【正文】 課程設計說明書 題目：乒乓球游戲電路設計(雙打） 姓 名： 院 系： 專業(yè)班級： 學 號： 指導教師： 成 績： 時間： 2014 年 6 月 9日至 2014 年 6 月 13 日 課 程 設 計 任 務 書 題 目 乒乓球游戲電路設計(雙打) 專業(yè)、班級 學號 3742 姓名 主要內容、基本要求、主要參考資料等： 根據(jù)乒乓球雙打的規(guī)則，利用硬件編程語言VHDL或者VerilogHDL實現(xiàn)乒乓球游戲電路的設計。首先給出狀態(tài)機的設計，然后據(jù)此給出完成控制電路所需要的設計模塊；給出硬件編程語言的實現(xiàn)，并進行仿真；給出下載電路的設計，設計為2種下載方法，其中一種必須為JTAG；時設計者報告不允許雷同。參考資料：潘松、黃繼業(yè)《EDA技術及其應用》（第四版）科學出版社 2009數(shù)字信號處理的教材完 成 期 限： 指導教師簽名： 課程負責人簽名： 年 月 日目錄摘要 I 1 11. 2設計框圖 1 3 總體設計電路 3 模塊設計和相應模塊程序 3 乒乓球游戲機實體的設計 3 狀態(tài)機編程實現(xiàn) 4 記分譯碼器的設計 6 構造體的設計 8 仿真及仿真結果分析 10 實驗調試結果 12總結 13參考資料 14附錄 1510摘要 VHDL是甚高速集成電路硬件描述語言。目前，VHDL已成為許多設計自動化工具普遍采用的標準化硬件描述語言。VHDL語言功能性強，覆蓋面廣，靈活性高，具有很好的實用性。本文設計一個基于VHDL的乒乓游戲機，乒乓游戲機由狀態(tài)機、記分器、譯碼顯示器與按鍵去抖等部分所組成。通過對各部分編寫VHDL程序，然后進行編譯、仿真、邏輯綜合、邏輯適配，最后進行編程下載，并且通過GW48型EDA實驗箱的驗證，實現(xiàn)乒乓游戲機的基本功能。關鍵詞：VHDL；GW48；乒乓游戲機1乒乓球游戲電路設計根據(jù)乒乓球比賽的過程和規(guī)則，首先游戲開始，如果一方非正確擊球則另一方加分，當分數(shù)大于21時獲勝，游戲結束。狀態(tài)機設置了7個狀態(tài)，分別是“等待發(fā)球狀態(tài)”，“第一盞燈亮狀態(tài)”，“第八盞燈亮狀態(tài)”，“球向甲乙移動狀態(tài)”，“ 球向丙丁移動狀態(tài)”，“允許甲或乙擊球狀態(tài)”，“允許丙或丁擊球狀態(tài)”。這是該程序中起決定作用的七個狀態(tài)。開始的時候處于“等待發(fā)球狀態(tài)”，若甲或乙發(fā)球則狀態(tài)轉移到“第一盞燈亮狀態(tài)”，若丙或丁發(fā)球則轉移到“第八盞燈亮狀態(tài)”，具體說明以甲球為例。若發(fā)球后丙或丁沒有提前擊球規(guī)定球移動到對方第一個發(fā)光二極管時允許擊球，那么狀態(tài)機從“第一盞燈亮狀態(tài)”轉移到“球向丙丁移動狀態(tài)”。若在“球向丙丁移動狀態(tài)”丙或丁仍然沒有提前擊球，狀態(tài)就轉移到“允許丙或丁擊球狀態(tài)”，在此狀態(tài)下，如果丙或丁擊球了，那么狀態(tài)就轉移到“ 球向甲乙移動狀態(tài)”。在“第一盞燈亮狀態(tài)”， “球向丙丁移動狀態(tài)”中，如果丙或丁擊球了 ，就算提前擊球，這樣甲乙得分，狀態(tài)轉移到“等待發(fā)球狀態(tài)”等待發(fā)球，“ 球向甲乙移動狀態(tài)”之后的過程和前面的過程只不過是甲或乙和丙或丁角色的調換而已。狀態(tài)轉移規(guī)則都是一樣的。根據(jù)需要設計出游戲流程圖和乒乓球原理圖：游戲開始 正確接發(fā)球？ 甲或乙 丙或丁 否 否丙丁方勝利甲乙方勝利甲乙方加分丙丁方加分大于21？大于21？ N N Y Y游戲結束圖11設計流程圖等待發(fā)球 甲乙得分 丙丁得分 甲或乙發(fā)球 丙或丁發(fā)球第一盞燈亮第八盞燈亮 甲或乙擊球 丙或丁擊球球向甲乙移動動球向丙丁移動 甲或乙擊球 丙或丁擊球允許甲或乙發(fā)球允許丙或丁發(fā)球 甲乙沒擊球 丙丁沒擊球 或者擊球錯誤 或者擊球錯誤圖12 乒乓球游戲機原理圖 總體設計電路該乒乓球游戲機的設計主要包括的模塊與內容有：乒乓球游戲機實體的設計，游戲機編程的實現(xiàn)，記分譯碼器的設計以及構造體的設計。直接對狀態(tài)機進行描述，所有的狀態(tài)均可表達為CASE_WHEN結構中的一條CASE語句，而狀態(tài)的轉移則通過IF_THEN_ELSE語句實現(xiàn)。以下我們就詳細解析各個板快的設計與實現(xiàn)。 模塊設計和相應模塊程序 乒乓球游戲機實體的設計設計該乒乓球游戲機的輸入與輸出端口。首先考慮輸入端口，一般應該設置一個異步置位端口reset,用于在系統(tǒng)不正常時回到初始狀態(tài)：兩個發(fā)球輸入端serve1和serve2，邏輯‘1’分別表示甲乙丙丁的發(fā)球；四個個擊球輸入端hit1，hit2，hit3和hit4邏輯‘1’分別表示甲丙乙丁擊球；一個開始游戲按鈕startbutton,處于邏輯‘1’表示可以游戲；還得有一個時鐘輸入端口clk。其次考慮輸出端口，芯片應該有8個輸出端口來控制8個發(fā)光二極管，輸出邏輯‘1’即輸出一個高電平，可以使發(fā)光二極管點亮；另外，要直觀地表示雙方的得分，就得用到4個七段譯碼器，每方用到2個，可以表示0到