eda乒乓球试验.docx
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eda乒乓球试验
EDA乒乓球实验报告
指导老师：
杨月
姓名：
孙鹏吴斌李文伯
一实验原理：
利用两个按键表示两位选手，LED灯表示乒乓球的轨迹，数码管显示击球结果。
本程序由3个部分组成，第一部分为分频程序，将de2自带的50Mhz频率分为1MHZ，1lKHZ,10hz.第二部分为数码管分时扫描程序,扫描速度1khz.第三部分是击球状态机程序。
因手上无示波器，也无必要用示波器，分频仿真如下图所示：
由乒乓球跳动速度来看，乒乓球在接发球时速度可以达到0.4s，乒乓球在运行中速度慢些，可以达到0.8s.
二源代码如下所示：
modulepinpang（clk_1MHZ,clk_1khz,clk_10hz,clk_27,clk_50,hex0,hex1,hex2,hex3,hex4,hex5,hex6,hex7,clc,set_r,set_l,led_r）;
inputclc,set_r,set_l;//定义清除键，在程序中按下不放为暂停
inputclk_27,clk_50;//定义输入时钟信号，此程序中只用了clk_50，即50M的频率
outputclk_1MHZ,clk_1khz,clk_10hz;//定义分频后信号1MHZ,1KHZ,10HZ
regclk_1MHZ,clk_1khz,clk_10hz;
reg[5:
0]clk_sum;//1MHZfenpin//定义分频1MHZ计数器
reg[9:
0]clk_sum1k;//fenpinwei1khz//定义分频1khz分频器
reg[6:
0]clk_sum10hz;//ledxianshipinlv//定义分频10hz分频器
reg[6:
0]hex_buff1;//定义数码管缓存寄存器
reg[3:
0]hex_buff;//定义数码管取值寄存器
reg[3:
0]hex_sum;//数码管扫描片选信号
reg[3:
0]r_sum,l_sum;//定义每局中左边或者右边得分数目默认a_为左，b_为右
reg[3:
0]ju_sum;//led灯延时计数器，每100ms计数一次
reg[2:
0]a_run,b_run;//定义左边和右边当前赢得的局数
reg[2:
0]state;//定义状态机所处位置
reg[3:
0]game_on;//定义按键处于何种状态
reg[31:
0]time_sum;//定义LED从次态到现态时间
reg[4:
0]qiu;//定义当前LED灯位置
output[6:
0]hex0,hex1,hex2,hex3,hex4,hex5,hex6,hex7;//8段数码管显示数
reg[6:
0]hex0,hex1,hex2,hex3,hex4,hex5,hex6,hex7;
output[17:
0]led_r;
reg[17:
0]led_r;//led灯状态
parameterhexx0=7'b1000000,//0
hexx1=7'b1111001,//1
hexx2=7'b0100100,//2
hexx3=7'b0110000,//3
hexx4=7'b0011001,//4
hexx5=7'b0010010,//5
hexx6=7'b0000010,//6
hexx7=7'b1111000,//7
hexx8=7'b0000000,//8
hexx9=7'b0010000,//9
hexxn=7'b1111111;//null
always@（posedgeclk_50）begin//fenpinwei1MHZ
clk_sum<=clk_sum+6'b000001;//分频为1MHZ
if（!
clc）
clk_sum<=0;
if（clk_sum==24）begin
clk_sum<=0;
clk_1MHZ<=~clk_1MHZ;
end
end
always@（posedgeclk_1MHZ）begin//FENPINWEI1KHZ
clk_sum1k<=clk_sum1k+10'b0000000001;//分频为1KHZ
if（!
clc）
clk_sum1k<=0;
if（clk_sum1k==499）begin
clk_sum1k<=0;
clk_1khz<=~clk_1khz;
end
end
always@（posedgeclk_1khz）begin//FENPINWEI10HZ//分频为10hz
clk_sum10hz<=clk_sum10hz+7'b0000001;
if（!
clc）
clk_sum10hz<=0;
if（clk_sum10hz==49）begin
clk_sum10hz<=0;
clk_10hz<=~clk_10hz;
end
end
always@（posedgeclk_1khz）begin//FENPINWEI1kHZ//在1kHz内处理数码管和按键
hex_sum<=hex_sum+4'b0001;
if（!
