基于FPGA的乒乓球游戏机设计
基于FPGA的乒乓球游戏机控制器设计毕业设计(论文)
基于FPGA的乒乓球游戏机控制器设计本科生毕业设计(论文) 第I页基于FPGA的乒乓球游戏机设计摘要Verilog是甚高速集成电路硬件描述语言。
目前，verilog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。
verilog语言功能性强，覆盖面广，灵活性高，具有很好的实用性。
本文设计一个基于verilog的乒乓游戏机，乒乓游戏机由状态机、记分器、译码显示器与按键去抖等部分所组成。
通过对各部分编写verilog程序，然后进行编译、仿真、逻辑综合、逻辑适配，最后进行编程下载，并且通过EDA实验箱的验证，实现乒乓游戏机的基本功能。
关键词：verilog；EDA；乒乓游戏机AbstractVERILOG is high speed IC hardware describe language. VERILOG already becomes the language of normalizing hardware describe that a lot of design automation implement adopts commonly at present. The VERILOG language function is strong. The face covering is broad, flexibility high and have the very good pragmatism. One main body of the book is designed waits for what part group is accomplished owing to that VERILOG table tennis game machine, table tennis game machine go to tremble from state machine, marker, decoding display and button. By compiling and composing VERILOG procedure to every part, then compiling, simulate, logic synthesis, logic fitting. Carry out programming time be loaded with finally. Then verification and by GW48 type EDA experiment box, realize table tennis game machine’s fundamental function.Key words: VERILOG：EDA; Table tennis game machine目录1 绪论 (1)1.1课题的背景和意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3本论文的主要内容 (2)2 Quartus II与Modelsim 软件简介 (3)2.1Quartus II 简介 (3)2.2Modelsim简介 (4)3 方案选择与系统总体设计 (6)3.1整体方案的选择 (6)3.1.1设计任务与要求 (6)3.1.2设计的原理和方法 (7)3.1.3芯片的选择 (8)3.2系统总体设计 (8)3.2.1乒乓游戏机的组成示意图 (8)3.2.2本系统的逻辑分框图 (9)4 系统各部分电路的详细设计 (10)4.1七段数码管显示译码电路 (10)4.2按键去抖电路 (11)4.3状态机设计 (11)4.3.1状态机的6种状态及状态转移 (11)4.3.2状态机/球台控制电路 (13)4.4记分器设计 (15)5 系统的整体综合与仿真 (16)5.1顶层文件设计 (16)5.2系统程序框图： (17)5.3整个系统的综合与仿真 (18)5.3.1 电路符号 (18)5.3.2 系统仿真 (18)6 系统的运行与仿真过程 (20)6.1系统程序的编译 (20)6.2 系统的仿真 (22)结论 (24)谢辞 (25)参考文献 (26)附录 (27)1 绪论1.1课题的背景和意义随着人们的物质生活越来越好了，人们开始对娱乐生活有了新的要求，特别是进入新世纪以来各种电子产品的不断出现，更是促进了我国电子行业的发展，为此，能够推出一款新的游戏产品是非常有前景的，本设计正是考虑了当前的社会现状，想设计出一款“乒乓球”游戏机，以往可能有过这方面的设计出现过，但是那些大多数都是采用的单片机等来实现的，本设计将采用最新的FPGA技术对“乒乓球”游戏机进行实现。
fpga 乒乓球游戏机
基于FPGA的乒乓球游戏机设计Design of the table tennis game based on FPGA摘要FPGA在复杂逻辑电路以及数字信号处理领域中扮演越来越重要的角色。
FPGA有很高的数据处理速度，这就为我们处理高速信号提供了便利条件。
本次设计是以示波器为显示器，基于FPGA构造一个乒乓球游戏机。
用FPGA产生两组PWM波，通过两条I/O口线将信号传给RC低通滤波器，取出PWM信号的均值电压，输给示波器的XY模式。
这样我们就可以在示波器上观察到一亮点移动。
同时设置了计分机制，得分在七段数码管上显示双方得分。
关键字：FPGA Verilog 乒乓球游戏机AbstractFPGA in complex logic circuit and digital signal processing technology plays an increasingly important role.FPGA has very high data processing speed, this is for us to deal with high speed signal to provide convenient conditions. The design is based on the oscilloscope display, based on the FPGA structure of a table tennis ball game machine. Using FPGA to generate a two set of PWM wave, by two I / O line transmits a signal to the RC low-pass filter, remove the PWM signal of the average voltage, lost to the XY model. So that we can in the oscilloscope to observe an window mobile. By setting the button to generate the control signal, transmitted to the FPGA and the bright spot motion control. At the same time set a scoring mechanism, scoring in the seven digital tube display the scores of both parties.Keyword: FPGA Verilog table tennis game目录摘要 (2)Abstract (3)第一章设计任务与要求 (5)1.1设计任务 (5)1.2基本要求和扩展指标 (5)第二章系统总体设计 (6)2.1理论分析与计算 (6)2.1.1 PWM 调制原理 (6)2.1.2 理论计算 (6)2.2系统总体框图 (7)第三章电路分析与模块设计 (9)3.1低通滤波电路 (9)3.2增益放大电路 (9)3.3按键击球得分控制 (10)3.4七段数码管显示 (10)第四章系统软件设计 (12)4.1系统软件总体设计 (12)4.2判断显示函数 (13)附录一：硬件原理图 (15)附录二：程序清单 (16)第一章设计任务与要求1.1设计任务通过FPGA开发平台构造一台乒乓球游戏机。
基于FPGA乒乓球游戏机Verilog设计
