【正文】 電壓。本設(shè)計中，STC89C51單片機的管腳如下分配：～，接上拉電阻；～、開始按鍵輸入口；～；，；～；～；RST引腳為復(fù)位電路輸入口；XTALXTAL2分別作為片內(nèi)振蕩器的輸入和輸出。XTAL1：反向放大器的輸入、內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 P3口的第二功能端口引腳第二功能RXD (串行輸入口)TXD(串行輸出口)/INT0 (外中斷0)/INT1 (外中斷1)T0 (定時/計數(shù)器0)T1(定時/計數(shù)器1) /WR (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)/RD (外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通) RST：復(fù)位輸入。當外部下拉為低電平，因為上拉的緣故，P3口將輸出電流。P2口為準，雙向口可接收/輸出四個TTL門電流。P2口在Flash編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。當P2口用于外部程序存儲器或十六位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出高八位地址。當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。P2口（21～28腳）：～。P1口被外部下拉為低電平時，因為內(nèi)部上拉，將輸出電流。P1口（1～8腳）：～，P1口緩沖器能接收四個TTL門電流。在Flash編程時，P0口用作原碼輸入口。當P0口的管腳第一次寫“1”時，被定義為高阻輸入。下面對所需端口進行介紹及分配：P0口（39～32腳）：～。在芯片擦除中，代碼陣列全被寫“1”，且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，必須執(zhí)行該操作。其最高工作時鐘頻率為80MHz，片內(nèi)含8K Bytes的可反復(fù)擦寫1000次的Flash ROM，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，具有在系統(tǒng)可編程特性，配合PC端的控制程序即可將用戶的程序代碼下載到單片機內(nèi)部，并且速度更快。就乒乓游戲機而言，STC89C51能通過程序的編寫實現(xiàn)所需的功能。3硬件電路的設(shè)計 硬件核心電路選擇乒乓游戲機設(shè)計選用單片機作為主控芯片，設(shè)計選用性價比高的STC89C51單片機。并且采用C語言編程，移植性強，使端口的程序控制變得簡單。并且可通過串口直接下載程序，數(shù)秒即可完成下載。STC89C51是ISP的系統(tǒng)可編程芯片，可以直接將程序燒錄到芯片中，方便程序的修改和實物調(diào)試。在國內(nèi)，有很多成熟且性價比高的單片機，以51單片機為主。FPGA設(shè)計屬于硬件范疇，它的硬件即FPGA是可編程的，是一個通過硬件描述語言在FPGA芯片上自定義集成電路的過程。 基于FPGA乒乓游戲機的系統(tǒng)框圖 方案比較與選擇FPGA的運行速度很快，適合高速場合，而單片機的運行速度低的多；FPGA的I/O口多，容易實現(xiàn)大規(guī)模系統(tǒng)，方便連接外設(shè)，而單片機的I/O口較少，適合小規(guī)模系統(tǒng)；FPGA的內(nèi)部程序是并行運行，具有處理復(fù)雜功能的能力，而單片機程序時串行執(zhí)行，程序需要執(zhí)行完一條才能執(zhí)行下一條，處理突發(fā)事件時只能調(diào)用中斷資源；FPGA包含單片機和DSP軟核，即單片機和DSP能實現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA一般都能實現(xiàn)。當球過網(wǎng)后，按設(shè)計者規(guī)定的球位乙方就可以擊球。用16個發(fā)光二極管代表乒乓球，在游戲機的兩側(cè)各設(shè)置兩個開關(guān)，一個是發(fā)球開關(guān)，一個是擊球開關(guān)。因為學校具備專門的實驗箱，如果采用方案二只需編程便可實現(xiàn)。顯示程序：顯示游戲比分，當A或B到達11分時進入相應(yīng)win子程序。線路程序：游戲發(fā)球有8個線路選擇，AB分別4個線路選擇，共有16個回球線路，存在數(shù)組b[16]中，包括LED點陣子程序，由單片機線路和delay_1(t)控制74LS138譯碼器，74LS138譯碼器譯碼控制LED點陣得點亮順序和相應(yīng)點亮時間。包括暫停/開始子程序，對系統(tǒng)進行暫停和開始。 軟件設(shè)計主程序：對乒乓游戲機進行初始化，定時器設(shè)置，對LED點陣輸入數(shù)據(jù)等，延時掃描按鍵。