电子技术乒乓球比赛游戏机课程设计报告书
EDA课程设计--乒乓球游戏机
EDA课程设计--乒乓球游戏机
EDA技术课程设计课题:乒乓球比赛游戏机
系别:电气与电子工程系
专业:电子信息工程
姓名:
学号:
指导教师:
河南城建学院
2012年6月日
成绩评定·
一、指导教师评语(根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定)。
二、课程设计评分
成绩:
2012年 6月日
目
录
一、设计目的 (2)
二、设计要求 (6)
三、总体设计方案要求 (4)
1、设计的总体原理 (4)
2、设计内容 (6)
四、EDA设计与仿真 (6)
1、系统程序设计 (6)
2、系统程序各功能介绍 (12)
3、仿真结果及数据分析 (13)
五、硬件实现 (14)
1、硬件实现步骤 (14)
2、硬件实现结果 (66)
六、设计总结 (20)
七、参考文献 (21)
八、设计生成的电路总图 (21)
一、设计目的
通过对FPGA(现场可编程门阵列)芯片的设计实践,使学生掌握一般的PLD (可编程逻辑器件)的设计过程、设计要求、设计内容、设计方法,能根据用户的要求及工艺需要进行电子芯片设计并制定有关技术文件。培养学生综合运用已学知识解决实际工程技术问题的能力、查阅图书资料和各种工具书的能力、工程绘图能力、撰写技术报告和编制技术资料的能力,受到一次电子设计自动化方面的基本训练。
培养学生利用EDA技术知识,解决电子设计自动化中常见实际问题的能力,使学生积累实际EDA编程。通过本课程设计的学习,学生将复习所学的专业知识,使课堂学习的理论知识应用于实践,通过本课程设计的实践使学生具有一定的实践操作能力。
二、设计要求
1、设计一个由甲、乙双方参赛,有裁判的3人乒乓球游戏机。
乒乓球比赛游戏机设计
乒乓球比赛游戏机设计
引言:
乒乓球作为一项受广大群众喜爱的体育运动,已经有了很长的历史。而如今,电子游戏也成为了人们娱乐生活中不可或缺的一部分。本文将设计一种乒乓球比赛游戏机,使玩家能够在游戏中体验到真实的乒乓球比赛的乐趣。
一、功能设计:
1.游戏模式选择:玩家可根据自己的喜好选择不同的游戏模式,包括单人对战、双人对战和网络对战等。
2.游戏难度设置:根据玩家的水平和喜好,设置不同的游戏难度,包括初级、中级、高级等。
3.球拍控制:玩家可以通过操控游戏机上的球拍进行比赛。球拍可以根据玩家的需求调整高度和角度,以适应不同的球速和方向。
4.球速控制:游戏机可以通过设置不同的球速,提供给玩家不同的游戏体验。玩家可以根据自己的能力和喜好选择适合自己的球速。
5.比赛计分:游戏机能自动记录比赛得分,并显示在游戏界面上,方便玩家随时了解比赛进展和成绩。
6.球拍震动:当球与球拍碰撞时,游戏机可以根据碰撞力度和方向产生相应的震动,增加游戏的实际感受。
7.球拍灵活性:球拍可以根据玩家的想法和需要进行调整,如增加球拍的长度、改变球拍的形状等,以提供更好的游戏体验。
8.画面显示:游戏机设计高清晰度的屏幕,使玩家能够清晰地看到球
拍和球的位置和轨迹。
二、外观设计:
1.外形简洁:游戏机整体设计简洁大方,外形小巧,方便携带和存放。
2.球网模拟:在游戏机的顶部或侧面,设置一个透明的球网,使玩家
能够更直观地了解球拍与球的碰撞情况。
3.流线型设计:球拍的外形设计流线型,增加球拍的稳定性,提高球
拍的灵活性。
4.舒适的握把:球拍的握把设计人体工程学,提供舒适的握持感,减
乒乓球游戏机电路设计(江苏师范大学)
实习(设计)报告
姓名
班级
学号
实习(设计)科目电子技术综合课程设计实习
实习(设计)地点
实习(设计)时间
实习(设
计)科目
电子技术综合课程实习
实习设计指导教师姓名职务所在部门
电气工程学院
电气工程学院
实习
设计
小组
成员
成员:
实习设计要求1.组装一块数字电路电动机转速表。
2.设计选题要求至少用三个芯片以上。
3.用软件对设计的电路进行仿真验证。
4.设计实习结束后有完整的报告。
实习设计任务1. 组装一台数字转速表;
2. 设计一个综合电子系统(自选);
3. 编写实习设计说明书。
第二篇电子技术课程综合设计
--------乒乓球游戏机电路
摘要
