verilog乒乓球大作业仿真成功.docx
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verilog乒乓球大作业仿真成功
-标准化文件发布号：
（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
verilog乒乓球大作业（仿真成功）
一任务描述
1设计要求
左、右双方各持一按键作为“球拍”，实验板上一行8只发光二极管为乒乓球台，其中那只发光的发光二极管代表乒乓球所在位置。
设计如图1所示的乒乓球游戏实物图的模拟控制器。
发球方最后一位LED点亮，按下键表示发球，亮的灯依次向对方移动，当到达对方最后一位时0.5s内对方必须按下按键表示接球，接球后LED灯向对方移动，否则输球。
接球时，LED没有亮到最后一位时就按下接球按键为犯规。
输球或者犯规，对方加1分，率先加到11分者游戏胜出这一局。
2设计思路
考虑到游戏的复杂度，采用状态机来实现这些模式转换。
用到8个状态，如下所示：
状态
功能
S0
复位状态，也是判断发球权的状态
S1
甲方发球
S2
球从甲方向乙方右移,若此时乙方接球就给甲方加一分，并将球权给甲方
S3
开始判断乙方是否在0.5S内接球
S4
乙方发球
S5
球从乙方向甲方左移,若此时甲方接球就给乙方加一分，并将球权给乙方
S6
开始判断甲方是否在0.5S内接球
S7
用于接球后判断发球
程序还加入了蜂鸣、用数码管显示分数和发球权等功能。
二结构框图
1状态转移图
K_a=1
led8s==8'b01000000
led8s==8'b00000010
K_b=1
K_a=1
K_b=1
K_b=1
K_a=1
S7
S6
S3
S1
S5
S2
S4
S0
2程序流程图
3系统模块
三系统程序
modulepingpangok（state,clk2hz,rst,k_a,k_b,led8s,led7s1,led7s2,led7s3,led7s4,led7s5,speaker）;
//clk2hz指一个2Hz的时钟输入,rst异步复位,k_a和k_b是比赛双方按键,speaker是蜂鸣器
//led8s是一排8个发光二极管代表球场,led7s1~4是4个显示分数的数码管,led7s5是显示发球权的数码管
inputclk2hz,rst,k_a,k_b;
output[7:
0]led8s;
output[6:
0]led7s1,led7s2,led7s3,led7s4,led7s5;
outputspeaker;
output[2:
0]state;
reg[7:
0]led8s;
reg[6:
0]led7s1,led7s2,led7s3,led7s4,led7s5;
reg[3:
0]score_a,score_b;
reg[2:
0]state;
regspeaker;
parameters0=3'b000,//复位状态，也是判断发球权的状态;
s1=3'b001,//甲方发球;
s2=3'b010,//球从甲方向乙方右移,若此时乙方接球就给甲方加一分，并将球权给甲方;
s3=3'b011,//开始判断乙方是否在0.5S内接球；
s4=3'b100,//乙方发球;
s5=3'b101,//球从乙方向甲方左移,若此时甲方接球就给乙方加一分，并将球权给乙方;
s6=3'b110;//开始判断甲方是否在0.5S内接球;
s7=3'b111;//用于判断接球后发球;
//----------------游戏逻辑控制核心----------------------------------------------------------------------------
always@（posedgeclk2hz）begin
case（state）
s7:
begin
if（k_a）
state<=s1;//甲发球;
elseif（k_b）
state<=s4;//乙发球;
elseif（speaker）
speaker=1'b0;
else
speaker=1'b0;
end
s0:
begin
led7s5<=7'b0111111;//第五个数码管显示数字0，表示发球权可以开始判断了;
led8s<=7'b00000000;
score_a<=0;
score_b<=0;//给甲乙双方的分数复位;
if（k_a）
begin
speaker<=1'b1;//因为按键k_a要持续按着保持高电位'1'，蜂鸣器鸣叫是提示可以松手了;
state<=s7;
end
elseif（k_b）
begin
speaker<=1'b1;
state<=s7;
end
else
state<=s0;
end
s1:
begin
led7s5<=7'b0000110;//第五个数码管显示数字1，表示发球权现在是甲方的;
if（led8s==8'b00000000）
led8s<=8'b10000000;//点亮的灯出现在最右边，即甲方发球;
state<=s2;
if（speaker）
speaker<=1'b0;//将刚才鸣叫的蜂鸣器关闭;
end
s2:
begin
if（led8s==8'b00000010）
begin
led8s<=led8s>>1;
state<=s3;//进入判断乙方接球的状态;
end
else
begin
led8s<=led8s>>1;
state<=s7;
end
if（k_b）
begin
score_a<=score_a+1;
speaker<=1'b1;//若在此期间乙方抢先按键，就判断乙方输，给甲方加1分，并让蜂鸣器鸣叫;
state<=s7;
led8s<=8'b00000000;
end
end
s3:
begin
if（k_b）
begin
state<=s7;//乙方接球成功，并进入乙方发球的s7状态;
led8s<=8'b00000000;
end
else
begin
score_a<=score_a+1;
speaker<=1'b1;
state<=s7;//乙方接球不成功，则甲方加一分，并进入甲方发球的s7状态，蜂鸣器鸣叫;
led8s<=8'b00000000;
end
end
s4:
begin
led7s5<=7'b1011011;//第五个数码管显示数字2，表示发球权现在是乙方的;
if（led8s==8'b00000000）
led8s<=8'b00000001;//点亮的灯出现在最左边，即乙方发球;
state<=s5;
if（speaker）
speaker<=1'b0;//将刚才鸣叫的蜂鸣器关闭;
end
s5:
begin
if（led8s==8'b01000000）
begin
led8s<=led8s<<1;
state<=s6;//进入判断甲方接球的状态;
end
else
begin
led8s<=led8s<<1;
state<=s7;
end
