智能乒乓球游戏机控制系统的设计.ppt

1、题目：智能乒乓球游戏机控制系统的设计一、大作业摘要 目前以硬件描述语言（Verilog 或 VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至 FPGA 上进行测试，是现代 IC 设计验证的技术主流。本实验应用现学的知识为基础，完成的一个智能乒乓球游戏机控制系统，下面是我的作品。二、设计的背景、目的和意义背景：在乒乓球比赛中要计分，但对于人工记分较为繁琐并容易出错，所以要使用计分器就可以避免这些问题，并能让人清楚地看到两人的分数。目的：能实现积分并在有人达到11时进行蜂鸣提醒。意义：实现数字计分，节约了人力，并使计分结果更准确。三、设计任务及要求左、右双方各持一按键作为“球拍”

2、，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。四、确定输入和输出变量输入变量：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。输出变量：speaker是蜂鸣器led8s是一排8个发光二极管代表球场,led7s14是

3、4个显示分数的数码管,led7s5是显示发球权的数码管。五、确定输入状态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 六、整体设计框图八、状态机设计（状态转换图）九、状态机设计（状态编码）module pingpangok(state,clk2hz,rst,k_a,k_b,

4、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,led7s14是4个显示分数的数码管,led7s5是显示发球权的数码管input clk2hz,rst,k_a,k_boutput 7:0 led8s;output 6:0 led7s1,led7s2,led7s3,led7s4,led7s5;output speaker;output 2:0 state;reg 7:0 led8s;reg 6:0

5、led7s1,led7s2,led7s3,led7s4,led7s5;reg 3:0 score_a,score_b;reg 2:0 state;reg speaker;parameter s0=3b000,/复位状态，也是判断发球权的状态;s1=3b001,/甲方发球;s2=3b010,/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=3b011,/开始判断乙方是否在0.5S内接球；s4=3b100,/乙方发球;s5=3b101,/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=3b110;/开始判断甲方是否在0.5S内接球;s7=3b111;

6、/用于判断接球后发球;always(posedge clk2hz)begincase(state)s7:beginif(k_a)state=s1;/甲发球;else if(k_b)state=s4;/乙发球;else if(speaker)speaker=1b0;elsespeaker=1b0;ends0:beginled7s5=7b0111111;/第五个数码管显示数字0，表示发球权可以开始判断了;led8s=7b00000000;score_a=0;score_b=0;/给甲乙双方的分数复位;if(k_a)beginspeaker=1b1;/因为按键k_a要持续按着保持高电位1，蜂鸣器鸣叫

7、是提示可以松手了;state=s7;endelse if(k_b)beginspeaker=1b1;state=s7;end elsestate=s0;ends1:beginled7s5=7b0000110;/第五个数码管显示数字1，表示发球权现在是甲方的;if(led8s=8b00000000)led8s=8b10000000;/点亮的灯出现在最右边，即甲方发球;state=s2;if(speaker)speaker=1b0;/将刚才鸣叫的蜂鸣器关闭;ends2:beginif(led8s=8b00000010)beginled8s1;state=s3;/进入判断乙方接球的状态;endels

8、ebeginled8s1;state=s7;endif(k_b)beginscore_a=score_a+1;speaker=1b1;/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=8b00000000;endends3:beginif(k_b)beginstate=s7;/乙方接球成功，并进入乙方发球的s7状态;led8s=8b00000000;endelsebeginscore_a=score_a+1;speaker=1b1;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=8b00000

9、000;endends4:beginled7s5=7b1011011;/第五个数码管显示数字2，表示发球权现在是乙方的;if(led8s=8b00000000)led8s=8b00000001;/点亮的灯出现在最左边，即乙方发球;state=s5;if(speaker)speaker=1b0;/将刚才鸣叫的蜂鸣器关闭;ends5:beginif(led8s=8b01000000)beginled8s=led8s1;state=s6;/进入判断甲方接球的状态;endelsebeginled8s=led8s1;state=s7;endif(k_a)beginscore_b=score_b+1;sp

10、eaker=1b1;/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=8b00000000;endends6:beginif(k_a)beginstate=s7;/甲方接球成功，并进入甲方发球的s7状态;led8s=8b00000000;endelsebeginscore_b=score_b+1;speaker=1b1;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=8b00000000;endenddefault:state=s0;endcase/-甲乙双方的分数各用2个数码管显示-if(s

11、core_a=11&score_b=11)beginscore_a=0;score_b=0;/如果任一方得11分，一局结束，计分清零;endcase(score_a)8b0000:beginled7s1=7b0111111;led7s2=7b0111111;/数码管显示0分;end8b0001:beginled7s1=7b0111111;led7s2=7b0000110;/数码管显示1分;end8b0010:beginled7s1=7b0111111;led7s2=7b1011011;/数码管显示2分;end8b0011:beginled7s1=7b0111111;led7s2=7b10011

12、11;/数码管显示3分;end8b0100:beginled7s1=7b0111111;led7s2=7b1100110;/数码管显示4分;end8b0101:beginled7s1=7b0111111;led7s2=7b1101101;/数码管显示5分;end8b0110:beginled7s1=7b0111111;led7s2=7b1111101;/数码管显示6分;end8b0111:beginled7s1=7b0111111;led7s2=7b0000111;/数码管显示7分;end8b1000:beginled7s1=7b0111111;led7s2=7b1111111;/数码管显示8

13、分;end8b1001:beginled7s1=7b0111111;led7s2=7b1101111;/数码管显示9分;end8b1010:beginled7s1=7b0000110;led7s2=7b0111111;/数码管显示10分;end8b1011:beginled7s1=7b0000110;led7s2=7b0000110;/数码管显示11分;enddefault:beginled7s1=7b0111111;led7s2=7b0111111;/数码管显示0分;endendcasecase(score_b)8b0000:beginled7s3=7b0111111;led7s4=7b01

14、11111;/数码管显示0分;end8b0001:beginled7s3=7b0111111;led7s4=7b0000110;/数码管显示1分;end8b0010:beginled7s3=7b0111111;led7s4=7b1011011;/数码管显示2分;end8b0011:beginled7s3=7b0111111;led7s4=7b1001111;/数码管显示3分;end8b0100:beginled7s3=7b0111111;led7s4=7b1100110;/数码管显示4分;end8b0101:beginled7s3=7b0111111;led7s4=7b1101101;/数码管

15、显示5分;end8b0110:beginled7s3=7b0111111;led7s4=7b1111101;/数码管显示6分;end8b0111:beginled7s3=7b0111111;led7s4=7b0000111;/数码管显示7分;end8b1000:beginled7s3=7b0111111;led7s4=7b1111111;/数码管显示8分;end8b1001:beginled7s3=7b0111111;led7s4=7b1101111;/数码管显示9分;end8b1010:beginled7s3=7b0000110;led7s4=7b0111111;/数码管显示10分;end8

16、b1011:beginled7s3=7b0000110;led7s4=7b0000110;/数码管显示11分;enddefault:beginled7s3=7b0111111;led7s4=7b0111111;/数码管显示0分;endendcaseendendmodule十：系统模块十一、RTL图十二、仿真时序图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再发球十三、演示照片十四、设计结论及评价优点：结合了所学的数字电子与EDA技术，实现数字计分，节约了人力，并使计分结果更准确。不足：实品并不是对我们的生活有很大的帮助，可能让大家看起来很鸡肋，计分与游戏在一起，所以无法用在生活中结论：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