题目基于FPGA乒乓球游戏机Verilog设计学院通信工程专业班级通信081班学生姓名大彬哥指导教师大力会2013年6月12日摘要本文使用FPGA 芯片来模拟实际的乒乓球游戏。
本设计是基于Altera 公司的FPGA Cyclone II 芯片EP2C5T144C8 的基础上实现，运用Verilog HDL 语言编程，在Quartus II 软件上进行编译、仿真，最终在开发板上成功实现下载和调试关键词：编译仿真AbstractThis paper uses the FPGA chip to simulate the actual table tennis game. The design is based on Altera company Implementation of FPGA Cyclone based on II chip EP2C5T144C8, using Verilog HDL programming language, compile, simulation in Quartus IIsoftware, finally successfully in the development board download and debugKeywords: Compile；Simulation目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2Verilog 语言介绍 (1)1.2.1 Verilog 语言的用途 (2)1.2.2 Verilog 的历史 (2)1.2.3 Verilog 模块 (2)1.3 本文研究的意义 (3)第2章Verilog的基本理论 (4)2.1 Verilog模块的定义 (4)2.2Verilog模块的组成 (4)2.3 EP2C5T144C8芯片简介 (5)2.3.1 EP2C8开发板功能 (5)2.3.2开发板功能描述 (6)2.3.3EP2C5T144C8芯片的引脚图 (6)2.4 Verilog硬件描述语言的主要能力 (6)第3章乒乓球游戏机的软件设计 (8)3.1 乒乓球游戏机系统组成 (8)3.1.2功能模块设计 (8)3.2 发球权控制器 (9)3.3乒乓球位置控制 (10)3.3.1基于FPGA乒乓球比赛游戏机顶层原理图 (12)结论 (13)参考文献 (14)附录 (15)第1章绪论1.1 概述随着低复杂度FPGA器件成本的不断下降，具有灵活性和及时面市优势的FPGA与ASIC相比更有竞争性，在数字消费市场上的应用也急剧增加。
电子设计自选赛参赛作品-基于FPGA的乒乓球游戏机
江西省2011.5月年大生电子设计自选赛参赛作品参赛题目：乒乓球游戏机参赛者：二〇一一年五月目录乒乓球游戏机 .......................................................................................................... - 1 -摘要 ..................................................................................................................................... - 1 - 关键字 ................................................................................................................................. - 1 - 一PWM波形形成 ............................................................................................... - 2 -1. FPGA简介...................................................................................................................... - 2 -2. 脉宽调制（PWM）原理及本赛题要求的实现 .......................................................... - 2 -3. PWM形成方法： .......................................................................................................... - 3 -4. 方案选择......................................................................................................................... - 3 -二、滤波电路 .......................................................................................................... - 3 -1. 无源滤波器简介............................................................................................................. - 3 -2. 方案选择......................................................................................................................... - 3 -3. 作用及效果..................................................................................................................... - 4 -4. 电路原理图及分析......................................................................................................... - 4 - 三LM324运放电路及分析................................................................................... - 4 -1. LM324简介 .................................................................................................................... - 4 -2. 原理分析......................................................................................................................... - 5 - 四程序设计 ............................................................................................................ - 5 -1. 程序设计思路................................................................................................................. - 5 -2. 