乒乓球游戏机通过十分巧妙地设计采用数字芯片实现乒乓球左右移动,选手击球得分,累计得分超10报警灯功能。该设计三个双向开关S,A,B分别作为裁判和游戏者,且选手可以译码显示器上直接读出自己的得分,裁判有一个按钮,是系统初始化,比赛开始。一方发球后,球以固定速度向另一方运动(二极管依次点亮);当球达到对方最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;在其他时候击球视为犯规,给对方加1分;都犯规,都加1分;A、B各有一个2位数码管计分;一方先到达11分,该局比赛结束。
该乒乓球游戏机主要运用到了译码器、移位寄存器和锁存器:通过两个4位上相移位寄存器74LS194接成一个8位的移位寄存器;驱动控制电路由两片74LS74、两个与门7409、两个与非门7400构成;计分电路主要由一片74LS160十进制计数器、一个7404非门、7409与门构成。
目录
1 绪论------------------------------------------------1
乒乓球游戏电路课程设计最终完成版
电子课程设计
——基于Verilog的乒乓游戏设计电路
学院:
专业、班级:
姓名:
学号:
指导教师:
2014年12月
引言
可编程器件的广泛应用,为数字系统的设计带来了极大的灵活性。可编程器件可以通过软件编程对硬件的结构和工作方式进行重构,使得硬件的设计可以如同软件设计那样快捷方便。高速发展的FPGA、CPLD兼有串、并行工作方式和高速、高可靠性的特点,在电子系统设计中得到了广泛应用。
通常使用硬件描述语言
(Hardware Description Language,HDL)进行数字电子系统设计。目前应用广泛的硬件描述语言有:VHDL语言,Verilog HDL语言,AHDL语言。Verilog语言由于具有强大的行为描述能力和丰富的仿真语句从而成为系统设计领域最佳的硬件描述语言。
鉴于如上所述,本系统使用Verilog语言进行设计,采用自上向下的设计方法。利用Quartus II 9.1 进行Verilog程序的编译与综合,然后用Modelism SE 6.0进行功能仿真和时序仿真,并使用EDA实验箱进行下载验证。
基于Verilog的乒乓游戏设计电路
一、设计任务与要求
任务:
设计一个乒乓球游戏机,模拟乒乓球比赛的基本过程和规则,并能裁判和自动计分。
要求如下:
1.使用乒乓球游戏机的甲乙双方在不同的位置罚球或击
球。
2.乒乓球的位置和移动方向可由发光二极管和依次点亮的
方向决定,为球的移动速度为一定值(我们设计中设为0.5秒移动一位)。使用者可按乒乓球的位置发出相应的动作,在其他时候击球视为犯规,给对方加一分;都犯规双方各加一分。二、总体框图
电子技术乒乓球比赛游戏机课程设计
电子技术乒乓球比赛游戏机课程设计
《电子技术乒乓球比赛游戏机课程设计》
一、课程目标:
通过本课程的学习,使学生掌握基本的电子技术知识和乒乓球比赛规则,能够独立设计和制作一款乒乓球比赛游戏机。
二、适用对象:
中学高中阶段的电子技术爱好者。
三、教学内容:
1.电子技术基础知识:
(1)电路基础知识:电阻、电容、电感等基本元件的特性和应用;
(2)逻辑门电路:与门、或门、非门等基本逻辑门电路的原理和使用。
2.乒乓球比赛规则:
(1)乒乓球比赛的基本规则:发球、回球、得分等;
(2)乒乓球比赛的技术要求和战术技巧。
3.乒乓球比赛游戏机的设计和制作:
(1)游戏机硬件设计:电路组成和连接方式、面板和按键设计;
(2)游戏机软件设计:游戏逻辑和控制流程、分数计算和显示。
四、教学方法:
1.理论授课:通过教师讲解、多媒体展示等方式,将电子技术和乒乓
球比赛规则的基本知识传达给学生。
2.实践操作:学生在教师的指导下,进行乒乓球比赛游戏机的硬件组
装和软件编程。学生可以通过实际操作,巩固和应用所学的电子技术知识。
3.小组合作:学生可以分成小组,进行合作设计和制作乒乓球比赛游
戏机。通过合作,学生可以相互交流、共同解决问题,提高团队合作能力
和创新能力。
五、教学评估:
1.学生的理论考试成绩:对学生的理论知识进行考核,通过闭卷考试
的形式测试学生对电子技术和乒乓球比赛规则的掌握程度。
2.实践项目成果评估:对学生的乒乓球比赛游戏机进行评估,包括硬
件组装质量、软件功能完整性和游戏体验等方面。
3.学生表现综合评估:综合考虑学生的课堂参与度、合作能力、创新
