乒乓球游戲機(jī)匯總

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1、 15 ※※※※※※※※※ X級學(xué)生派 X、一一.'■人 EDA課程設(shè)計(jì) 沏*誠帝小區(qū) EDA?程設(shè)計(jì)報(bào)告書 乒乓球游戲機(jī) 課題名稱 姓名 學(xué)號 院系 專業(yè) 指導(dǎo)教師 年月日 一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求： 設(shè)計(jì)一個(gè)能夠模擬乒乓球比賽的基本過程和規(guī)則，并能自動裁判和記分的乒乓球游戲機(jī)。要求：用8只發(fā)光二極管代表球臺，比賽時(shí)甲乙雙方各在不同的位置發(fā)球或擊球；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；乒乓球的位置和移動方向有燈亮及依次點(diǎn)亮的方向決定，球移動的速度為0.1? 0.5s移動一位；甲乙雙方設(shè)置各自的記分牌，任何一方先記滿21分該方就算勝 了此

2、局；當(dāng)記分牌清零后，又可開始新的一局比賽。 指導(dǎo)教師簽名： 年月日 、指導(dǎo)教師評語: 指導(dǎo)教師簽名： 年月日 二、成績 驗(yàn)收蓋章 年月日 基于EDA的乒乓球游戲機(jī)電路設(shè)計(jì) 1、設(shè)計(jì)目的 學(xué)會運(yùn)用EDAS計(jì)各種電路、系統(tǒng)，熟練使用工具軟件，把所學(xué)的專業(yè)知識更好的用到實(shí)踐方面。 2、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和要求 用8個(gè)發(fā)光二極管代表乒乓球臺，在游戲機(jī)的兩側(cè)各設(shè)置兩個(gè)開關(guān)，一個(gè)是發(fā)球 開關(guān)，一個(gè)是擊球開關(guān)。甲方按動發(fā)球開關(guān)時(shí)，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(diǎn)亮，代表乒乓球在移動。當(dāng)球過網(wǎng)后，按設(shè)計(jì)者規(guī)定的 球位乙方就可以擊球。若乙方提前擊球或沒有擊到球，則

3、判乙方失分，甲方自動 加分，重新發(fā)球比賽繼續(xù)進(jìn)行到一方記分到21分，該局結(jié)束，記分牌清零，可 以開始新的一局比賽。 3 整體設(shè)計(jì)方案 3.1 、片選信號產(chǎn)生模塊 片選信號產(chǎn)生模塊是用來產(chǎn)生數(shù)碼管的片選信號，將產(chǎn)生的片選信號輸送 到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，以便其對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇。 3.2 、核心模塊 核心模塊有兩個(gè)功能，第一個(gè)是實(shí)現(xiàn)邏輯功能，即對甲方乙方的發(fā)球擊球 情況進(jìn)行判斷，然后再對雙方誰得分進(jìn)行記錄；第二個(gè)是將整數(shù)得計(jì)分轉(zhuǎn)換成十 進(jìn)制數(shù)，以便譯碼顯示。 3.3 、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊是將核心模塊輸送過來的數(shù)據(jù)通過片選信號對其進(jìn)行選擇， 并將符合要求的數(shù)據(jù)輸送出去。

4、 3.4 、七段譯碼器 七段譯碼器用來將輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行翻譯，便于數(shù)碼管顯示出數(shù)據(jù)。 3.5 、總電路 將各個(gè)模塊產(chǎn)生的符號文件組合起來構(gòu)成乒乓球游戲機(jī)。 4 硬件電路的設(shè)計(jì) 4.1 、器件選擇 設(shè)計(jì)開發(fā)軟件：MAX+plusH10.2; CPLD/FPGAg配器板：EPF10K1瞅口板;主芯片:ALTERAEPF10K1084-4 4.2 總體框圖 4.3 各模塊功能及其仿真 圖4.3.1片選信號產(chǎn)生模塊符號 4.3.1 片選信號產(chǎn)生模塊（圖4.3.1） [1]片選信號產(chǎn)生模塊是用來產(chǎn)生數(shù)碼管的片選信號，將產(chǎn)生的片選信號輸送到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，以便其對輸入數(shù)

