乒乓球游戏机 EDA课程设计 完整版本.doc

目 录1 设计目的12 设计要求和任务12.1设计任务12.2设计要求13 总体设计思路及原理描述14 分层次方案设计及代码描述2 4.1控制模块的设计24.1.1 cornal模块分析24.1.2 cornal模块VHDL程序描述34.2送数据模块的设计74.2.1 ch41a模块分析74.2.2 ch41a模块VHDL程序描述74.3产生数码管片选信号模块的设计84.3.1 sel模块分析84.3.2 sel模块VHDL程序描述94.4 七段译码器模块的设计104.4.1 disp模块分析104.4.2 disp模块VHDL程序描述104.5 顶层原理图设计115 各模块的时序仿真图126 总结147 参考文献14I 沈阳理工大学EDA技术课程设计报告 乒乓游戏机1 设计目的掌握熟悉的使用Quartus II 9.1软件的原理图绘制，程序的编写，编译以及仿真。体会使用EDA综合过程中电路设计方法和设计思路的不同。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。2 设计要求和任务2.1设计任务设计一个乒乓球游戏机，该机模拟乒乓球比赛的基本过程和规则，并能自动裁判和几分。2.2设计要求 （1）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亮的方向决定，球移动的速度为0.1-0.5秒移动一位。 （3）11分为一局，甲乙双方都应设置各自的几分牌，任何一方先记满11分，该方胜出。当记分牌清零后，重新开始。3 总体设计思路及原理描述由乒乓游戏机功能，用原理图作为顶层模块，再将底层划分成四个小模块来实现： （1）cornal模块：整个程序的核心，它实现了整个系统的全部逻辑功能； （2）ch41a模块：在数码的片选信号时，送出相应的数据； （3）sel模块：产生数码管的片选信号； （4）disp模块：7段译码器。 13 沈阳理工大学EDA技术课程设计报告 图3.1 结构层次图4 分层次方案设计及代码描述4.1控制模块的设计 4.1.1 cornal模块分析a发球一、在范围内 1、b没有接到球，a加1分，将灯光清零000 00 000 2、b接到了球，则灯光为0 &【7位】二、在b方出界了 1、如果b没有接到球，则a加分 2、如果b接到了球，则灯光为0 &【7位】b发球一、在范围内 1、a没有接到球，b加1分，并将灯光清零000 00 000 2、a接到了球，则灯光计分为【7位】& 0二、在a方出界了 1、a没有接到球，则b加分 2、a接到了球，则灯光计分为【7位】& 0af，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。图4.1 conal模块原理图4.1.2 cornal模块VHDL程序描述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 std_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”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 -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+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;4.3产生数码管片选信号模块的设计4.3.1 sel模块分析 图4.3 sel模块分析及原理图4.3.2 sel模块VHDL程序描述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 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;4.5顶层原理图设计图4.5 顶层模块原理图5 各模块的时序仿真图 图5.1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5.1 仿真波形图图5.2所示为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5.2 仿真波形图 图5.3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5.3仿真波形图 图5.4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5.4仿真波形图6 总结当知道我做的这个设计是乒乓游戏机的时候，我完全没有了头绪，不知道这到底会是一个怎样的设计，后来经过在网上参考了许许多多的资料，才知道这到底是怎么一回事，过了一个假期，许多软件上的操作都忘记了许多，当开始课程设计的时候，才发现原来安装好了的软件试用期到了，然后又得重装软件，重装又不成功，反复弄了几次才成功，总是急出一身的汗。当软件安装好之后，开始将设计的VHDL程序输入到里面编译，最后设计顶层程序的时候，一直出现错误，是说不能使用两个脉冲时钟，于是又重新学画了原理图的设计，才最终成功。 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。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