乒乓球比赛游戏机
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:黎小晓、王余、易伶
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。
电子技术课程设计乒乓球游戏机
电子技术课程设计乒乓球游戏机
乒乓球游戏机是一种利用电子技术制作的娱乐设备,可提供乒乓球比赛的场景和操作方式,使用户能够在家中或室内的其他场所享受真实的乒乓球游戏体验。本文将在以下几个方面进行设计和实现:硬件设计、软件设计、系统功能、用户界面和效果展示。
硬件设计方面,乒乓球游戏机需要包括以下主要组件:显示屏、控制器、音频设备和传感器。显示屏用于显示游戏场景和相关信息,可以选择液晶显示屏或液晶投影来展示图像。控制器通过按键或手柄来操作游戏,在平台上移动乒乓球拍子,并可以控制球速和角度。音频设备负责播放游戏音效和背景音乐,增加游戏的娱乐性。传感器用于检测球的位置和移动速度,以便精确控制球的轨迹和反弹力度。
软件设计方面,乒乓球游戏机需要开发相关的游戏程序和算法。游戏程序需要包括游戏场景的绘制、球拍和球的运动规则、碰撞检测和碰撞反射等功能。算法可以采用物理学中的运动规律和碰撞原理,结合离散数学方法,对球拍和球的运动进行模拟和控制。
系统功能方面,乒乓球游戏机应具备以下功能:单人游戏和双人对战模式,游戏难度可调节,包括球速和角度的变化,游戏时间限制和得分统计等。
用户界面方面,乒乓球游戏机需要提供一个友好的用户界面,包括主菜单、设置选项和游戏界面。用户可以通过按键和控制器来选择游戏模式和设置游戏难度,游戏界面将实时显示游戏场景和得分情况。
效果展示方面,乒乓球游戏机可以通过图像和音效来增强用户体验。球的运动轨迹和反弹效果应具有真实感,球拍的移动和碰撞效果也需要更
加逼真。游戏音效可以模拟球的击打声和拍子碰撞声,背景音乐可以根据游戏情况进行配合,增加游戏的氛围和趣味性。
乒乓球游戏机报告书
广西交通职业技术学院信息工程系期考作品报告书
课程名称:数字电子技术
题目:乒乓球游戏机
班级:电信09
学号: 2009405031
姓名:刘任翼
组名:第八组
成员:刘任翼、庞瑞坚
指导老师:宋春胜
二O一O 年十二月
乒乓球游戏机
摘要:该乒乓球游戏机电路主要是由记分模块、移位寄存器模块和脉冲产生模块组成,其中记分模块采用异步十进制计数器74ls160实现,并可记分到两位数,移位寄存器模块采用两块74ls194级连实现,而脉冲产生模块则采用了555定时器构成的多谐振荡器实现。本电路根据乒乓球一般的比赛规则来工作,用发光二极管LED灯的亮灭来模拟乒乓球的运动轨迹,从而模拟一场具有真实性、可观赏性和妙趣横生的比赛。
关键词:74ls160、移位寄存器、多谐振荡器
Ping Pong Game
Abstract: The table tennis game circuit mainly by scoring module, the shift register module and the pulse generator module, which points the module implementation using asynchronous decade counter 74ls160, and points to the double-digit shift register module uses two 74ls194 Cascade realization, the pulse generator module is composed by a 555 timer multivibrator realized. The circuit according to the general rules of the competition table tennis to work with light emitting diode LED lights off to simulate the trajectory of table tennis, which has the authenticity of a simulation can be entertaining and fun game.
