乒乓球游戲電路課程設(shè)計最終完成版

1、電子課程設(shè)計基于Verilog的乒乓游戲設(shè)計電路學院：專業(yè)、班級:姓名：學號： 指導教師： 2014年12月引言可編程器件的廣泛應(yīng)用，為數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計帶來了極大的靈活性?？删幊唐骷梢酝ㄟ^軟件編程對硬件的結(jié)構(gòu)和工作方式進行重構(gòu)，使得硬件的設(shè)計可以如同軟件設(shè)計那樣快捷方便。高速發(fā)展的FPGA、CPLD兼有串、并行工作方式和高速、高可靠性的特點，在電子系統(tǒng)設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用。 通常使用硬件描述語言(Hardware Description Language，HDL)進行數(shù)字電子系統(tǒng)設(shè)計。目前應(yīng)用廣泛的硬件描述語言有：VHDL語言，Verilog HDL語言

2、，AHDL語言。Verilog語言由于具有強大的行為描述能力和豐富的仿真語句從而成為系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域最佳的硬件描述語言。 鑒于如上所述，本系統(tǒng)使用Verilog語言進行設(shè)計，采用自上向下的設(shè)計方法。利用Quartus II 9.1 進行Verilog程序的編譯與綜合，然后用Modelism SE 6.0進行功能仿真和時序仿真，并使用EDA實驗箱進行下載驗證?；赩erilog的乒乓游戲設(shè)計電路一、 設(shè)計任務(wù)與要求任務(wù)： 設(shè)計一個乒乓球游戲機，模擬乒乓球比賽的基本過程和規(guī)則，并能裁判和自動計分。 要求如下： 1

3、.使用乒乓球游戲機的甲乙雙方在不同的位置罰球或擊球。 2.乒乓球的位置和移動方向可由發(fā)光二極管和依次點亮的方向決定，為球的移動速度為一定值（我們設(shè)計中設(shè)為0.5秒移動一位）。使用者可按乒乓球的位置發(fā)出相應(yīng)的動作，在其他時候擊球視為犯規(guī)，給對方加一分；都犯規(guī)雙方各加一分。二、總體框圖設(shè)計思路根據(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11時獲勝，游戲結(jié)束，系統(tǒng)設(shè)計流程圖如圖1所示。圖2給出了乒乓球游戲機的原理圖。用5個發(fā)光二極管代表乒乓球，在游戲機兩側(cè)各設(shè)置二個開關(guān)，一個是發(fā)球開關(guān)，一個是擊球開關(guān)。即若A方按動發(fā)球開關(guān)時，靠近A方的第一燈亮，然后

4、二極管由A向B逐次點亮，代表乒乓球在移動。當過網(wǎng)后，B就可以擊球，否則判B方失分，A方自動加分，重新發(fā)球比賽繼續(xù)進行到一方計分到11分，該局結(jié)束，計分牌清零，可以開始新的一局比賽。反之B發(fā)球時也一樣。將核心模塊分倆個進程：第一個實現(xiàn)邏輯功能，第二個將整數(shù)記分轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，便于譯碼顯示；得分顯示模塊用七段譯碼器。 各個狀態(tài)間的轉(zhuǎn)移控制要根據(jù)要求來改變轉(zhuǎn)移的狀態(tài)由于設(shè)計要求實現(xiàn)LED燈依此從左到右，或從右到左的移動，同時球拍擊球。若擊中，則球向相反方向移動，若未擊中，則對方得1分。就其功能，若要實現(xiàn)記分，就得用到7段數(shù)碼管，考慮到硬件要求，考慮用動態(tài)掃描技術(shù)來解決。動態(tài)掃描前要進行譯碼