程序流程图..................................................................................................................... - 6 - 五调试方法与测试结果 ...................................................................................... - 11 -1. 调试设备与工具........................................................................................................... - 11 -2. 调试方法....................................................................................................................... - 11 -3. 输出波形....................................................................................................................... - 11 - 六结论 .................................................................................................................. - 12 -附录 ........................................................................................................................ - 12 -1.部分程序清单............................................................................................................ - 12 - 参考文献 ................................................................................................................ - 14 -乒乓球游戏机摘要本设计以FPGA为中心，实现在示波器上模拟乒乓球游戏。
基于FPGA的乒乓球游戏机控制器设计
基于FPGA的乒乓球游戏机设计摘要Verilog是甚高速集成电路硬件描述语言。
目前，verilog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。
verilog语言功能性强，覆盖面广，灵活性高，具有很好的实用性。
本文设计一个基于verilog的乒乓游戏机，乒乓游戏机由状态机、记分器、译码显示器与按键去抖等部分所组成。
通过对各部分编写verilog程序，然后进行编译、仿真、逻辑综合、逻辑适配，最后进行编程下载，并且通过EDA实验箱的验证，实现乒乓游戏机的基本功能。
关键词：verilog；EDA；乒乓游戏机AbstractVERILOG is high speed IC hardware describe language.VERILOG already becomes the language of normalizing hardware describe that a lot of design automation implement adopts commonly at present.The VERILOG language function is strong.The face covering is broad,flexibility high and have the very good pragmatism.One main body of the book is designed waits for what part group is accomplished owing to that VERILOG table tennis game machine,table tennis game machine go to tremble from state machine,marker,decoding display and button.By compiling and composing VERILOG procedure to every part,then compiling, simulate,logic synthesis,logic fitting.Carry out programming time be loaded with finally.Then verification and by GW48type EDA experiment box,realize table tennis game machine’s fundamental function.Key words:VERILOG：EDA;Table tennis game machine目录1绪论 (1)1.1课题的背景和意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3本论文的主要内容 (2)2Quartus II与Modelsim软件简介 (3)2.1Quartus II简介 (3)2.2Modelsim简介 (4)3方案选择与系统总体设计 (6)3.1整体方案的选择 (6)3.1.1设计任务与要求 (6)3.1.2设计的原理和方法 (7)3.1.3芯片的选择 (8)3.2系统总体设计 (8)3.2.1乒乓游戏机的组成示意图 (8)3.2.2本系统的逻辑分框图 (9)4系统各部分电路的详细设计 (10)4.1七段数码管显示译码电路 (10)4.2按键去抖电路 (11)4.3状态机设计 (11)4.3.1状态机的6种状态及状态转移 (11)4.3.2状态机/球台控制电路 (13)4.4记分器设计 (15)5系统的整体综合与仿真 (16)5.1顶层文件设计 (16)5.2系统程序框图： (17)5.3整个系统的综合与仿真 (18)5.3.1电路符号 (18)5.3.2系统仿真 (18)6系统的运行与仿真过程 (20)6.1系统程序的编译 (20)6.2系统的仿真 (22)结论 (24)谢辞 (25)参考文献 (26)附录 (27)1绪论1.1课题的背景和意义随着人们的物质生活越来越好了，人们开始对娱乐生活有了新的要求，特别是进入新世纪以来各种电子产品的不断出现，更是促进了我国电子行业的发展，为此，能够推出一款新的游戏产品是非常有前景的，本设计正是考虑了当前的社会现状，想设计出一款“乒乓球”游戏机，以往可能有过这方面的设计出现过，但是那些大多数都是采用的单片机等来实现的，本设计将采用最新的FPGA技术对“乒乓球”游戏机进行实现。
FPGA乒乓球设计任务书
游戏介绍1 游戏说明本次设计内容是一个乒乓球游戏，可以实现的主要功能如下：1、屏幕中央为一个绿色的乒乓球台，屏幕上方显示PONG GAME字样，乒乓球台左右各有两个球拍，屏幕左右两边的数字显示游戏双方的比分情况，最先达到11分的一方获得游戏胜利。
2、乒乓球台上的一个红色小点代表乒乓球，左侧球拍由BTN West和BTN South按键分别控制上下两个方向；右侧球拍由BTN North和BTN East按键分别控制上下两个方向，若其中一方没有接住球，则对方得一分。
3、游戏设有Start和Reset两个功能键，分别实现游戏开始和发生错误时的复位功能。
2 模块分配程序主要分为以下几个模块：（1）字符显示模块（2）球拍控制模块（3）乒乓球运动模块（4）VGA显示模块（5）主控模块2.1 字符显示模块此模块主要完成屏幕上字符和左右两侧比分的显示，模块内储存屏幕中像素对应的地址及该地址对应的数据，当函数输入为某一地址时，屏幕上则对应显示相应的字符或数字。
2.2 球拍控制模块球拍控制模块负责接收来自按键的输入，利用函数POS_X和POS_Y确定球拍的当前位置，然后根据输入的上移或下移信号将球拍的位置进行移动。
