EDA技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)乒乓球游戲機(jī)

1、eda技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)(實(shí)習(xí))報(bào)告題目 乒乓游戲機(jī) 姓 名:學(xué) 號(hào):專 業(yè):班 級(jí):指導(dǎo)教師:職 稱:電子工程學(xué)院目錄1 引言62 設(shè)計(jì)的目的63 乒乓游戲機(jī)的功能63.1 乒乓游戲機(jī)設(shè)計(jì)思路73.2 乒乓球各模塊的設(shè)計(jì)73.3.1 控制模塊的設(shè)計(jì)73.3.2 送數(shù)據(jù)模塊的設(shè)計(jì)133.3.3 產(chǎn)生數(shù)碼管片選信號(hào)模塊的設(shè)計(jì)143.3.4 7段譯碼器模塊的設(shè)計(jì)154 系統(tǒng)的波形仿真175 乒乓游戲機(jī)頂層電路圖186 硬件測(cè)試及引腳鎖定187 設(shè)計(jì)心得與體會(huì)18參考文獻(xiàn)20乒乓游戲機(jī)1 引言乒乓球運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)受大眾非常喜愛的運(yùn)動(dòng),它是一項(xiàng)集健身性，競(jìng)技性和娛樂性為一體的運(yùn)動(dòng)。乒乓球是一項(xiàng)非常受大眾喜

2、歡的運(yùn)動(dòng)，幾十年來，乒乓球運(yùn)動(dòng)在中國(guó)迅速興起，很重要的原因就是對(duì)客觀條件要求不高，隨時(shí)隨處就能玩起來。乒乓球運(yùn)動(dòng)越來越多地被作為增強(qiáng)智力、提高工作效率以及保健、醫(yī)療和康復(fù)的極佳手段而引起各方面的重視。如今，人們生活太忙碌，很多的人只能通過網(wǎng)絡(luò)來玩乒乓球游戲，而乒乓球游戲機(jī)正好解決了人們的困擾。它簡(jiǎn)單易行，只要簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單幾個(gè)手指的操作就能達(dá)到同樣娛樂跟鍛煉的效果。2 設(shè)計(jì)的目的這次的設(shè)計(jì)主要是學(xué)習(xí)使用eda集成設(shè)計(jì)軟件mxplussii，電路描述，綜合，模擬過程。掌握使用eda工具設(shè)計(jì)乒乓游戲機(jī)的的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法。體會(huì)使用eda綜合過程中電路設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思路的不同。3 乒乓游戲機(jī)的功能兩人乒

3、乓游戲機(jī)能夠模擬乒乓球比賽的基本過程和規(guī)則，并能自動(dòng)裁判和記分。乒乓游戲機(jī)是用8個(gè)發(fā)光二極管代表乒乓球臺(tái)，中間兩個(gè)發(fā)光二極管兼做乒乓球網(wǎng)，用點(diǎn)亮的發(fā)光二極管按一定的方向移動(dòng)來表示球的運(yùn)動(dòng)。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)（s1a，s1b），另一個(gè)是擊球開關(guān)（s2a，s2b）。甲乙兩人按乒乓球比賽的規(guī)則來操作開關(guān)。當(dāng)甲方按動(dòng)發(fā)球開關(guān)s1a時(shí)，靠近甲方的第一盞燈亮，然后二極管由甲向乙依次點(diǎn)亮，代表乒乓球在移動(dòng)。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。若乙方提前擊球或者沒有擊著球，則判乙方失分，甲方記分牌自動(dòng)加分。然后重新發(fā)球，比賽繼續(xù)進(jìn)行。比賽一直進(jìn)行到一方記分到11分，該局結(jié)束

4、，記分牌清零，可以開始新的一局比賽。具體功能如下：(1)使用乒乓游戲機(jī)的甲乙雙方各在不同的位置發(fā)球或擊球。(2)乒乓球的位置和移動(dòng)方向由燈亮及依次點(diǎn)燃的方向決定，球移動(dòng)的速度為0.10.5s移動(dòng)一位。游戲者根據(jù)球的位置發(fā)出相應(yīng)的動(dòng)作，提前擊球或者出界均判失分。(3)比賽用11分為一局來進(jìn)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。記分牌清零后，又可開始新的一局比賽3.1 乒乓游戲機(jī)設(shè)計(jì)思路根據(jù)乒乓游戲機(jī)功能要求，可以分成四個(gè)模塊來實(shí)現(xiàn)，其中corna模塊為整個(gè)程序的核心，它實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的全部邏輯功能;模塊ch41a在數(shù)碼的片選信號(hào)時(shí)，送出相應(yīng)的數(shù)據(jù)；模塊sel產(chǎn)