5、，即把記數(shù)得分的結(jié)果譯碼成七段碼。設(shè)計方案完全用Verilog HDL語言編寫程序。三、器件選擇1、裝有QuartusII軟件的計算機一臺。 2、EDA實驗箱一個 （1）7段數(shù)碼顯示管。 （2）5個LED燈。 （3）芯片：使用Altera公司生產(chǎn)的CycloneIV芯片，選用EP4CE6E22C8片。四、功能模塊1、實現(xiàn)整個設(shè)計的邏輯功能，當游戲開始時，先通過clr對整個系統(tǒng)進行清零，在輸入clk上升沿有效的條件下，甲方開始發(fā)球，LED燈從距離甲方最近的一個開始閃亮，并依次向乙方移動，過了網(wǎng)后乙方就可以擊球，若乙方擊球成功，則球按原路返回，再次過網(wǎng)后甲方

6、就可擊球，若甲擊球成功，則按以上游戲一直進行下去，若有一方擊球失敗或提前擊球，對方在記分牌上自動記一分；當其中的一方記滿11分時比賽結(jié)束，清零后可開始下一局。2、將整數(shù)計分轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，便于譯碼顯示。當甲乙雙方的記分低位到達9時使低位清零，同時使高位加1，以便正確地在數(shù)碼管上顯示得分。clr為乒乓球游戲清零鍵，af為A方發(fā)球控制鍵，aj接球鍵； bf為乙方發(fā)球控制鍵，bj接球鍵；clk為控制乒乓球行進速度的時鐘信號，接50MHZ時鐘信號源；shift為LED燈顯示輸出端，接5個LED顯示燈；計分要經(jīng)過譯碼器譯碼后接8位共陰極數(shù)碼顯示管。Verilog HDL程序module lqq

7、 (shift,scan,seg7,clk50Mhz,clr,af,aj,bf,bj);output4:0 shift;output3:0 scan;output6:0 seg7;input clk50Mhz; /50Mhz時鐘信號input af; /A方發(fā)球input aj; /A方擊球input bf; /B方發(fā)球input bj; /B方擊球input clr; /系統(tǒng)復位段reg4:0 shift; /5個LED代表乒乓球甲左乙右）reg3:0 scan; /數(shù)碼管地址選擇信號reg6:0 seg7; /7段顯示控制信號（abcdefg）reg clk1,clk2;reg3:0 a_

8、score,b_score;reg1:0 cnt;reg3:0 data;reg3:0 a_one,a_ten,b_one,b_ten;reg23:0 count,count1;reg a,b; /A和B的控制位reg4:0 shift_1;/-2hz分頻-always(posedge clk50Mhz)beginif(count=24'd25000)begin clk1<=clk1;count=0;endelse begin count<=count+1;endend always(posedge clk1)begin if(count1=24'd250) beg

9、in clk2<=clk2;count1=0;end else begin count1<=count1+1;end if(cnt=2'b11)begin cnt<=2'b00;endelsebegin cnt<=cnt+1;endend/乒乓球游戲規(guī)則always(posedge clk2)beginif(clr)begin a_score<=0;b_score<=0;a<=0;b<=0;shift_1<=0;endelsebeginif(!a&&!b&&af) /如果A發(fā)球begin a&

10、lt;=1;shift_1<=5'b10000;end /A的控制位置1else if(!a&&!b&&bf)begin b<=1;shift_1<=5'b00001;end /B的控制位置1else if(a&&!b) /球從A向B移動beginif(shift_1>5'b00100) /如果沒到球網(wǎng)B擊球，則A加分beginif(bj)begina_score<=a_score+1;a<=0;b<=0;shift_1<=5'b00000;endelse /如果B一

11、直沒有接球，則A加分begin shift_14:0<=shift_14:0>>1;endendelse if(shift_1=5'b0)begin a_score<=a_score+1;a<=0;b<=0;endelsebeginif(bj) /如果B擊球成功，則B的控制位置1，A的控制位清零begin a<=0;b<=1;endelsebegin shift_14:0<=shift_14:0>>1;endendendelse if(b&&!a) / 球從B向A移動beginif(shift_1<