为了避免在按键按下或是抬起时电平剧烈抖动带来的影响，模块中加入了消抖程序。
2.3 乒乓球运动模块乒乓球运动模块主要负责控制乒乓球的运动轨迹，模块首先确定球拍的X坐标和Y 坐标以及乒乓球的X坐标和Y坐标并进行比较，根据比较结果判断球拍是否击中乒乓球，若球拍击中乒乓球，则乒乓球弹回，若球拍未击中乒乓球，则乒乓球回到中间位置开始一局新的游戏，对方得一分。
2.4 VGA显示模块VGA显示模块主要通过行扫描和帧扫描在显示屏上显示球台、球拍和球的图像。
2.5 主控模块主控模块主要负责整合其他模块，使各模块可以很好的协同工作。
3 模块组合图。
FPGA设计实践简易乒乓游戏机（精选五篇）
FPGA设计实践简易乒乓游戏机（精选五篇）第一篇：FPGA设计实践简易乒乓游戏机课程设计报告课程设计名称：FPGA设计实践设计课题名称：简易乒乓游戏机成绩简易乒乓游戏机设计报告一、设计目的：本课程的授课对象是电子科学与技术专业本科生，是电子类专业的一门重要的实践课程，是理论与实践相结合的重要环节。
本课程有助于培养学生的数字电路设计方法、掌握模块划分、工程设计思想与电路调试能力，为以后从事各种电路设计、制作与调试工作打下坚实的基础。
简易乒乓游戏机的实验目的：1.熟练掌握VHDL 语言和QuartusII 软件的使用；2.理解状态机的工作原理和设计方法；3.掌握利用EDA 工具进行自顶向下的电子系统设计方法；二、实验器材和工具软件：QUARTUS II。
三、设计内容：本课程要求学生以FPGA技术基础，以VHDL为语言，以QUARTUS II为工具，设计一个乒乓球游戏机。
四、设计具体步骤：乒乓球游戏机是一个经典的数字逻辑综合设计的题目，本题目中输入输出的信号较多，控制比较复杂，可以采用自上而下的设计方法。
首先，整体上设计本题目。
在理解题目的基础上，用图示的方法直观描述乒乓游戏机的外观和构成，明确所需要的硬件以及特点。
例乒乓游戏机的组成两人乒乓游戏机是用8个发光二极管代表乒乓球台，中间2发光二极管兼作球网，用点亮的发光二极管按一定的方向移动来表示球的运动。
在游戏机的两侧各设置两个开关，一个是发球开关发A发fB;另一个是击球开关jA,jB。
甲、乙二人按乒乓球比赛规则来操作开关。
当甲方按动发球开关fA时,靠近甲方的第1个发光二极管亮，然后发光二极管的甲向乙依次点亮，代表乒乓球的移动。
当球过网后按设计者规定的球位，乙方就可击球。
若乙方提前击球或没击着球，则判乙方失分，甲方的记分牌自动加分。
然后重新发球，比赛继续进行。
比赛一直要进行到一方记分牌达到11分，该局结束。
（3）完成各模块的代码编写：[1]分频模块，用与生成2HZ的技术频率library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity clk_2 is port(clkin :in std_logic;clkout:out std_logic);end clk_2;architecture behave_clk_2 of clk_2 is constant N: Integer:=12499999;signal Counter:Integer RANGE 0 TO N;signal Clk: Std_Logic;begin process(clkin)begin if rising_edge(clkin)then if Counter=N then Counter<=0;Clk<=NOT Clk;else Counter<= Counter+1;end if;end if;end process;clkout<= Clk;end behave_clk_2 clk_2clkinclkoutinst7 [2]显示模块： library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity translate3to7 is port(datain:in std_logic_vector(2 downto 0);dataout:out std_logic_vector(6 downto 0));end translate3to7;architecture behave OF translate3to7 is begin with datain(2 downto 0)select dataout <= “1000000” when “000” ，“1111001” when “001” ，“0100100” when “010” ，“0110000” when “011” ，“0011001” when “100” ，“0010010” when “101” ，“0000010” when “110” ，“1111000” when “111”;end behave;translate3to7datain[2..0]dataout[6..0]inst4 library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity translate7to14 is port(data:in std_logic_vector(3 downto 0);outputH:out std_logic_vector(6 downto 0);outputL:out std_logic_vector(6 downto 0));end translate7to14;architecture behave_translate OF translate7to14 is begin with data(3 downto 0)select outputL <= “1000000” when “0000” ，“1111001” when “0001” ，“0100100” when “0010” ，“0110000” when “0011” ，“0011001” when “0100” ，“0010010” when “0101” ，“0000010” when “0110” ，“1111000” when “0111” ，“0000000” when “1000” ，“0010000” when “1001” ，“1000000” when “1010”，“1111001” when “1011”，“0100100” when “1100”，“0110000” when “1101”，“0011001” when “1110”，“0010010” when “1111”;wi th data(3 downto 0)select outputh <= “1000000” when “0000”，“1000000” when “0001”，“1000000” when “0010”，“1000000” when “0011”，“1000000” when “0100”，“1000000” when “0101”，“1000000” when “0110”，“1000000” when “0111”，“1000000” when “1000”，“1000000” when “1001”，“1111001” when “1010”，“1111001” when “1011”，“1111001” when “1100”，“1111001” when “1101”，“1111001” when “1110”，“1111001” when “1111”;end behave_translate;translate7to14data[3..0]outputH[6..0]outputL[6 ..0]inst23 library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity translate3to8 is port(datain:in std_logic_vector(2 downto 0);dataout:out std_logic_vector(7 downto 0));end translate3to8;architecture behave OF translate3to8 is begin when “000”=> dataout <=“11111110”;when “001”=> dataout <=“11111101”;when “010”=> dat aout<=“11111011”;when “011”=> dataout <=“11110111”;when “100”=> dataout <=“11101111”;when “101”=> dataout <=“11011111”;when “110”=> dataout <=“10111111”;when “111”=> dataout <=“01111111”;when others => dataout <=“11111111”;end behave;translate3to8datain[2..0]dataout0dataout1dataout2data out3dataout4dataout5dataout6dataout7inst26（4）各模块调试和波形（5）状态图：五、设计收获以及存在的问题：1在此次实验中要用到计数器编程中往往要学会引用变量，因为信号容易产生延迟。