数电课程设计报告--乒乓球游戏设计
电子线路综合设计
乒乓球比赛模拟及计分器设计
2023年6月
在信息社会高速发展旳今天,数字电路芯片已经实现高度集成化,并逐渐渗透到医学、计算机等各个领域,对人类旳生活有着深远旳影响。本设计采用基本门电路以及74LS系列芯片旳搭建,以multisim 12.0软件为平台进行仿真,实现了对乒乓球游戏旳模拟。重要处理旳问题有:
(1)模拟乒乓球旳轨迹:用双向移位4位寄存器74194以及基本门电路实现;(2)球速旳调整:运用555电路实现;
(3)球被击中、犯规旳判断;
(4)计数器旳使用:采用74LS90和74LS161旳组合,给玩家计分;
(5)有关比分旳显示:通过CD4511译码芯片将计数器旳输出状态显示到2位共阴极数码管上。
关键词:双向移位4位寄存器、555电路、译码电路、计数器系统
1 设计任务 (1)
2 电路整体设计 (2)
2.1 译码显示电路设计 (4)
2.2 555定期器构成脉冲发生器 (5)
2.3模拟乒乓球电路旳设计 (6)
3 电路整体性能旳检测 (7)
3.1 译码显示电路旳检测 (7)
3.2 脉冲发生器电路旳检测·····························································
3.3模拟乒乓球电路旳检测······························································4试验结论 ·······················································································5课程设计心得体会以及提议 ·······························································6 Abstract ·························································································7附录(包括元器件清单以及各元器件功能表) ·········································8参照文献 ·······················································································
乒乓球游戏机的EDA设计
乒乓球游戏机的设计
学生:xxx指导老师:胡滨
摘要:本课程设计制作了一个乒乓球游戏机。在课程设计中,系统开发平台为MAX+PLUSII,程序设计语言为VHDL。设计的乒乓球游戏机能够正确判断与显示乒乓球的位置,并能自动裁判和记分的装置。本课程设计了乒乓球游戏机程序并进行了程序仿真,从而实现一个完整的乒乓球游戏机。程序通过调试运行,初步实现了设计目标,可应用于实际的乒乓球游戏比赛中。本论文对系统的功能设计、实现流程及正确使用都做了详细的描述。
关键词:乒乓球游戏机;VHDL;MAX+PLUSⅡ;程序仿真;
目录
1引言 (1)
1.1课题设计的目的 (1)
1.2课题设计的内容 (1)
2EDA、VHDA简介 (3)
2.1EDA的发展概况 (3)
2.2硬件描述语言---VHDL (3)
3乒乓球游戏机设计过程 (5)
3.1设计规划 (5)
3.2各个模块原理及程序 (6)
3.2.1乒乓球实体的设计 (6)
3.2.2状态机编程实现 (7)
3.2.3记分译器的设计 (10)
3.2.4构造体的设计 (12)
4系统编译和波形仿真 (14)
4.1系统编译 (14)
4.2系统有关波形的仿真 (14)
结束语 (17)
致谢 (17)
参考文献 (18)
唐艳丽《乒乓球游戏机的设计》第1页共16页
1引言