發(fā)光二極管設(shè)計：由單片機控制74LS138譯碼器，74LS138譯碼器譯碼控制LED點陣得點亮順序和相應(yīng)點亮時間。模擬球臺設(shè)計：包括譯碼電路設(shè)計和發(fā)光二極管設(shè)計。模擬球拍按鍵分為左右兩邊，左右各四個。本設(shè)計采用手動按鈕復(fù)位方式進行復(fù)位。復(fù)位電路設(shè)計：單片機的復(fù)位電路使系統(tǒng)的所有功能部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，防止單片機執(zhí)行錯誤操作、發(fā)出錯誤的指令等失誤。時鐘電路設(shè)計：單片機可以看成是在時鐘驅(qū)動下的時序邏輯電路，即單片機必須在時鐘的驅(qū)動下才能工作。軟件設(shè)計包括：主程序、按鍵組程序（球拍模擬和暫停/開始子程序）、發(fā)球程序、線路程序（包括線路選擇和LED點陣子程序）、回球程序、LCD顯示程序。軟件方面，使用Keil uVision4進行編程。方案二是基于FPGA的乒乓游戲機設(shè)計。2 乒乓游戲機設(shè)計方案目前，有兩種方案來設(shè)計乒乓游戲機設(shè)計。軟件設(shè)計是使用Keil uVision4軟件編寫與硬件模塊相應(yīng)的源程序。 設(shè)計方法本設(shè)計是基于單片機的乒乓游戲機設(shè)計，分別進行了硬件和軟件兩部分的設(shè)計。（3）比賽用11分為一局來進行，甲乙雙方都應(yīng)設(shè)置各自的記分牌，任何一方先記滿11分，該方就算勝了此局。（2）乒乓球的位置和移動方向由燈亮及依次點燃的方向決定，～1s移動一位。 本設(shè)計的任務(wù)和設(shè)計方法 設(shè)計任務(wù)如今各種不同類型的游戲設(shè)備一直是消費領(lǐng)域的熱點，本設(shè)計要求用低廉的成本設(shè)計出符合要求的游戲設(shè)備，要求操作方便，系統(tǒng)穩(wěn)定度高。如今乒乓游戲機已出現(xiàn)3D類，體感類等等類型。隨著電子技術(shù)的突破，電子游戲機開始朝著“便攜式”和“家庭化”方向發(fā)展，彩色電視的普及使大型游戲機的顯像管和掃描版部分完全可以被彩色電視取代，使得微處理機部分與現(xiàn)實屏幕實現(xiàn)了分離。分別為：SONY、微軟和任天堂。于是，1971年，世界上第一臺電子游戲機出現(xiàn)了。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀第二次世界大戰(zhàn)以后，電子計算機技術(shù)得到了突飛猛進的發(fā)展。操作的同時，讓操作者仿佛在真正的打乒乓球。乒乓游戲機的出現(xiàn)解決了人類的很大難題?，F(xiàn)代電子產(chǎn)品發(fā)展的越來越快，于是人們將乒乓球與電子產(chǎn)品結(jié)合在一起，形成了乒乓游戲機。因為，隨著人們現(xiàn)代化節(jié)奏的加快，工作壓力的增大，傳統(tǒng)打乒乓球的方式受到運動設(shè)施、場地、環(huán)境的因素的影響，讓人們對乒乓球運動減少了很多興趣。比賽分團體、單項（男單、女單、男雙、女雙、混雙）。乒乓球的名字起源于1990年。目錄1 緒論 1 本設(shè)計的研究背景和研究目的 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 本設(shè)計的任務(wù)和設(shè)計方法 2 設(shè)計任務(wù) 2 設(shè)計方法 22 乒乓游戲機設(shè)計方案 3 基于單片機的乒乓游戲機設(shè)計 3 硬件設(shè)計 3 軟件設(shè)計 4 基于FPGA的乒乓游戲機設(shè)計 4 方案比較與選擇 53硬件電路的設(shè)計 6 硬件核心電路選擇 6 單片機STC89C51簡介 6 單片機端口分配 6 電源電路的設(shè)計 8 時鐘電路的設(shè)計 9 復(fù)位電路的設(shè)計 9 按鍵電路的設(shè)計 10 模擬球臺電路的設(shè)計 11 譯碼器簡介 11 13 模擬球拍電路的設(shè)計 14 顯示電路的設(shè)計 14 LCD1602簡介 15 顯示電路的設(shè)計 16 乒乓游戲機總電路的設(shè)計 164 乒乓游戲機的軟件設(shè)計及編程 18 主程序的設(shè)計及功能實現(xiàn) 19 按鍵組的設(shè)計及功能實現(xiàn) 19 球拍模擬子程序 20 暫停/開始子程序 20 發(fā)球程序的設(shè)計及功能實現(xiàn) 20 線路程序的設(shè)計及功能實現(xiàn) 21 線路選擇子程序 21 LED點陣子程序 21 回球程序的設(shè)計及功能實現(xiàn) 22 LCD顯示程序設(shè)計及功能實現(xiàn) 23 設(shè)計源程序 235 系統(tǒng)調(diào)試及分析 24 仿真調(diào)試及分析 24 Proteus軟件簡介 24 Keil uVision4軟件簡介 25 仿真調(diào)試 25 仿真調(diào)試的結(jié)果分析 27 實物調(diào)試及分析 27 制作實物的過程 27 進行實物調(diào)試 27 實物調(diào)試的結(jié)果分析 306 結(jié)論與展望 31謝辭（Acknowledge） 32參考文獻 33附錄1：程序 34附錄2：元件清單 4949乒乓游戲機設(shè)計1 緒論 本設(shè)計的研究背景和研究目的乒乓球，中華人民共和國國球，是一種世界流行的球類體育項目。