基于FPGA乒乓球游戏
基于FPGA的乒乓球游戏的设计与实现引言FPGA(FieldProgrammableGateArray)，现场可编程门阵列。
它是继PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的成果。
它作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
作为一种可编程器件，FPGA与传统的数字电路和门电路相比，它采用逻辑单元阵列的模式，内部包含有可配置逻辑模块、输出输入模块和内部连线三个部分。
通过硬件描述语言(如VHDL语言)完成的电路设计，可以通过综合与布局，快速烧录至FPGA芯片上进行测试。
SOPC(SystemOnProgrammableChip)，可编程片上系统。
它是用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，用于从事嵌入式系统的系统研究和电子测量处理等领域。
SOPC是一种特殊的嵌入式系统，它既是片上系统(SOC)，即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能，但它又不是简单的SOC，也是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁剪、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可编程的功能。
1乒乓球游戏玩法介绍将双通道示波器作为显示屏。
将两路信号输入示波器中，让示波器工作在X／Y模式。
单片机实验板上的两个按钮作为控制键分别用于左击球和右击球，当小球接近屏幕左边时按下左击球可将球击回右侧，右侧击球亦然。
小球可以按照一定的抛物线轨迹自动在屏幕上左右运动，连续按下两次击球键能够击出高抛球，使球飞行距离增高。
当球接触到屏幕边沿而未按下击球键则被判定为输球。
2实验器件CycloneIII(EP3C10E144C8)FPGA实验板，单片机P89V51实验板(含按键显示屏等)，电阻导线若干。
Altera公司生产的CycloneIIIFPGA芯片具有低功耗、低成本和高性能等特点。
其体系结构包括高达120K的垂直排列逻辑单元(LE)、以9-Kbit(M9K)模块构成的4Mbits嵌入式存储器、200个18x18的嵌入式乘法器。
乒乓球游戏的FPGA实现
课程报告设计课题: 乒乓球游戏的FPGA实现姓名: XXX 专业: 集成电路设计与集成系统学号: XXX 日期 20 年月日——20 年月日指导教师:目录1．设计的任务与要求 (1)2.方案论证与选择 (1)3.单元电路的设计和元器件的选择 (5)4.系统电路总图及原理 (10)5.经验体会 (10)参考文献 (11)附录A：系统电路原理图 (12)附录B：模块代码…………………………………………………………………乒乓球游戏的FPGA实现1. 设计的任务与要求设计一个基于FPGA的乒乓球游戏，学习使用FPGA器件完成具有工程背景的应用设计1.1设计指标ball 是模拟乒乓球行进路径的发光管亮灯控制模块，在游戏中，以一排发光管交替发光指示乒乓球的行进路径，其行进的速度可由输入的时钟信号clk 控制；board 是乒乓板接球控制模块，即当发光管亮到最后一个的瞬间，若检测到对应的表示球拍的键的信号，立即将“球”反向运行，如果此瞬间没有接到键信号，将给出出错鸣叫，同时为对方记1分，并将记分显示出来；cou4和cou10分别是失球计数器的高低位计数模块；mway是乒乓球行进方向控制模块，主要由发球键控制；sound是失球提示发声模块。
1.2 设计要求1.画出电路原理图（或仿真电路图）；2.开发板EP2C5T114C83. 编写设计报告，写出设计的全过程，附上有关资料和图纸(也可直接写在相关章节中)，有心得体会。
2.方案论证与选择总体方案选择实现形式有两种：一次编程成型或者是多模块拼接。
我选择的是多模块拼接而成，自己编程两个个主要模块：八位双向移位寄存器，计数器。
然后通过适当的门电路搭建目的电路。
此方案的好处在在于比较容易实现，修改比较简单，但是整体电路可能会比较繁杂，也容易出现漏洞，对编程的应用不多，更多在的在于电路的搭建。
…3. 单元电路的设计与元器件选择1、八位移位寄存器这个是整个电路的中心模块。
现实乒乓球的运动状态，同时通过这些状态，结合适当的门电路，产生其他的控制信号，如移动方向的信号，技术信号，代码为LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY SHERT ISPORT(CLK,LOAD,RL:IN STD_LOGIC;DIN:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);QB:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END SHERT;ARCHITECTURE behav OF SHERT ISBEGINPROCESS (CLK,LOAD,RL )VARIABLE REG8:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINIF CLK'EVENT AND CLK ='0' THENIF LOAD ='1' THEN REG8:=DIN;ELSE IF RL='1' THEN REG8(7 DOWNTO 1):=REG8(6 DOWNTO 0);REG8(0):='0';ELSE REG8(6 DOWNTO 0):=REG8(7 DOWNTO 1);REG8(7):='0';END IF;END IF;END IF;QB<=REG8(7 DOWNTO 0);END PROCESS;END behav;2、计数器这个模块主要用来记录得分的。
基于FPGA的多模式可视化乒乓游戏设计
