燕山大学EDA课程设计乒乓球游戏机.docx

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燕山大学EDA课程设计乒乓球游戏机

燕山大学

EDA课程设计报告书

题目：

乒乓球游戏机

姓名：

班级：

学号：

成绩：

一、设计题目及要求

1．用8个发光二极管表示球；用两个按钮分别表示甲乙两个球员的球拍；

2．一方发球后，球以固定速度向另一方运动（发光二极管依次点亮），当球达到后一个发光二极管时，对方击球（按下按钮）球将向相反方向运动。

过早或过晚击球视为犯规，系统自动给对手加1分；

3．甲、乙各有两个数码管计分（11分制），每两球换发一次发球方。

4．裁判有一个按钮，系统初始化和每次得分后按下一次，发球方的第一个LED会被点亮。

二、设计过程及内容

1.总体设计

根据题目设计要求，该乒乓球游戏机主要分为六个模块进行设计，其分别为ping-pong模块、control模块、score模块、change模块、clk模块、scan模块。

ping-pong模块实现了乒乓球的运动的功能；control模块实现了乒乓球的往返运动的功能；score模块实现了球员的计分的功能；change模块实现了裁判按下按键后换发球方的功能；clk模块实现了产生有效脉冲和分频的功能；scan模块实现了扫描的功能。

总电路图如下：

总仿真图如下：

2.主要模块设计

（1）pingpong模块

该模块的功能由双向移位寄存器74198和门电路实现。

8个输出端的接LED灯，灯的亮灭代表乒乓球运动的轨迹。

输入端sl为高电平（sr为低电平）和sr为高电平（sl为低电平）表示小球的左移和右移，sr、sl同时为高电平时表示甲（set为低电平）或乙（set为高电平）为发球方。

clk接时钟信号表控制乒乓球移动速度的大小，频率越大移动越快。

该模块的仿真图如下：

（2）control模块

该模块的功能由双D触发器7474和门电路实现。

输入端A、B分别代表甲、乙两位球员，输入端J代表裁判。

当输入端Q0为高电平时代表乒乓球到达甲处，甲按下按键产生一个低电平脉冲，通过clk模块产生高电平脉冲，通过此模块使sr为高电平，sl为低电平，乒乓球向相反方向移动，过早或过晚击球不会通过与门产生高电平，乒乓球不会反向移动。

当裁判按下按钮后，通过clk模块产生高电平脉冲，通过非门使7474处于置数状态，发球方的第一个LED灯点亮。

该模块的仿真图如下：

（3）clk模块

该模块的功能由两片双D触发器7474和两个D触发器以及相应的门电路实现。

当在一局比赛中球员多次按下按键也只有第一个上升沿有效（当对手或裁判按下返回原状态），从而产生脉冲。

该电路也有防抖动功能，避免加分错误。

下面的D触发器将时钟信号二分频，使得乒乓球运动速度适中，上面的D触发器消除毛刺。

该模块的仿真图如下：

（4）change模块

该模块的功能由集成4位二进制加法计数器74161组成。

Set循环输出0011，0低电平代表甲发球，1高电平代表乙发球，实现每两次换一次发球方的功能。

该模块的仿真图如下：

（5）score模块

该模块的功能由两片十进制计数器74160、D触发器和门电路实现。

两片74160分别控制个位和十位的分数，实现十二进制计数（十一分制）的功能。

当球员犯规时（AB和Q的状态在clk的上升沿不同，异或门输出高电平，计数器从而产生进位），自动给对手加1分，计分暂停（由右边的两个D触发器和或非门，反相器实现。

计分之后产生的上升或下降沿使或非门输出低电平，计数器停止工作），当裁判（j）按下之后继续计分，由于裁判按下按钮，AB和Q（发球方）的状态不一样，可能会计分，而左边的D触发器输出低电平，计数器不工作。

所以上面的3个D触发器防止了多次加分的可能性。

该模块的仿真图如下：

（6）scan模块

扫描电路通过74161计数器，输出2~5的数码管的地址循环，并通过4个74151数据选择器进行选择，74151的输入信号是得分模块中的个位十位，并由地址循环确定哪一路输入，输出接7448，经过7448使最后的输出结果在实验箱上的数码管显示，并由地址信号确定哪几个管亮，表示两位球员的比分。

三、设计结论

1.设计过程中出现的问题；

我们在设计control模块是遇到了竞争冒险，我们期望实现的与门封锁效果并不能稳定实现，于是我们外加了一个人为控制的输入端，可以手动控制与门的封锁和解锁。

在试验箱上实际操作时，在按下裁判键之前，先进行与门封锁，然后按下发球键，然后解锁与门。

2.对EDA课程设计感想、意见和建议

过这次课程设计，我们能够掌握EDA的基础知识，进一步加深对EDA的了解，也产生了更加浓厚的兴趣。

动手设计的过程中收获了很多课本中没有的东西。

学习了解了MAX+PULSSⅡ软件。

这次课程设计，从选题到分析题目，通过网络和书籍查找资料。

确定思路，划分模块，设计电路图。

然后分模块进行仿真。

最后将所有模块进行连接，形成总的电路图，检查无误后连接实验箱。

在这个过程中，我们也遇到了许多问题。

例如在clk模块中，如何解决在一局比赛中只选取球员和裁判的有效的脉冲的问题。

还有在score模块中，如何解决计数器重复加分的问题，即一次加分中只加一分就加分停止。

在scan模块中扫描电路的问题。

在change模块中，如何解决裁判按下按键后换发球方的问题等等。

除了在设计电路图方面遇到的问题，最后在实验箱操作时，clk频率的选择出现问题，不断尝试，最终获得适当频率。

从中我们学会了在碰到困难时要学会，耐心，思考，用自己的能力，尽力自己解决问题。

在此衷心感谢各位老师的帮助和悉心教导，使我们学习到了更多的知识，探求到更多解决问题的办法。

同样还感谢一起合作的同伴，正是因为大家的共同努力和坚持不懈的探索精神，才有了我们这次的成果！

此次课程设计让我们认识到高新技术的快速发展和应用，让我们看到了EDA技术功能的强大，也让我们认识到掌握他们的重要性，同时也看到了各自的差距与不足。

只有今后坚持不懈地努力学习，拓宽知识面，才能更好的掌握新技术。

四、组内分工

clk模块、control模块实现。

change模块、scan模块实现。

pingpong模块、score模块实现；总电路图模块汇总；

实验报告撰写。