if（k_a）
begin
score_b<=score_b+1;
speaker<=1'b1;//若在此期间甲方抢先按键，就判断甲方输，给乙方加1分，并让蜂鸣器鸣叫;
state<=s7;
led8s<=8'b00000000;
end
end
s6:
begin
if（k_a）
begin
state<=s7;//甲方接球成功，并进入甲方发球的s7状态;
led8s<=8'b00000000;
end
else
begin
score_b<=score_b+1;
speaker<=1'b1;
state<=s7;//甲方接球不成功，则乙方加一分，并进入乙方发球的s7状态，蜂鸣器鸣叫;
led8s<=8'b00000000;
end
end
default:
state<=s0;
endcase
//----------甲乙双方的分数各用2个数码管显示-----------------------------------------------------------------
if（score_a==11&score_b==11）
begin
score_a<=0;
score_b<=0;//如果任一方得11分，一局结束，计分清零;
end
case（score_a）
8'b0000:
begin
led7s1<=7'b0111111;
led7s2<=7'b0111111;//数码管显示0分;
end
8'b0001:
begin
led7s1<=7'b0111111;
led7s2<=7'b0000110;//数码管显示1分;
end
8'b0010:
begin
led7s1<=7'b0111111;
led7s2<=7'b1011011;//数码管显示2分;
end
8'b0011:
begin
led7s1<=7'b0111111;
led7s2<=7'b1001111;//数码管显示3分;
end
8'b0100:
begin
led7s1<=7'b0111111;
led7s2<=7'b1100110;//数码管显示4分;
end
8'b0101:
begin
led7s1<=7'b0111111;
led7s2<=7'b1101101;//数码管显示5分;
end
8'b0110:
begin
led7s1<=7'b0111111;
led7s2<=7'b1111101;//数码管显示6分;
end
8'b0111:
begin
led7s1<=7'b0111111;
led7s2<=7'b0000111;//数码管显示7分;
end
8'b1000:
begin
led7s1<=7'b0111111;
led7s2<=7'b1111111;//数码管显示8分;
end
8'b1001:
begin
led7s1<=7'b0111111;
led7s2<=7'b1101111;//数码管显示9分;
end
8'b1010:
begin
led7s1<=7'b0000110;
led7s2<=7'b0111111;//数码管显示10分;
end
8'b1011:
begin
led7s1<=7'b0000110;
led7s2<=7'b0000110;//数码管显示11分;
end
default:
begin
led7s1<=7'b0111111;
led7s2<=7'b0111111;//数码管显示0分;
end
endcase
case（score_b）
8'b0000:
begin
led7s3<=7'b0111111;
led7s4<=7'b0111111;//数码管显示0分;
end
8'b0001:
begin
led7s3<=7'b0111111;
led7s4<=7'b0000110;//数码管显示1分;
end
8'b0010:
begin
led7s3<=7'b0111111;
led7s4<=7'b1011011;//数码管显示2分;
end
8'b0011:
begin
led7s3<=7'b0111111;
led7s4<=7'b1001111;//数码管显示3分;
end
8'b0100:
begin
led7s3<=7'b0111111;
led7s4<=7'b1100110;//数码管显示4分;
end
8'b0101:
begin
led7s3<=7'b0111111;
led7s4<=7'b1101101;//数码管显示5分;
end
8'b0110:
begin
led7s3<=7'b0111111;
led7s4<=7'b1111101;//数码管显示6分;
end
8'b0111:
begin
led7s3<=7'b0111111;
led7s4<=7'b0000111;//数码管显示7分;
end
8'b1000:
begin
led7s3<=7'b0111111;
led7s4<=7'b1111111;//数码管显示8分;
end
8'b1001:
begin
led7s3<=7'b0111111;
led7s4<=7'b1101111;//数码管显示9分;
end
8'b1010:
begin
led7s3<=7'b0000110;
led7s4<=7'b0111111;//数码管显示10分;
end
8'b1011:
begin
led7s3<=7'b0000110;
led7s4<=7'b0000110;//数码管显示11分;
end
default:
begin
led7s3<=7'b0111111;
led7s4<=7'b0111111;//数码管显示0分;
end
endcase
end
endmodule
四仿真结果
功能仿真是最基本的仿真验证，它只能仿真设计中的逻辑功能。
通过功能仿真，可以验证整个系统的逻辑功能是否正确。
用户可以通过观看仿真的波形来对系统的逻辑功能进行分析，并可以以此为依据，对设计进行必要的修改和完善。
由于本系统的状态情况较为复杂，下面就几种典型的情况进行系统的综合和仿真：
A发球B未接球
A发球B接球
A发球B接球B再发球
B发球A未接球
B发球A接球
B发球A接球B再发球
五总结
通过这次大作业的练习，我对EDA有了更加深入的理解，对用Verilog语言设计程序不再感到陌生。
我对设计要求进行了仔细的分析，对设计算法不断地进行优化，对程序反复地进行调试，这在很大程度上锻炼了我解决问题的能力。
另外，通过这次课程设计我的Verilog编程能力得到了很大的提高，同时熟练掌握了Quartus这个EDA软件。
总之，这次课程设计让我受益匪浅，最后非常感谢宋万杰老师平时给予我们的帮助和指导。
给宋老师的意见：
希望宋老师以后能将实验课平均分配给每一周，一次90分钟就好，这样我们可以及时复习每节课所学习的知识，还有助于我们消化吸收所学的知识。
谢谢。
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