、 -b方发球 if she16 and she/=0 then if aj=0 then bmark=bmark+1; a:=0; b:=0; she:=”00000000”; else she:=she(6 downto 0)&0;end if;elsif she=0 thenbmark=bmark+1;a:=0;b:=0;elseif aj=0then a:=1; b:=0;else she:=she(6 downto 0)&0;end if;end if;end if;end if;shifttmp1 then if ala=”1001” thenala:=”0000”;aha:=aha

9、+1;tmp1:=tmp1+1;else ala:=ala+1; tmp1:=tmp1+1;end if;elsif bmarktmp2 then if bla=”1001” thenbla:=”0000”;bha:=bha+1;tmp2:=tmp2+1;else bla:=bla+1; tmp2:=tmp2+1;end if;end if;end if;al=ala;bl=bla;ah=aha;bh=bha;awin=t1;bwinqqqq=d3;End case;End process;End behave;3.3.3 产生数码管片选信号模块的设计产生数码管片选信号模块sel的vhdl程序

10、描述如下：Library ieee;Use ieee.std_logic_1164.all;Use ieee.std_logic_unsigned.all;Entity sel is Port(clk:in std_logic;Sell:out std_logic_vector(2 downto 0);End sel;Architecture behave of sel isBegin Process(clk) Variable tmp:std_logic_vector(2 downto 0);Begin If clkevent and clk=1 then If tmp=”000” then

11、 Tmp:=”001”; Elsif tmp=”001” then Tmp:=”100”;Elsif Tmp=”100” then Tmp:=”101”;Elsif tmp=”101” then Tmp:=”000”;End if;End if;Sellqqqqqqqqqq=”1101111”;End case;End process;End behave;4 系统的波形仿真 图1所示为A方发球，在恰当的时候B方接到球，当球回到A方时，A方又接到球，但B方再也没有接到球的仿真波形。图1 乒乓球仿真波形一图2所示为A方两次发球，B方没有接到球，A方得到2分的仿真波形图图2乒乓球仿真波形二图3所示

12、为A方发球，B方提前击球的情况，此时，A方得一分。图中还显示了A方发球，B方在规定的时刻没有接到球的情况，此时，A方又得一分。图3乒乓球仿真波形三图4所示为A方得分增加到11分的情况，此时awin输出高电平，输出分数保持不变。当清零信号按下时，得分清为零，awin输出恢复低电平，又可以开始新的一局比赛。图4乒乓球仿真波形四5 乒乓游戏机顶层电路图图5乒乓游戏机顶层电路图6 硬件测试及引脚锁定 在这次的硬件测试中，采用六号模式。其中的clr，af，aj，bf，bj均为输入信号，并且只有高电平和低电平之分，所以，在锁定的时候af，aj分别接入16，11，在硬件器件上分别接在键8和键7，同理bf，b

13、j锁定在18，19号的引脚上，分别对应的键4和键5，异步清零信号clr则接在键3， clk，sclk为时钟脉冲信号分别接在42，43号。输出信号为q6q0，shift0shift7，q输出为A,B两方的分数，它的接出了七段数码管，shift代表乒乓球的移动，它的接出为发光二极管。其中q6-78，q5-73，q4-72，q3-71，q2- 70，q1-67，q0-66；shift7-38， shift6-37， shift5-36， shift4-35， shift3-30， shift2-29， shift1-28， shift0-27.引脚锁定如下图所示： 图六 引脚锁定图7 设计心得与体会

14、这次EDA课程设计历时两个星期，在整整两个星期的日子里，可以说是苦多于甜，但是可以学的到很多很多的东西，同时不仅可以巩固以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次设计，进一步加深了对EDA的了解，让我对它有了更加浓厚的兴趣。特别是当每一个子模块编写调试成功时，心里特别的开心。但是在编写顶层文件的程序时，遇到了不少问题，特别是各元件之间的连接，以及信号的定义，总是有错误，在细心的检查下，终于找出了错误和警告，排除困难后，程序编译就通过了，心里终于舒了一口气。在波形仿真时，也能仿真正确了。最难的是引脚锁定与测试这一块，由于，我选的乒乓球游戏机的引脚很多，而且也比较复杂,其

15、中老是将引脚弄错，终于锁定完了，编译也没有出错，当在硬件上测试的时候，发现结果并不像设定的那么好，比如在发球的时候，根本没有设置首先从哪边开始，然后在接发球的过程中很难接到，不过也有接到的时候，基本上达到了实验的要求。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。参考文献1阎石 主编，数字电子技术基础（第五版），高等教育出版社，20062朱正伟主编，EDA技术及应用，清华大学出版社，20053廖裕评等主编，CPLD数字电路设计使用MAX+plus入门篇，清华大学出版社，20044张亦华等主编，数字逻辑设计实验技术与EDA工具，北京邮电大学出版社，20035谭会生等主编，EDA技术及应用，西安电子科技大学出版社，20016黄智伟等主编，FPGA系统设计与实践，电子工业出版社，2004