数电实验报告——拔河机Word文档下载推荐.doc
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3. 仿真波形及波形分析 12
4. 源程序 15
5. 功能说明 31
6. 实验元器件清单及资源利用情况 32
7. 实验故障及问题分析 32
8. 实验总结 33
****************设计课题的任务要求*****************
一、基本任务：
用7个发光二极管排列成一行，模拟拔河过程。
游戏开始时只有中间的发光二极管点亮，作为拔河的中心线。
用按键来模拟拔河队员，按下键表示用力，根据甲乙双方按键的快慢与多少，决定亮点移动的方向。
移到任一方终端二极管时，该方获胜，该方记分牌自动加分，然后开始下一局的比赛。
比赛采用五局三胜制，甲乙双方各自记分。
当记分牌清零后，重新开始下一场拔河比赛。
1、设置“比赛开始”按键，实现一对一拔河；
2、设置复位键，按下后比分清零，双方重新开始比赛；
3、一场比赛结束时演奏一首欢快的曲子；
二、提高要求：
1、甲乙双方可选一到多个队员进行比赛；
2、自拟其它功能。
***********************系统设计********************
【设计思路】
1、10秒倒计时的实现：
电路接1M晶振的时钟，从10秒开始计时。
用变量us计算时钟个数，用present_state显示点阵的当前状态，每1M个时钟，修改一次变量num的值，用num控制8x8点阵显示的数字。
从而实现10秒倒计时。
并且设置开始键”reset”,按下后重新开始计时。
2、10秒倒计时的显示：
采用逐列扫描的方式，对行像素分别编码，利用人眼色觉暂留效应，以1MHZ的频率扫描列，点阵上就会出现稳定的数字。
3、拔河游戏的实现：
Ⅰ、当倒计时到0秒时，游戏才能正常显示；
Ⅱ、设置游戏开始键”start”，实现一对一拔河。
按下按键后游戏开始，点亮第4个发光二极管（拔河的中心点），双方的比分清零;
Ⅲ、用两个按键”player1”、”player2”代表比赛的甲乙双方。
甲方每按”player1”键10次，亮点向左移动一点；
乙方每按”player2”键10次，亮点向右移动一点。
当亮点到达最左边（第一个点），甲方胜利；
反之，亮点到达最右边（第七个点），乙方胜利。
Ⅳ、当有一方胜利后，蜂鸣器发声。
4、各个模块功能：
Ⅰ、绳子显示模块：
输入为两路脉冲信号，对两路脉冲分别记数，然后解码后控制LED灯亮灭的位置；
Ⅱ、计分模块：
每当LED灯移动到LED0或者LED6时，产生一个下降沿信号，然后七段数码管的计数器增加，然后将当前的所胜得局数显示在七段数码管上；
Ⅲ、乐曲模块：
在每局比赛结束后，即产生下降沿信号后，播放乐曲；
Ⅳ、开关及复位控制：
比赛开始前需要将“start”设置为1，否则按键信号输入不起作用；
当比赛结束后或者在比赛过程中，按下“start”则状态返回到最初的起始状态；
Ⅴ、控制电路：
在LED灯移动到最左边或者最右边时，产生一个控制信号，使计数器停止计数，使乐曲播放，并将此信号作为七段数码管使能端的输入信号。
【总体框图】
ASM图:
开始
start是否为1
触发记时器（1秒）
no，循环检测
yes
检测参赛者是否有按键脉冲
1秒时间到
判断是否到最左或者最右
对两路脉冲分别进行计数，存于count1、coun2
yes
蜂鸣
锁定count1,count2
译码，控制LED灯显示位置，并清零count1,count2
yes
在七段数码管上显示
胜利局数加一
判断是否有一方胜利
no
将灯状态锁定，显示也不变
yes
检测复位键是否按下
no,继续返回
yes，计分器清零
MDS图：
start=0
Wait
start=1
LED4（中间灯）
count2>
count1count1>
count2
灯右移
count2>
count1 count1<
灯左移
count1>
count1<
计分器发生变化，同时播放乐曲，BT3=0
LED6
LED0
Victory<
3
Victory=3
检测复位键
BT4=1 计分器清零
【分块设计】
计时进程：
数据处理进程:
显示控制进程：
【点阵设计】
1、点阵列管脚信号编码：
其中col的编码从右到左依次是点阵列管脚1-8的输入信号，即给要显示的列管脚输入低电平，其他管脚为高电位。
2、点阵行管脚信号编码
比如数
字4的点阵行编码为：
casecis
when1=>
row<
="
00000000"
;
when2=>
when3=>
00001100"
when4=>
00010100"
when5=>
00100100"
when6=>
01111111"
when7=>
00000100"
when8=>
endcase;
其中row的编码从右到左依次是点阵行管脚1-8的输入信号，即在显示的某列时，输入该列相应的行编码，显示的行输入高电平，反之输入低电平。
3、发光二极管信号编码：
其中led的编码从右到左依次是发光二极管1-8的输入信号，即给要亮的灯输入高电平，其他灯为低电位。
*******************仿真波形及波形分析*******************
1、倒计时电路的仿真：
由于频率太高，不易仿真，以下的仿真假设每8us为倒计时的1s，即8个时钟改变一次显示的数字。
从10开始倒计时，点阵列管脚从左到右进行扫描，依次赋值为低电平。
同时对该列的行管脚进行编码赋值，以较高的频率进行重复扫描，便可以显示相应的数字。
由于恰好是从左往右扫描的，所以可以在以上的仿真波形比较明显的看出显示的数字（第一幅波形显示的是10~7，第二幅波形显示的是7~4，第三幅波形中显示的是4~0）。
倒计时到0后，点阵就一直显示数字0。
且拔河游戏机不工作，8盏灯都不亮，蜂鸣器不响。
2．拔河游戏机的仿真：
电路板上共有8盏灯，游戏中现使用前7盏。
从以上的仿真波形中可以看到，当player2一直在赢的时候，代表它的三盏灯逐渐转移，知道达到终点，即点亮的灯（拔河的中心点）到达最左边的第一盏灯时（甲方胜利），播放音乐，表示其胜出。
上图表示，当player2赢了一局之后，有”start”复位，如果player2还是一直赢，代表它的等继续相继转移，知道终点。
这是一个循环过程。
上图表示，当player2赢了一局之后，有”start”复位，如果复位后，双方都没有按键，则中点一直保持在原状态，不发生偏移。
***********************源程序**********************
【顶层模块】
libraryIEEE;
useIEEE.std_logic_1164.all;
useIEEE.std_logic_unsigned.all;
entitybaheis
port（
player1,player2:
instd_logic;
--玩家1,2输入
clk_in:
--clk_in（1MHZ）
reset:
--重置键
row:
outstd_logic_vector（7downto0）;
col:
led:
outstd_logic_vector（7downto0）;
--绳子
cats:
outstd_logic_vector（6downto0）;
--比分
q:
outstd_logic_vec
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