clc）
hex_sum<=0;
if（hex_sum==8）
hex_sum<=0;
case（hex_sum）
6:
hex_buff<=a_run;//第二位显示左边边当前赢得局数，实际为0
//由于de2开发板数码管位置移位，故该程序中数码管非实验板相应位置，需要调整
7:
hex_buff<=b_run;//第一位显示右边当前赢得局数
0:
hex_buff<=a_run;//第三位显示左边赢得局数
1:
hex_buff<=ju_sum%10;//第四位显示当前局数
2:
hex_buff<=r_sum%10;//第五位显示右边当前得分个位
3:
hex_buff<=r_sum/10;//第六位显示右边当前得分十位
4:
hex_buff<=l_sum%10;//第七位显示当前左边赢得得分个位
5:
hex_buff<=l_sum/10;//第八位显示当前左边赢得得分十位
default:
hex_buff=4'b1111;
endcase
if（!
set_l）
begin
if（state==5||state==0）
//左按键按下，判断LED灯是否落在左边，若果是继续下去，否则记为错误按左键
game_on<=4'b0110;
else
game_on<=4'b1110;
end
if（!
set_r）
begin
if（state==2||state==3）
//右按键按下，判断LED灯是否落在右边，若果是继续下去，否则记为错误按右键
game_on<=4'b0101;
else
game_on<=4'b1101;
end
end
always@（negedgeclk_1khz）begin
//在clk-1khz的下降沿中处理函数，将数码管中缓存值翻译过来，赋给数码管
case（hex_buff）
0:
hex_buff1<=hexx0;
1:
hex_buff1<=hexx1;
2:
hex_buff1<=hexx2;
3:
hex_buff1<=hexx3;
4:
hex_buff1<=hexx4;
5:
hex_buff1<=hexx5;
6:
hex_buff1<=hexx6;
7:
hex_buff1<=hexx7;
8:
hex_buff1<=hexx8;
9:
hex_buff1<=hexx9;
default:
hex_buff1<=hexx0;
endcase
case（hex_sum）
0:
hex0<=hex_buff1;
1:
hex1<=hex_buff1;
2:
hex2<=hex_buff1;
3:
hex3<=hex_buff1;
4:
hex4<=hex_buff1;
5:
hex5<=hex_buff1;
6:
hex6<=hex_buff1;
7:
hex7<=hex_buff1;
default:
begin
hex0<=hexxn;
hex1<=hexxn;
hex2<=hexxn;
hex3<=hexxn;
hex4<=hexxn;
hex5<=hexxn;
hex6<=hexxn;
hex7<=hexxn;
end
endcase
end
always@（posedgeclk_10hz）begin//每100ms进行状态机设置
time_sum<=time_sum+1;
led_r=0;//避免LED全亮，先将LED全灭
if（time_sum==8）//每个LED灯间隔发光的时间不超过0.8s
time_sum<=0;
case（state）
5:
//状态5左边发球
if（game_on==4'b0110）//如果检测到左键正确按下，执行程序
begin
led_r[qiu]=1;
if（time_sum==3）begin//如果LED灯已走了0.4s，则点亮下个LED灯
time_sum<=0;
led_r[qiu]=0;//先将现态LED灯光灭，在点亮下个LED灯
qiu<=qiu-5'b00001;
led_r[qiu]=1;
if（qiu<=14）
//因为定义了18个LED灯作为实验乒乓球台，所以当左边已发完球后，应立即进入左边运球给右边的状态4
state<=4;
end
end
else
begin//如果没有检测到左键正确按下，则LED【17】常亮
led_r[17]<=~led_r[17];
end
4:
//左边运球到右边的状态
begin
led_r[qiu]=1;//若果球已到右边接球边界，进入右边接球状态3
if（qiu<=3）
state<=3;
if（state==4）
begin
if（game_on==4'b1101）begin
l_sum<=l_sum+4'b0001;
state<=2;//若右键在运球中错误按下，算右边犯规，左边加一分
led_r[qiu]=0;//球归右边并自动发球
qiu<=0;
led_r[qiu]=1;
time_sum<=1;