2010 Second Pacific-Asia Conference on Circuits， Communications and System (PACCS) Design ofVisual Based-FPG A P ing-pang Game withMulti-岛10delsGuoping Zhang1， Mande Xie21) F aculty ofInformatics & E lectronics， Z hejiang Sci-Tech University， Hangzhou， Z hejiang， 3100182) College of Computer & Information E ngineering， Z hejiang G ongshang University， Hangzhou， Z hejiang， 310018Abstract-With the continuous development of micro-electronic industry， FPGA is playing a more and more important role in the modern digital circuit design. From the simple interface circuit to the complex state machines， even the SOC， the importance of FPGA chips has not be ignored. This paper designs and implements a based-FPGA Ping-Pang game system with the T op-Down design method and EDA technologies. The game simulates the daily life ping-pang game and its rules. It uses the PS/2 keyboard to operate the game， uses the VGA monitor to display， and uses speakers as the audio output. It has two game modes: "Robot Mode" and "Double Mode". After the design and implement of system hardware and software are introduced in detail， some run examples are shown. These examples show our system can correctly run in "Robot Mode" and "Double Mode".Keywords-Wireless Sensor Networks， Code Dissemination， Security Authentication， Repr吨ramming.基于FPGA的多模式可视化乒乓游戏设计张国萍l谢满德21)浙江理工大学信息电子学院，杭州，浙江，3100182)浙江工商大学计算机与信息工程学院，浙江杭州310018摘要随着微电子工业的不断发展，FPGA在现代数字电路设计中发挥着越来越重要的作用。
基于FPGA乒乓游戏机的设计
基于FPGA乒乓游戏机的设计
摘要
本文介绍了基于FPGA的乒乓球游戏机的设计策略。
首先，本文重点
介绍了FPGA的设计和硬件电路组成，其次，介绍了乒乓球游戏机的实现，包括游戏规则，游戏界面和硬件设计以及软件设计。
最后，通过实验介绍
了游戏机的功能实现，从功能和性能角度测试了游戏机的可行性。
关键词：FPGA；乒乓游戏机；游戏规则；游戏界面；硬件设计；软件
设计
1简介
乒乓游戏机是一种受欢迎的复杂的游戏机。
它包括多种游戏功能，如
球的弹出，物体的移动，物体的改变等等。
这些游戏功能在硬件和软件方
面都需要相应的设计，以实现乒乓游戏机的功能。
本文介绍了一种基于FPGA的乒乓球游戏机的设计，包括硬件电路组成和软件的设计。
2FPGA的介绍
FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程门阵列，它
是一种用于实现电子系统功能的可重复使用的硬件，广泛应用于数字信号
处理，图像处理，计算技术，以及网络等领域。
它的结构由多个复用基本
电路模块组成，可以根据用户需求构成复杂的电路网络。
本文采用
Altera DE0-Nano FPGA开发板进行硬件设计，它采用Altera Cyclone IV FPGA，具有足够的硬件资源来实现乒乓游戏机的功能。
fpga乒乓球课程设计
fpga乒乓球课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生理解FPGA的基本原理和功能，掌握FPGA在数字系统设计中的应用。
2. 学生了解乒乓球游戏的规则及算法，能运用FPGA实现乒乓球游戏的简单控制逻辑。
3. 学生掌握Verilog或VHDL等硬件描述语言的基本语法，能够编写简单的硬件程序。
技能目标：1. 学生能够运用FPGA开发板进行基本电路设计和调试。
2. 学生能够分析乒乓球游戏的控制需求，设计并实现相应的硬件逻辑。
3. 学生通过课程实践，提高解决问题的能力和团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子设计及FPGA技术的兴趣，激发创新意识。
2. 学生在项目实践中，学会面对挑战，培养克服困难的决心和信心。
3. 学生通过团队合作，学会尊重他人，提高沟通与协作能力。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论教学和动手实践，培养学生运用FPGA技术解决实际问题的能力。
学生特点：学生具备基本的电子电路知识和编程能力，对FPGA有一定了解，具有较强的学习兴趣和动手能力。
教学要求：课程要求学生在理解基本原理的基础上，通过实践操作，完成乒乓球游戏控制逻辑的设计与实现。
教师需关注学生的学习进度，及时解答疑问，引导学生进行团队合作，提高综合能力。
二、教学内容1. FPGA基本原理与结构：介绍FPGA的基本组成、工作原理以及编程模型，使学生理解FPGA的灵活性和应用优势。
相关教材章节：第1章 FPGA概述。
2. 硬件描述语言基础：讲解Verilog或VHDL的基本语法和编程规范，为后续硬件逻辑设计打下基础。
相关教材章节：第2章 硬件描述语言基础。
3. 乒乓球游戏规则及算法：分析乒乓球游戏的规则，探讨实现乒乓球游戏控制逻辑的算法。
相关教材章节：第3章 数字系统设计实例——乒乓球游戏。
4. FPGA设计流程：介绍FPGA设计流程，包括设计输入、综合、布局布线、仿真和下载等环节。
相关教材章节：第4章 FPGA设计流程及工具。
乒乓球比赛游戏机课程设计报告基于QuartusII FPGA
1.2扩展功能：
（1（ 设置自动计分电路，双方各用二位数码管进行计分显示，每计满11 分为一局。
（2） 一方得分时，电路自动响铃2s，此时发球无效，等铃声停止后方能继续比赛。
二、设计思路及总体方案
2.1设计思路
（1）两人乒乓球游戏机是由发光二极管代替球的运动，并按照一定的规则进 行对垒比赛。甲乙双方击球用开关表示。
3
引言
设计背景
人类社会已进入到高度发达的信息化社会， 信息社会的发展离不开电子产品的进步。 现代电子产品在性能提高、 复杂度增大的同时， 价格却一直呈下降趋势，而且产品更新换代的步伐也越来越快， 实现这种进步的主要原因就是生产制造技术和电子设计技术的发展。前者以微 细加工技术为代表，目前已进展到深亚微米阶段，可以在几平方厘米的芯片上集 成数千万个晶体管；后者的核心就是 EDA 技术。EDA 是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新 成果而研制成的电子 CAD 通用软件包， 主要能辅助进行三方面的设计工作：IC 设计,电子电路设计以及 PCB 设计。没有 EDA 技术的支持，想要完成上述超大规模集成电路的设计制造是不可想象的,但是面 对当今飞速发展的电子产品市场，设计师需要更加实用、快捷的 EDA 工具，使用统一的集体化设计黄精，改变传统的设计思路，将精力集中到设计构 想、方案比较和寻找优化设计等方面，需要以最快的速度，开发出性能优良、质 量一流的电子产品，对 EDA 技术提出了更高的要求。未来的 EDA 技术将在仿真、时序分析、集成电路自动测试、高速印刷版设计及开发操作平台 的扩展等方面取得新的突破， 向着功能强大、 简单易学、使用方便的方向发展
基于FPGA“乒乓球比赛游戏机”的设计
基于FPGA“乒乓球比赛游戏机”的设计可编程逻辑器件FPGA 以其开发周期短、成本低、功耗低、可靠性高等优势，广泛应用于通信、航空、医疗等领域，近年来在消费电子领域中的应用也日渐增加。
为进一步挖掘FPGA 在家庭娱乐如游戏机开发与应用中的巨大商机，介绍了一款以Altera 公司FP-GA 芯片为控制核心，附加少量外围电路组成的乒乓球比赛游戏机。
整个系统设计模块划分清晰：包括裁判端、选手端、控制端、显示端及模拟乒乓球台；功能齐全：包括发球权控制、犯规提示、局数比分显示等，模拟实际乒乓球比赛相似程度高。