5、生數(shù)碼管的片選信號(hào)；模塊disp是7段譯碼器。3.2 乒乓球各模塊的設(shè)計(jì)3.3.1 控制模塊的設(shè)計(jì) 模塊corna 分兩個(gè)進(jìn)程，第一個(gè)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)邏輯功能，第二個(gè)進(jìn)程將整數(shù)的記分轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，便于譯碼顯示。af，aj，bf，bj分別為a方發(fā)球鍵和接球鍵，b方發(fā)球鍵和接球鍵，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方過網(wǎng)擊球 amark=amark+1; -a方加一分 a:=0; b:=0; she:=”00000000”; else she:=0&she(7 downto 1); -b方?jīng)]有擊球 end if;elsif she=0 then -球從b方出界 amark=amark+1; -a方加一分 a:=0; b:=0;else if bj=0 then -b方正常擊球a:=0;b:=1;else she:=0&she(7 downto 1); -b方?jīng)]有擊球end if;end if;elsif a=0 and b=1then

8、 -b方發(fā)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 產(chǎn)生數(shù)碼管片選信號(hào)模塊的設(shè)計(jì)產(chǎn)生數(shù)碼管片選信號(hào)模塊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 系統(tǒng)的波形仿真 圖1所示為a方發(fā)球，在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候b方接到球，當(dāng)球回到a方時(shí)，a方又接到球，但b方再也沒有接到球的仿真波形。圖1 乒乓球仿真波形一圖2所示為a方兩次發(fā)球，b方?jīng)]有接到球，a方得到2分的仿真波形圖圖2乒乓球仿真波形二圖3所示

12、為a方發(fā)球，b方提前擊球的情況，此時(shí)，a方得一分。圖中還顯示了a方發(fā)球，b方在規(guī)定的時(shí)刻沒有接到球的情況，此時(shí)，a方又得一分。圖3乒乓球仿真波形三圖4所示為a方得分增加到11分的情況，此時(shí)awin輸出高電平，輸出分?jǐn)?shù)保持不變。當(dāng)清零信號(hào)按下時(shí)，得分清為零，awin輸出恢復(fù)低電平，又可以開始新的一局比賽。圖4乒乓球仿真波形四5 乒乓游戲機(jī)頂層電路圖圖5乒乓游戲機(jī)頂層電路圖6 硬件測(cè)試及引腳鎖定 在這次的硬件測(cè)試中，采用六號(hào)模式。其中的clr，af，aj，bf，bj均為輸入信號(hào)，并且只有高電平和低電平之分，所以，在鎖定的時(shí)候af，aj分別接入16，11，在硬件器件上分別接在鍵8和鍵7，同理bf，b

13、j鎖定在18，19號(hào)的引腳上，分別對(duì)應(yīng)的鍵4和鍵5，異步清零信號(hào)clr則接在鍵3， clk，sclk為時(shí)鐘脈沖信號(hào)分別接在42，43號(hào)。輸出信號(hào)為q6q0，shift0shift7，q輸出為a,b兩方的分?jǐn)?shù)，它的接出了七段數(shù)碼管，shift代表乒乓球的移動(dòng)，它的接出為發(fā)光二極管。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.引腳鎖定如下圖所示： 圖六 引腳鎖定圖7 設(shè)計(jì)心得與體會(huì)

14、這次eda課程設(shè)計(jì)歷時(shí)兩個(gè)星期，在整整兩個(gè)星期的日子里，可以說是苦多于甜，但是可以學(xué)的到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加深了對(duì)eda的了解，讓我對(duì)它有了更加濃厚的興趣。特別是當(dāng)每一個(gè)子模塊編寫調(diào)試成功時(shí)，心里特別的開心。但是在編寫頂層文件的程序時(shí)，遇到了不少問題，特別是各元件之間的連接，以及信號(hào)的定義，總是有錯(cuò)誤，在細(xì)心的檢查下，終于找出了錯(cuò)誤和警告，排除困難后，程序編譯就通過了，心里終于舒了一口氣。在波形仿真時(shí)，也能仿真正確了。最難的是引腳鎖定與測(cè)試這一塊，由于，我選的乒乓球游戲機(jī)的引腳很多，而且也比較復(fù)雜,其中老是將引腳弄錯(cuò)，終于鎖定完了，編譯也沒有出錯(cuò)，當(dāng)在硬件上測(cè)試的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)結(jié)果并不像設(shè)定的那么好，比如在發(fā)球的時(shí)候，根本沒有設(shè)置首先從哪邊開始，然后在接發(fā)球的過程中很難接到，不過也有接到的時(shí)候，基本上達(dá)到了實(shí)驗(yàn)的要求。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前