end
if（time_sum==0）begin
led_r[qiu]=0;
qiu<=qiu-5'b00001;
led_r[qiu]=1;//运球没有失误，进入右边接球状态3
if（qiu<=3）
state<=3;
end
end
end
3:
begin
if（game_on==4'b0101）
begin
state<=2;
led_r[qiu]=0;
qiu<=qiu+5'b00010;//若已接球，立即进入状态2或1
led_r[qiu]=1;
end
if（state==3）
begin
led_r[qiu]=1;
if（time_sum==3）begin//接球中LED灯闪动速度为0.4s
time_sum<=0;
led_r[qiu]=0;
qiu<=qiu-5'b00001;
led_r[qiu]=1;
if（qiu==0）begin
state<=2;
l_sum<=l_sum+4'b0001;//若接球失败，进入右边准备发球状态，左边得一分
end
end
end
end
2:
if（game_on==4'b0101）
begin
led_r[qiu]=1;
if（qiu>=3）//若超出界限，立即进入状态右边运球左边的状态1
state<=1;
if（state==2）begin
if（time_sum==3）begin
time_sum<=0;
led_r[qiu]=0;
qiu<=qiu+5'b00001;
led_r[qiu]=1;
if（qiu>=3）
state<=1;
end
end
end
else
begin
led_r[0]<=~led_r[0];//若当前没有有效右键按下，一直处于等待阶段。
end
1:
begin
led_r[qiu]=1;
if（qiu>=14）
state<=0;
if（state==1）begin
if（game_on==4'b1110）begin
r_sum<=r_sum+4'b0001;
state<=5;
//运球过程中，左边错误按下，右边得一分，球立即从左边发出
led_r[qiu]=0;
qiu<=17;
led_r[qiu]=1;
time_sum<=1;
end
if（time_sum==0）begin
led_r[qiu]=0;
qiu<=qiu+5'b00001;
led_r[qiu]=1;//球到左边接球边界，进入左边接球状态0
if（qiu>=14）
state<=0;
end
end
end
0:
begin
if（game_on==4'b0110）
Begin//左键正确按下，进入左边发球状态
state<=5;
led_r[qiu]=0;
qiu<=qiu-5'b00010;
led_r[qiu]=1;
end
if（qiu==17）begin
//初始状态球可能赋值为零，这里强制转换到状态5，实际没有出现这种状态
state<=5;
r_sum<=r_sum+4'b0001;
end
led_r[qiu]=1;
if（state==0）
begin
if（time_sum==3）begin
time_sum<=0;
led_r[qiu]=0;
qiu<=qiu+5'b00001;
led_r[qiu]=1;
if（qiu==17）begin
//左边球落到最后一个LED上，说明球已过线，左边接球失败，右边加一分
state<=5;
r_sum<=r_sum+4'b0001;
end
end
end
end
if（r_sum==11||l_sum==11）begin
//11分为一局，一局结束后进行下一局，左边右边当前局数归零，总局数加一
if（l_sum==11）a_run<=a_run+1;
if（r_sum==11）b_run<=b_run+1;
r_sum<=0;
l_sum<=0;
ju_sum<=ju_sum+4'b0001;
end
//若已进行7局，则比赛从新开始
if（ju_sum==7）begin
ju_sum<=0;
a_run<=0;
b_run<=0;
end
end
endmodule
//本程序仅供参考，可能与实际不符
三实验感想:
通过一天多来的努力，我们终于把老师交给我们的任务完成了，明白了fpga编程的一些小技巧。
开始第一天因为电脑系统原因，无法安装驱动，后来换了电脑驱动就可以安装了。
到网上没有找到引脚库文件，所以只好自己一个一个定义引脚。
在编程过程中，发现直接赋值常数语句最好用x’b---比较好，否则程序默认常数为32位，出现警告。
在整个模块中，寄存器值只能在某个always语句中被赋值，否则会出现错误。
定义的输入输出引脚，寄存器引脚也最好使用，否则也会出现警告，若这些变量不需要使用，可以注释掉，以便不时之需。
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