采用了VHDL 语言编程实现，在QuartusⅡ8．1 集成环境下进行了模拟仿真，结果表明在设定的比赛规则下，游戏机运行正常，通过进一步优化可将其商品化，推入市场。
1 系统组成乒乓球比赛游戏机的组成如图1 所示。
比赛规则约定：五局三胜；11 分一局；裁判发出比赛开始信号，触发FPGA 内部随机数发生器模块产生首次发球权方；比赛进行中，选手连续两次获得发球权后，发球权交予对方，如未获发球权方发球，裁判端犯规音响电路鸣响；13 个LED 排列成行模拟乒乓球台；点亮的LED 模拟乒乓球，受FPGA 控制从左到右或从右到左移动；比赛选手通过按钮输入模拟击球信号，实现LED 移位方向的控制；若发亮的LED 运动在球台中点至对方终点之间时，对方未能及时按下击球按钮使其向相反方向移动，即失去一分。
2 功能模块设计图1 中，基于FPGA 设计的控制端为整个系统的核心，其内部主要由简易随机数发生器、发球权控制器、乒乓球位置控制器、甲乙方计分控制器、犯规音响控制器等模块组成。
整个控制端采用模块化设计，先用VHDL 语言编写功能模块，然后用顶层原理图将各功能模块连接起来。
设计的。
基于verilog乒乓球游戏机课程设计报告
基于verilog乒乓球游戏机课程设计报告一、设计背景与目的乒乓球是一项受欢迎的运动项目，可以锻炼身体的协调性和反应能力。
为了进一步提高学生的乒乓球水平，我们决定设计一个乒乓球游戏机，通过模拟真实的乒乓球比赛场景，让学生在娱乐中提高他们的技术。
二、设计原理乒乓球游戏机的设计原理主要是利用数字逻辑电路和FPGA实现。
首先，我们需要定义乒乓球运动的规则。
乒乓球从一个初始位置出发，通过张力和角度来调节球的速度和方向。
球在两个板子之间来回运动，直到有一方无法接到球为止。
为了实现这个设计，我们需要借助FPGA的输入输出端口。
玩家可以通过按钮来控制板子的位置，接收按键信号，并将信号转换为逻辑电平输入到FPGA。
FPGA根据接收到的信号，控制板子的移动。
另外，FPGA还需要处理球的运动轨迹，包括弹跳和反射。
设计过程中，我们需要将整个桌面划分为多个区域，每个区域都与逻辑电路相连。
通过逻辑电路的计算，我们可以实时更新球的位置和速度，判断球是否被接住，球是否出界等。
当球被接住或出界时，游戏将进入新的一轮。
三、设计步骤1.定义乒乓球的运动规则，包括球的起始位置、初始速度、板子的移动范围等。
2.划分整个桌面，并将每个区域与逻辑电路相连。
3.设计输入接口，包括接收按钮信号的接口。
4.设计输出接口，包括控制板子移动的接口。
5.设计逻辑电路，实现球的运动轨迹计算，包括弹跳和反射的计算。
6.实现FPGA的硬件描述，包括输入输出端口的定义和逻辑电路的实现。
7.进行仿真测试，验证设计的正确性。
8.制作PCB板和外围电路，完成整个乒乓球游戏机的制作。
四、实际应用乒乓球游戏机可以应用于学校的体育课程中，帮助学生们提高乒乓球技术。
通过轻松愉快的游戏方式，学生能够更好地理解乒乓球的运动规律，并锻炼乒乓球的技术。
此外，乒乓球游戏机还可以用于比赛和娱乐场所。
人们可以通过挑战乒乓球游戏机，提高乒乓球水平，增加娱乐乐趣。
五、设计总结通过这次课程设计，我们深入学习了数字逻辑电路和FPGA的应用，掌握了乒乓球游戏机的设计原理和实现方法。
基于FPGA“乒乓球比赛游戏机”的设计
《电子设计自动化（EDA）技术》课程设计报告题目: 乒乓球比赛游戏机姓名：院系：应用技术学院专业：电子信息工程学号：指导教师：完成时间:2012年06月25日目录1 课程设计题目、内容与要求………………………………1.1 设计内容………………………………………………1.2 具体要求………………………………………………2 系统设计……………………………………………………2.1 设计思路………………………………………………2.2 系统原理（包含：框图等阐述）与设计说明等内容3 系统实现……………………………………………………注：此部分阐述具体实现，包含主要逻辑单元、模块、源代码等内容4 系统仿真……………………………………………………5 硬件验证（操作）说明……………………………………6 总结………………………………………………………7 参考书目…………………………………………………设计时间：16周、17周组员：1课程设计题目、内容与要求1.1课程设计的题目乒乓球比赛游戏机1.2课程设计目的随着科学技术日益迅速的发展，数字系统已经深入到生活的各个方面。
它具有技术效果好，经济效益高，技术先进，造价较低，可靠性高，维修方便等许多优点。
使我们更加熟练掌握数字系统的设计。
对所学的专业知识有能力更好的应用在实践方面。
1.3课程设计要求（1）使用乒乓球游戏机的双方在不同位置发球或击球。
（2）乒乓球的位置和移动方向由灯亮和依次亮的方向决定。
使用者根据球的位置发出相应的动作（3）比赛用21分为一局来进行，双方设置各自的记分牌，任意一方先记满21分就获胜此局。
当记分牌清零后，开始新的一局比赛。
1.4课程设计内容设计一个由甲乙双方参赛，有裁判的三人乒乓球游戏机。
用8个（或更多个）LED排成一条直线，以中点为界，两边各代表参赛双方的位置，其中一只点亮的LED指示球的当前位置，点亮的LED依次从左到右，或从右到左，其移动的速度应能调节。
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基于FPGA的乒乓球游戏机设计目录内容摘要 (1)关键词 (1)Abstract. (1)Key words (1)1引言 (2)2 开发工具简介 (2)2.1硬件描述语言—VHDL概述 (3)2.1.1VHDL语言的特点 (3)2.1.2基于VHDL的自顶向下设计 (4)2.2 Quartus II开发软件概述 (5)2.3本章小结 (6)3基于FPGA的乒乓球游戏机设计与实现 (6)3.1总体设计 (6)3.2电路总原理图 (7)3.3时钟分频设计 (9)3.4状态机设计 (9)3.4.1状态机的7种状态及状态转移 (9)3.4.2状态机/球台控制程序 (10)3.5记分牌显示电路设计 (13)3.6按键消抖、乒乓球路径显示电路设计 (14)3.7顶层实体的描述 (15)3.8本章小结 (16)4系统的调试、仿真、下载、测试 (16)4.1 调试FPGA (16)4.2系统的编译、仿真 (16)4.2.1系统编译 (16)4.2.2系统仿真 (18)4.3系统的适配、编程下载 (19)4.4本章小结 (21)5结论 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附件1：硬件实物图 (24)附件2：程序清单 (25)内容摘要：随着电子设计自动化技术的不断发展和应用领域的扩大与深入，EDA技术在电子信息、通信、自动控制及计算机应用领域的重要性日益突出。
本文设计了基于FPGA的乒乓球游戏机设计。
用VHDL语言编程, VHDL是甚高速集成电路硬件描述语言。
目前，VHDL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，具有很好的实用性。
本文详细的简述了乒乓球游戏机的工作原理，此乒乓球游戏机由状态机、记分器、译码显示器与按键去抖等部分所组成。
通过对各部分编写VHDL程序，在QuartusⅡ软件上进行编译、仿真,最终在Altera公司的EP开发板上成功实现下载和调试。
经过仿真和验证的结果表明，实现乒乓游戏机的基本功能，结果达到了设计的要求。
