VHDL硬件描述语言课程设计报告基于VHDL的乒乓球游戏机的设计Word格式文档下载.docx
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课程设计名称：
设计题目：
完成期限：
自年月日至年月日共周
设计依据、要求及主要内容（可另加附页）：
指导教师（签字）：
批准日期：
年月日
摘要2
Abstract2
第一章课程设计的目的3
第二章课程设计的内容3
2.1课程设计的简要说明3
2.2课程设计的任务和要求3
第三章电路工作原理4
第四章主要程序及仿真结果5
4.1主要程序5
4.2编译和波形仿真9
第五章对本次设计的体会和建议12
参考文献：
13
摘要
用VHDL编程模拟乒乓球比赛，电路模块由状态机、记分器、译码显示器等部分组成，对各部分编写VHDL算法，进行编译、仿真、逻辑综合、逻辑适配及程序下栽．通过GW48型EDA实验箱的验证，乒乓游戏机能模拟乒乓球比赛的基本过程和规则，并能自动裁判和记分。
VHDL是高速集成电路硬件描述语言，目前已成为许多设计自动化工具普遍采用的标准化硬件描述语言．VHDL语言功能性强、覆盖面广、灵活性高，具有很好的实用。
本文设计一个基于VHDL的乒乓游戏机模拟乒乓球比赛。
设计的难点是状态机。
并对其进行仿真，给出了仿真波形，完整程序可写入芯片，配合外围元器件，实现乒乓游戏机的功能。
关键词：
VHDL；
GW48；
乒乓游戏机
Abstract
TabletennissimulationgameusingVHDLprogramming,circuitmoduleiscomposedofstatemachine,marker,decodingdisplayparts,eachpartofthepreparationoftheVHDLalgorithm,compile,simulation,logicsynthesis,logicadapterandprogramplanted.ThroughexperimentalverificationboxtypeGW48EDA,tabletennistourbasicprocessandrulesofplayoffunctionsimulationtabletenniscompetition,andcanautomaticallyjudgeandscore.VHDLisahighspeedintegratedcircuithardwaredescriptionlanguage,hasnowbecomethestandardiswidelyusedinmanydesignautomationtools,hardwaredescriptionlanguage.VHDLlanguagefunctionisstrong,widecoverage,highflexibility,practicabilityisverygood.AtabletennismatchsimulationtabletennisgamemachinebasedonVHDLisdesignedinthispaper.Designisthedifficultyofstatemachine.Andthesimulation,thesimulationwaveform,acompleteprogramcanbewrittenwithchip,peripheralcomponents,toachievethefunctionoftabletennisgamemachine.
Keywords:
VHDL;
GW48;
tabletennisgamemachine
第一章课程设计的目的
1、熟练掌握了相关软件MaxPlus2的使用操作。
能对VHDL语言程序进行编译及调试，以及通过计算机仿真，得到正确的仿真波形图，并根据所得仿真波形图分析判断并改进所设计的电路。
2、在成功掌握软件操作基础上，将所学数字电路的基础课知识与VHDL语言的应用型知识结合起来并与实际设计，操作联系起来，即“理论联系实际”的观点。
3、完成可编程器件与VHDL语言课程设计，掌握设计语言技术的综合应用性。
本次设计课题为多路彩灯控制器。
4、熟悉系统的分析和设计方法，合理掌握选用集成电路的方法，初步接触EDA技术，为以后本专业的学习奠定良好的基础。
第二章课程设计的内容
2.1课程设计的简要说明
两人乒乓球游戏机是用9个发光二级管代表乒乓球台，中间一个发光二极管兼做乒乓球网，用点亮的发光二极管按一定方向移动来表示球的运动。
在游戏机的两侧各设置发球和击球开关，（一个是发球开关StartA，StartB;
另一个是击球开关HitA,HitB。