12、5'b00100&&shift_1!=5'b0)beginif(aj) /如果沒到球網(wǎng)A擊球，則B加分beginb_score<=b_score+1;a<=0;b<=0;shift_1<=5'b00000;endelsebegin shift_14:0<=shift_14:0<<1;endendelse if(shift_1=5'b0) /如果A一直沒接球，則B加分begin b_score<=b_score+1;a<=0;b<=0;endelsebeginif(aj) /如果A擊球成功

13、，則A的控制位置1，B的控制位置清零begin a<=1;b<=0;endelsebegin shift_14:0<=shift_14:0<<1;endendendendshift<=shift_1;if(a_score=4'b1011&&!clr)begin a_score<=a_score;b_score<=b_score;endif(b_score=4'b1011&&!clr)begin a_score<=a_score;b_score<=b_score;endend/-將A和B的

14、計分換成BCD碼-always(posedge clk2)begincase(a_score3:0)4'b0000:begin a_one<=4'b0000;a_ten<=4'b0000;end4'b0001:begin a_one<=4'b0001;a_ten<=4'b0000;end4'b0010:begin a_one<=4'b0010;a_ten<=4'b0000;end4'b0011:begin a_one<=4'b0011;a_ten<=4'

15、;b0000;end4'b0100:begin a_one<=4'b0100;a_ten<=4'b0000;end4'b0101:begin a_one<=4'b0101;a_ten<=4'b0000;end4'b0110:begin a_one<=4'b0110;a_ten<=4'b0000;end4'b0111:begin a_one<=4'b0111;a_ten<=4'b0000;end4'b1000:begin a_one<=4&

16、#39;b1000;a_ten<=4'b0000;end4'b1001:begin a_one<=4'b1001;a_ten<=4'b0000;end4'b1010:begin a_one<=4'b0000;a_ten<=4'b0001;end4'b0011:begin a_one<=4'b0001;a_ten<=4'b0001;enddefault:begin a_one<=4'bx;a_ten<=4'bx;endendcaseendalway

17、s(b_score3:0)case(b_score3:0)4'b0000:begin b_one<=4'b0000;b_ten<=4'b0000;end4'b0001:begin b_one<=4'b0001;b_ten<=4'b0000;end4'b0010:begin b_one<=4'b0010;b_ten<=4'b0000;end4'b0011:begin b_one<=4'b0011;b_ten<=4'b0000;end4'b0100

18、:begin b_one<=4'b0100;b_ten<=4'b0000;end4'b0101:begin b_one<=4'b0101;b_ten<=4'b0000;end4'b0110:begin b_one<=4'b0110;b_ten<=4'b0000;end4'b0111:begin b_one<=4'b0111;b_ten<=4'b0000;end4'b1000:begin b_one<=4'b1000;b_ten<=4

19、'b0000;end4'b1001:begin b_one<=4'b1001;b_ten<=4'b0000;end4'b1010:begin b_one<=4'b0000;b_ten<=4'b0001;end4'b0011:begin b_one<=4'b0001;b_ten<=4'b0001;enddefault:begin b_one<=8'bx;b_ten<=8'bx;endendcase/-數(shù)碼管動態(tài)掃描-always(posedge clk1

20、)begincase(cnt1:0)2'b00:begin data<=b_one;scan<=4'b1110;end2'b01:begin data<=b_ten;scan<=4'b1101;end2'b10:begin data<=a_one;scan<=4'b1011;end2'b11:begin data<=a_ten;scan<=4'b0111;enddefault:begin data<=4'bx;scan<=4'bx;endendcase/-

21、七段譯碼-case(data3:0)4'b0000: seg76:0=7'h3f;4'b0001: seg76:0=7'h06;4'b0010: seg76:0=7'h5b;4'b0011: seg76:0=7'h4f;4'b0100: seg76:0=7'h66;4'b0101: seg76:0=7'h6d;4'b0110: seg76:0=7'h7d;4'b0111: seg76:0=7'h07;4'b1000: seg76:0=7'h7f;4'b1001: seg76:0=7&#