5、據(jù)進(jìn)行選擇。 [2]圖4.3.1模塊為片選信號產(chǎn)生模塊，用來產(chǎn)生數(shù)碼管的片選信號。其與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊的對應(yīng)關(guān)系如表4.3.1所?。? 接口序號 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊 SEL2 SEL1 SEL0 選擇數(shù)據(jù) 0 0 0 d2 0 0 1 d3 0 1 0 d3 0 1 1 d3 1 0 0 d0 1 0 1 d1 1 1 0 d3 1 1 1 d3 表4.3.1數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換表 [3]CLK是掃描時(shí)鐘信號接CLK5時(shí)鐘信號源，A[2..0]是代表掃描片選地址信號 SEL2,SEL1,SEL0的管腳同四位掃描驅(qū)動地址的低三位相連。其

6、VHDL程序如下:libraryieee; useieee.std_logic_1164.all; useieee.std_logic_unsigned.all; entityselis port(clk:instd_logic; sell:outstd_logic_vector(2downto0)); endsel; architecturesel_arcofselis begin process(clk) variabletmp:std_logic_vector(2downto0); begin if(clk'eventandclk='1')then if(tmp

7、="000")then tmp:="001"; elsiftmp="001"then tmp:="100"; elsiftmp="100"then tmp:="101"; elsiftmp="101"then tmp:="000"; endif; endif;sell<=tmp; endprocess; endsel_arc; 圖4.3.2片選信號模塊仿真波形圖 [5]波形分析： 當(dāng)CLK的上升沿到達(dá)時(shí)，sell按照十進(jìn)制數(shù)0、1、4、5、0變化，并且向端口外輸出片選信號，符合設(shè)計(jì)模塊的要求。 4.3.2 核心模塊（圖3.3.3） [1]coma模塊有兩

8、個(gè)功能，第一個(gè)是實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)計(jì)的邏輯功能，第二個(gè)是將整數(shù)得計(jì)分轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，便于譯碼顯示。clr為乒乓球游戲清零鍵，接按鍵；af為甲方發(fā)球控制鍵，接按鍵；aj為甲方接球控制鍵，接按鍵；bf為乙方發(fā)球控制鍵，接按鍵；bj為乙方接球控制鍵，接按鍵；CLK為控制乒乓球行進(jìn)速度的時(shí)鐘信號，接clk時(shí)鐘信號源；shift[7..0]為LED燈顯示輸出端，接8個(gè)LED顯 示燈；ah[3..0]為甲方記分的高位，al[3..0]為甲方記分的低位，bh[3..0]為乙 方記分的高位，bl[3..0]為乙方記分的低位，以上四位都在經(jīng)過譯碼器譯碼后接8位共陰極數(shù)碼顯示管。 [2]其VHDLS序如下所示：

9、libraryieee; useieee.std_logic_1164.all; useieee.std_logic_unsigned.all; entitycomais port(clr,af,aj,bf,bj,clk:instd_logic; 一：inst1 shift:outstd_logic_vector(7downto0);島… sir at elk shift[7..0] 3hp.B|aip..D] 附亂⑼bip.jO] 圖4.3.3核心模塊符號 ah,al,bh,bl:outstd_logic

10、_vector(3downto0));endcoma; architecturecom_arcofcomais signalamark,bmark:integer; begin process(clr,clk) variablea,b:std_logic; variableshe:std_logic_vector(7downto0);begin ifclr='0'then a:='0'; b:='0'; shek"00000000”; amark<=0; bmark<=0; elsifclk'eventandclk='1'then ifa='0'andb='0'an

11、daf='0'thena:='1'; shek"10000000”; elsifa='0'andb='0'andbf='0'thenb:='1'; shek”00000001”； elsifa='1'andb='0'then ifshe>8then ifbj='0'then amark<=amark+1; a:='0'; b:='0'; she尸”00000000”； elseshe:='0'&she(7downto1); endif; elsifshe=0then amark<=amark+1; a:='0'; b:='0'; else ifbj='0't

12、hen a:='0'; b:='1'; else she:='0'&she(7downto1); endif; endif; elsifa='0'andb='1'then ifshe<16andshe/=0then ifaj='0'then bmark<=bmark+1; a:='0'; b:='0'; she:="00000000"; else she:=she(6downto0)&'0'; endif; elsifshe=0then bmark<=bmark+1; a:='0'; b:='0'; else ifaj='0'then a:='1'

13、; b:='0'; elseshe:=she(6downto0)&'0'; endif; endif; endif; endif; shift<=she; endprocess; process(clk,clr,amark,bmark) variableaha,ala,bha,bla:std_logic_vector(3downto0); variabletmp1,tmp2:integer; begin ifclr='0'then aha:="0000"; ala:="0000"; bha:="0000"; bla:="0000"; tmp1:=0; t