）甲乙双方按乒乓球比赛规则来操作开关。
当甲方按动发球开关时，靠近甲方的第一个发光二极管亮，然后发光二极管由甲方向乙方依次点亮，代表乒乓球的移动。
当球过网后按照设计者规定的球位乙方就可以击球。
若乙方提前击球或者未击到球，则甲方得分,甲方的记分牌自动加分。
然后重新发球进行比赛，知道一方记分达到21分为止，记分清零，重新开始新一局比赛。
2.2课程设计的任务和要求
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，并能自动裁判和计分。
要求如下：
1.使用乒乓游戏机的甲、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0.1~0.5s移动一位（读者可以根据自己的情况进行设定）。
球过网，接球方就可以接球，提前接球或者没击着球均判失分。
3.比赛按21分为一局，甲、乙双方都应设置各自的记分牌，任何一方先记满21分，该方就算胜出。
按Reset键将记分牌清0后，即可开始新的一局比赛。
2.3课程设计的训练目标
学会用VHDL设计简单的状态机，掌握用状态机控制其他模块并处理其反馈信息的经典用法。
第三章电路工作原理
ScoreA
ScoreB
IncreaseA
IncreaseB
Clear
Light[0..8]
按键
系统的逻辑划分图
设计该乒乓球游戏机的输入/输出端口。
首先考虑输入端口，一般都应该设置一个异步置位端口Reset，用于在系统不正常时回到初始状态；
两个发球输入端StartA，StartB，逻辑‘1’分别表示甲方和乙方的发球；
两个击球输入端Hit1和Hit2，逻辑‘1’分别表示甲击球和乙击球；
一个开始游戏按钮startbutton，处于逻辑‘1’表示可以游戏；
还得有一个时钟输入端口clk。
其次考虑输出端口，芯片应该有9个输出端口来控制9个发光二极管，输出逻辑‘1’即输出一个高电平，可以使发光二极管点亮；
另外，要直观地表示双方的得分，就得用到七段译码器，每方用到2个，可以表示0~21的数字，每个七段译码器需要芯片的7个输出端口来控制，总共需要28个输出端口。
第四章主要程序及仿真结果
4.1主要程序
4.1.1主程序状态机模块
这个模块式主程序模块，也是最重要的模块。
采用状态机单进程的方法，一共设置了7个状态，分别是“等待发球状态”（waitserve），“第一盏灯亮状态”（light1on）,“第六盏灯亮状态”（light6on）,“球向乙移动状态”（ballmove2），“球向甲移动状态”（ballmoveto1），“允许甲击球状态”（allow1hit），“允许乙击球状态”（allow2hit）。
具体实现代码如下：
process（clk1,reset）--clk作为敏感信号触发进程
begin--进程开始
ifreset='
0'
then--异步置位
i<
=0;
count1<
="
00000"
;
count2<
elsif（rising_edge（clk1））then--当处于时钟inclock上升沿时
ifcount1="
10101"
orcount2="
then
i<
count1<
--count1和count2分别为甲、乙的得分
count2<
else--以下case语句是程序中最关键的状态机部分
casestateis
whenwaitserve=>
--进程处于等待发球状态
ifserve='
then
i<
=1;
state<
=light1on;
elsei<
=6;
=light6on;
endif;
whenlight1on=>
--进程处于第一盏灯亮状态
i<
=2;
ifhit2_en='
then
count1<
=count1+1;
--甲得一分
=waitserve;
else
=ballmoveto2;
whenlight6on=>
--进程处于第八盏灯亮状态
=5;
ifhit1_en='
count2<
=count2+1;
--乙得一分
=ballmoveto1;
whenballmoveto1=>
--进程处于球向乙移动状态
elsifi=2theni<
=allow1hit;
=i-1;
whenballmoveto2=>
elsifi=5theni<
=allow2hit;
=i+1;
state<
whenallow1hit=>
--进程处于允许甲击球状态
theni<
elsecount2<
state<
whenallow2hit=>
--进程处于允许乙击球状态
then
=
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