关键词：FPGA VHDL 乒乓游戏机状态机Abstract：As electronic design automation technology continues to develop and expand the field of application, EDA technology in electronic information, communication, increasing the importance of the field of automatic control and computer applications. This design of the table tennis game design based on FPGA . Programming in VHDL language, VHDL is the very high speed integrated circuit hardware description language . At present, the VHDL design automation tool widely used by many standardized hardware description language. VHDL language feature is strong, wide coverage, high flexibility, good practicality. This article gave a detailed summary of table tennis video game works, the table tennis game by the state machine, a device, decoding machine parts such as monitor and press the key to shaking up. The sections written by VHDL program, compiled in the Quartus II software, simulation, final EP of Altera Corporation successfully downloaded and debugged on the Development Board. After simulation and verification of the results shows that achieving basic functionality of ping pong game, the result meets the design requirements.Key words:FPGA VHDL Table tennis game machine State machine1引言EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）技术是现代电子工程领域的一门新技术。
它提供了基于计算机和信息技术的电路系统设计方法。
EDA技术的发张和推广应用极大地推动了电子工业的发展。
随着社会的进步和工业技术的发展，在电子线路设计领域中，设计自动化工具已经逐步为设计者所接受，成为主要的设计手段。
目前，VHDL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，掌握VHDL语言，用VHDL语言设计电子线路，是电子线路设计者必须掌握的基本技能。
VHDL支持数字电路的开发环境，VHDL也支持各种设计方法：自顶向下、自底向上或混合的方法[1]。
VHDL语言功能性强，覆盖面大，灵活性高，具有很好的实用性[2]。
20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。
而休闲时间越来越少的人们越来越没太多的时间出去搞户外活动，于是众多电子游戏相应而出，成为大家的娱乐节目。
因此设计出了关于两人的乒乓球游戏。
乒乓游戏机是由9个发光二极管代表乒乓球台，中间的3个发光二极管兼作球网，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两个开关，甲乙二人按乒乓球比赛规则来操作开关。
此设计由译码显示器、记分器、状态机/球台控制器与按键去抖等部分组成。
设计总体要求：乒乓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。
其主要任务和要求如下：(1) 使用乒乓球的甲乙双方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。
球速为0.5s-1s移动1位。
球过网，接球方向可击球，提前击球或没击球均判失分。
(3) 比赛按11分为一局，甲乙双方应设置记分牌，任何一方先记满11分，为胜出，按RESET复位重新开局。
(4) 基于VHDL的乒乓球程序设计及软件编译与调试、仿真。
2 开发工具简介EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，在20世纪60年代中期从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。
20世纪90年代，国际上电子和计算机技术较先进的国家，一直在积极探索新的电子电路设计方法，并在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革，取得了巨大成功。
在电子技术设计领域中，可编程逻辑器件（如CPLD、FPGA）的应用，已得到广泛的普及，这些器件为数字系统的设计带来了极大的灵活性。
这些器件可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构，从而使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。
这一切极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念，促进了EDA技术的迅速发展。
2.1硬件描述语言—VHDL概述VHDL是Very high speed integrated circuit Hardware Description Language 的缩写，即“甚高速集成电路硬件描述语言”，最初由美国国防部和INTER、IBM、TI公司联合开发，1987年成为IEEE标准，即IEEE1076标准（俗称87版VHDL）[3]。
VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。
除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的计算机高级语言。
VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可视部分，及端口）和内部（或称不可视部分），既涉及实体的内部功能和算法完成部分。
在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。
这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。
2.1.1 VHDL语言的特点VHDL语言能够成为标准化的硬件描述语言并获得广泛应用，它自身必然具有很多其他硬件描述语言所不具备的优点。
归纳起来，VHDL 语言主要具有以下优点[4]：（1）VHDL语言功能强大，设计方式多样VHDL语言具有强大的语言结构，只需采用简单明确的VHDL语言程序就可以描述十分复杂的硬件电路。
同时，它还具有多层次的电路设计描述功能。
此外，VHDL语言能够同时支持同步电路、异步电路和随机电路的设计实现，这是其他硬件描述语言所不能比拟的。
VHDL语言设计方法灵活多样，既支持自顶向下的设计方式，也支持自底向上的设计方法；既支持模块化设计方法，也支持层次化设计方法。
（2）VHDL 语言具有强大的硬件描述能力VHDL 语言具有多层次的电路设计描述功能，既可描述系统级电路，也可以描述门级电路；描述方式既可以采用行为描述、寄存器传输描述或者结构描述，也可以采用三者的混合描述方式。
同时，VHDL语言也支持惯性延迟和传输延迟，这样可以准确地建立硬件电路的模型。
VHDL 语言的强大描述能力还体现在它具有丰富的数据类型。
VHDL 语言既支持标准定义的数据类型，也支持用户定义的数据类型，这样便会给硬件描述带来较大的自由度。
（3）VHDL语言具有很强的移植能力VHDL 语言很强的移植能力主要体现在对于同一个硬件电路的VHDL 语言描述，它可以从一个模拟器移植到另一个模拟器上、从一个综合器移植到另一个综合器上或者从一个工作平台移植到另一个工作平台上去执行。
（4）VHDL语言的设计描述与器件无关采用VHDL语言描述硬件电路时，设计人员并不需要首先考虑选择进行设计的器件。