14、mp2:=0; elseifclk'eventandclk='1'thenifamark>tmp1then ifala="1001"thenalak"0000"; aha:=aha+1;tmp1:=tmp1+1; else ala:=ala+1; tmp1:=tmp1+1;endif; endif; ifbmark>tmp2then ifbla="1001"then bla尸"0000"; bha:=bha+1;tmp2:=tmp2+1;else bla:=bla+1; tmp2:=tmp2+1;endif; endif; endif; al<=ala; bl

15、<=bla; ah<=aha;bh<=bha; endif; endprocess; endcom_arc; [3]仿真波形如下： MasterTin€20.225支小恨血虹.523.93mInterval.503.7】口&St-arl:End. H 00 15 OCX 段 XOQ [gQX 翼]BO 乂也 XWX?160 X。。 圖4.3.4 核心模塊仿真波形圖 “r J 2 400.0 ns 300. D 1.2 iis l.E g 2.0 us 2.4 us 2. @ 3.2 tu 3.6 tag 4.0 運(yùn) 4.4 , H Valu* *1 —— - s——1

16、 ! ! L !— 30.23 H3 u0 225 ns 鼻 山 E 0 i 11~II_11~II~_II~[I_II_II~I  [4]波形分析 clr的低電平有效，具清零后，在clk上升沿有效的條件下，甲方先發(fā)球，則LED燈顯示十進(jìn)制數(shù)80,即為二進(jìn)制數(shù)10000000,乒乓球燈右移，波形圖符合要求。 4.3.2數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊（圖4.3.5 ） [1]數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊在輸入片選信號的作用下對核心模 塊輸送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇，并從輸出端口進(jìn)行輸出0 其中sel[2..0] 為輸入片選信號，d0[3..0]、 d1[3..0] 、d2[3..0]、d3[3..0]分別為

17、得分記錄的數(shù) 據(jù)，分別接甲方記分低位，甲方記分高位，乙方記分 低位，乙方記分高位。q[3..0]為被選中的數(shù)據(jù)，并向 七段譯碼器輸出 Fchila'" ■ l興值o】 qR o] T ■ \— dop 0] i dip5] : ■ - ■ ■- d3p, 0] ;inst [2]其VHDLS序如下所示: 圖4.3.5數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊符號 libraryieee; useieee.std_logic_1164.all; entitych41ais port(sel:instd_logic_vector(2downto0); d0,d1,d2,d3:instd_lo

18、gic_vector(3downto0); q:outstd_logic_vector(3downto0)); endch41a; architecturech41_arcofch41ais begin process(sel) begin caseselis when"100"=>q<=d0; when"101"=>q<=d1; when"000"=>q<=d2; whenothers=>q<=d3; endcase; endprocess; endch41_arc; [3]仿真就形如下所示： SiBul-Bition1 ruTeEorBs H

19、aslerTifie日切 ￡1.0dePointer： 20T.34bIitlerviL： 265.韶n虧Siart： E Valueal 21.0he )pi200.0ns400.(Jds600.Dns600.0ns1.0,us1.￡us1.4usU.Sus1.8us2.0 21.0its 0dD 田d】 s@ 回總 0it-1 國q U0"LnrzU4 .oK1X￡X314》 tQXQ*、、*RLAX LXZ工-M415) E6XT)(號XgX笛X 2t3*&XqSa\ 「工8Y0_一。Y”1 4：5X6XTX8) Eg

20、YmX]|X及YItX U5 UL .5)(呂fTX口工1) dE乂3X4￡5X 1乂論尺口乂5丈日 XsXiqXt*Q*\3. 圖4.3.6數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊仿真波形圖 [4]波形分析： 由上述波形圖可以看出：在輸入片選信號的作用下，當(dāng)sel為0時(shí)，q輸出d2的數(shù)據(jù)，sel為4時(shí)，q輸出d0的數(shù)據(jù)，sel為5時(shí)，q輸出di的數(shù)據(jù)，sel為其它數(shù)時(shí)，q輸出d3的數(shù)據(jù)。波形符合要求。 圖4.3.7 譯碼模塊符號 4.3.3 譯碼模塊（圖4.3.7）[1]此模塊為數(shù)碼管控制模塊，功能是控制七段數(shù)碼管對轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量進(jìn)行顯示，使其完成甲方和乙方各自得分記錄顯示。其中D[3..0]接

21、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端口，Q[6..0]連接七段掃描數(shù)碼管的段輸入a、b、c、d、e、f、g,利用其控制特性在數(shù)碼管上顯示出參加乒乓球游戲的甲乙雙方各自的得分。 [2]其VHDLS序如下： libraryieee; useieee.std_logic_1164.all; entitydispais port(d:instd_logic_vector(3downto0); q:outstd_logic_vector(6downto0)); enddispa; architecturedispa_arcofdispais begin process(d) begin case