它的英語官方名稱是“table tennis”，即“網(wǎng)上桌球”。乒乓球的比賽賽制是以11分為一局，采用五局三勝（團體）或七局四勝制（單項）。在中國，到處可見打乒乓球的人，以學生居多。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人類進入信息化社會，信息社會的發(fā)展離不開電子產(chǎn)品的進步。通過使用按鍵模擬球拍，發(fā)光二極管模擬乒乓球，進行乒乓球游戲的操作。因為該產(chǎn)品不受運動設(shè)施、空間、場地、環(huán)境等因素的影響，在家即可進行操作。而且該設(shè)計屬于一種益智類設(shè)計，讓人既可以鍛煉身體，也可以鍛煉智力。電子計算機一代一代的更新的同時，軟件設(shè)計也迅速發(fā)展。隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子游戲機進入了次世代，主要有三大游戲機廠商。如今，大部分益智類游戲機屬于電子游戲機，乒乓游戲機就屬于電子游戲機?，F(xiàn)在制成的游戲機只相當于一個信號發(fā)生器。乒乓游戲機不僅可以實現(xiàn)人們對乒乓球的熱愛，又可以讓人們在玩耍的同時進行身體鍛煉和智力提高，具有明朗的前景。設(shè)計任務(wù)為：（1）使用乒乓游戲機的甲乙雙方各在不同的位置發(fā)球或擊球。游戲者根據(jù)球的位置發(fā)出相應(yīng)的動作，提前擊球或出界均判失分。當記分牌清零后，又可開始新的一局比賽。硬件設(shè)計包括單片機電路、譯碼電路、發(fā)光二極管電路、按鍵電路、顯示電路等電路的設(shè)計。利用Proteus軟件對電路進行仿真，最后通過制作實物實現(xiàn)設(shè)計。方案一是基于單片機的乒乓游戲機設(shè)計。 基于單片機的乒乓游戲機設(shè)計方案一是基于單片機的乒乓游戲機設(shè)計，結(jié)果用LCD1602顯示屏顯示。硬件設(shè)計包含單片機電路、模擬球臺電路、按鍵電路、顯示電路等電路的設(shè)計。單 片 機 模 塊電源電路模擬球臺電路時鐘電路 復(fù)位電路LCD顯示屏按鍵電路 基于單片機的乒乓游戲機的系統(tǒng)框圖 硬件設(shè)計 電源電路設(shè)計：單片機正常工作電壓為+5V，設(shè)計采用三端穩(wěn)壓集成電路輸出+5V電壓。因此，單片機需要時鐘電路支持，否則不能執(zhí)行程序。單片機的復(fù)位方式有：手動按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。按鍵電路設(shè)計：包含兩個按鍵組，一個是模擬球拍按鍵電路，一個是暫停/開始和復(fù)位按鍵電路。這四個按鍵其中三個是對LED點陣線路的操作，一個是進行加速；暫停/開始和復(fù)位按鍵是在運行任一程序時，對游戲機進行暫停或開始或復(fù)位。譯碼電路設(shè)計：本設(shè)計中采用16個發(fā)光二極管，而單片機的端口較少，因此采用38譯碼器節(jié)約端口。顯示電路設(shè)計：設(shè)計中采用LCD顯示屏顯示結(jié)果，左右兩邊分別用A、B表示。按鍵程序：在回球和發(fā)球時，按鍵按下給單片機傳入數(shù)據(jù)作出相應(yīng)處理。發(fā)球程序：綠色指示燈亮起時，B得到發(fā)球球權(quán)，否則A得到發(fā)球球權(quán)?；厍虺绦颍寒斍蛟贏邊時，A可在相應(yīng)delay_1(t)中感應(yīng)A按鍵組的數(shù)據(jù)并作出相應(yīng)處理；當球在B邊時，同理。 基于FPGA的乒乓游戲機設(shè)計方案二是基于FPGA的乒乓游戲機設(shè)計。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，并通過程序驗證結(jié)果。甲方按動發(fā)球開關(guān)時，靠近甲方的第一盞燈亮，然后發(fā)光二極管由甲向乙依次點亮，代表乒乓球在移動。若乙方提前擊球或沒有擊到球，則判乙方失分，甲方自動加分，重新發(fā)球比賽繼續(xù)進行到一方記分到11分，該局結(jié)束，記分牌清零，可以開始新的一局比賽。單片