22、dis when"0000"=>qv="0111111”; when"0001"=>q<="0000110"; when"0010"=>q<="1011011"; when"0011"=>q<="1001111"; when"0100"=>q<="1100110"; when"0101"=>q<="1101101"; when"0110"=>q<="1111101"; when"0111"=>q<="0100111"; when"1000"=>q<="1111111"; whenothers=>q<="1101111"; endcase; endprocess; en

23、ddispa_arc; [3]仿真波形如下（圖4.3.8）所示: 1Q.25 ns Start： SiavlttiouItYefaras MuterTimeBar：|21,825ns?Fointer：32,QTuInterval： ViLuft at 21.83 n? UO B 013111 Jps200.Qg400.0g600.0ns300,0ns1.0usL2us1.4u■I■111I 31.925奧 J 【口廣^―12廠3廣1~*5~工 :譏imi皿I1口窄皿血）05口山1Y~n?？凇?X11口麗1yniinir^ 圖4.3.8譯碼模塊仿真波形圖 [4]波

24、形分析： 由上面仿真圖可以看出，譯碼模塊完成了對數(shù)據(jù)在數(shù)碼管上正確地顯示。波形符合要求。 5、總體電路設(shè)計(jì)及其仿真 5.1 總電路原理圖 圖5.1總電路原理圖 5.2 整體工作情況 sclk和clk分別接掃描時(shí)鐘信號和時(shí)鐘信號，其它端口接法如上所述，SEL產(chǎn)生片選信號并作用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊CH41A,COMA核心模塊，實(shí)現(xiàn)邏輯功能，并且對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)制轉(zhuǎn)換。CH41A等所選數(shù)據(jù)送到七段譯碼器模塊DISPA,使得分在數(shù)碼管上顯示。 5.3 仿真結(jié)果（圖5.3） SiidaiLfQItref9Tiis lintBit21.0m

25、Stu-t：End. ooocoodo I. 011:111 000X1001 "7looiE ntz 000 iooi J 圖5.3總電路仿真圖 B0 BDOOOOOC BOH：L1 EQOQ 5.4管腳分配圖（圖5.4） 按照管腳分配圖上所示，對各管腳在EDA式驗(yàn)箱上進(jìn)行連接，sclk接clk時(shí)鐘信號源，clr為清零控制鍵，接按鍵，af接按鍵，aj接按鍵，bf接按鍵，bj接按鍵，clk接clk0時(shí)鐘信號源，sell[2..0]接掃描SELOSEL1、SEL2,shift[7..0]接八個(gè)LED顯示燈，q[6

26、..0]接數(shù)碼管a、b、c、d、e、f、g。 在乒乓球游戲開始時(shí)，先按clr鍵對系統(tǒng)進(jìn)行清零，然后甲或者乙就可以按發(fā)球鍵發(fā)球，在LED燈上顯示球的行進(jìn)路徑，當(dāng)過網(wǎng)后另一方就可以擊球，數(shù)碼管設(shè)置了兩個(gè)記分牌，分別來記錄甲乙的得分情況。 TopView 濘頌囪丸 曰0 ,白FLEX1OIK 二￡EPF1OK1OLC3^4 圖5.4管腳分配圖 6、設(shè)計(jì)總結(jié) 在剛看到乒乓球游戲機(jī)這個(gè)題目時(shí)，覺得非常的有趣，就選了但在二周的課程設(shè)計(jì)里，使我認(rèn)識到了并非只是單單的有趣，對我來說非常難，那是因?yàn)樽约浩綍r(shí)學(xué)習(xí)不是很用功，造成了知識有很大的斷節(jié)，并且也使我深刻地認(rèn)識到了必須踏實(shí)認(rèn)真地去做事才能

27、將它做好，在這期間得到了老師和同學(xué)的幫助，在以后的學(xué)習(xí)中，要努力克服半途而廢的作法，好好學(xué)習(xí)，將知識透徹理解。 參考文獻(xiàn) [1]江國強(qiáng).EDA技術(shù)與應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社.2010 [2] 梁明理鄧人清等.電子線路.北京：高等教育出版社.2000年 [3] 鄭亞民董小周.可編程邏輯器件開發(fā)軟件QuartusII.國防工業(yè)出版社 [10]張俊謨.單片機(jī)中級教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版.