随着科学技术的发展,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。现代电子产品的发展越来越快,各种新型电子元器件和智能化的电子产品已经在国民经济的各个领域和人民生活的各个方面得到了日益广泛的应用。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。其中电子玩具的发展也是在日益成熟。乒乓球游戏机控制电路是有甲、乙双方参赛,有裁判控制发“球”的三人乒乓球游戏机;它能完成自动裁判和自动计分是一个带数字显示的模拟游戏机。其结构简单、成本低、易操作,安全性强、无污染。乒乓球游戏机还能在娱乐的同时提高我们的反应、应变能力。具有良好的市场发展前景[1]。
乒乓球比赛游戏机
数字电子技术基础课程
设计报告
设计题目乒乓球比赛游戏机
班级
姓名
学号
指导教师
成绩
时间地点
课程设计内容
一、设计要求
■设计一个甲、乙双方参赛,裁判参与的乒乓球比赛游戏模拟机。
■用8个发光二极管排成一条直线,以中点为界,两边各代表参赛双方的位置,其中点亮的发光二极管代表“乒乓球”的当前位置,点亮的发光二极管依次由左向右或由右向左移动。
■当球运动到某一方的最后一位时,参赛者应立即按下自己一方的按钮,即表示击球,若击中,则“球”向相反方向运动,若未击中,则对方得1分。
■设置自动计分电路,双方各用二位数码管来显示计分,每局11分。到达11分时产生报警信号。
二、设计原理
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。
当甲乙按动开关时,球向前运当球运动到某方的最后一位时,参赛者应立即按下自己一方的按钮,即表示击球。若未击中则表示对方得分,利用计数器连接成十一进制计数器记分每局十一分。当二者任意一方得分为十一分时发生警信号。
三、实验元器件
元器件数量
74LS194 (双向移位寄存器)两片
74LS160 (十进制加法计数器)四片
7473(2JK触发器)一片
74LS00(与非门)四片
74LS04(非门)四片
74LS08(与门) 两片
OR2 一片
蜂鸣器两个
四、实验说明
1、 74LS194的功能
74LS194为四位双向移位寄存器,它具有左移、右移、保持、串行和并行输入等多种功能。它的管脚排列见附录。表1是它的功能表。
功能说明:
(1)当S1=S0=1时,不管各输入端原来是什么状态,在下一个时钟脉冲到来时,其输出分别是预先输入到并行输入端的abcd,这种方式叫送数。
数电课程设计—乒乓球游戏机
课程设计说明书
设计题目:乒乓球比赛游戏机专业:电子信息科学与技术*名:**
学号:************
指导教师:***
2010年1月15日
二、总体思路描述如下:
1.用两个74LS194四位双向移位寄存器模拟乒乓球台,其中第一个74LS194的DL输出端接第二个的右移串行输入端,这样当乒乓球往右准备移出第一个寄存器的时候就会在时钟脉冲的作用下被移入第二个寄存器。同样道理,第二个74LS194的AR输出端接第一个的左移串行输入端。
2.用D触发器及逻辑门电路构成驱动控制电路
3.用计数器、逻辑门电路和集成的4管脚的数码管组成计分电路
第三章设计步骤及方法
一、单元电路的设计
1.球台电路如下图2设计所示:
图2.球台电路
上图中,两片4位74LS194双向移位寄存器接成8位双向移位寄存器。74LS194功能表如下
R D S1 S0工作状态
0 1 1 1 1 ××
0 0
0 1
1 0
1 1
置零
保持
右移
左移
并行输入
功能说明:
(1)当S1 = S0 =1 时,不管各输入端原来是什么状态,在下一个时脉冲到来时,其输出分别是预先输入到并行输入端的 abcd ,这种方式叫送数。
(2)当 S 1 =0 ,S 0 =1 时,其工作方式叫右移,这时,每来一个时钟脉冲,输出端的数各向右移一位,而 Q A 端的输出则由加到 R 端的数来补充。
(3)当 S 1 =1 ,S 0 =0 时,其工作方式叫左移,情况正好与右移相反; Q D 端的输出由加到 L 端的数来补充。
(4)当 S 1 = S 0 =0 时,不管是否有 CP 脉冲作用,输出保持不变,这叫保持方式。 CP=0 时也是保持方式。
乒乓球比赛游戏机设计
目录
1 引言 (1)
1.1设计背景 (1)
1.2VHDL简介 (1)
1.3Q UARTUSⅡ简介 (3)
2 乒乓球比赛游戏机的设计 (3)
2.1系统设计要求 (3)
2.2设计思路 (4)
3 乒乓球比赛游戏机的实现 (6)
3.1乒乓球比赛游戏机的顶层原理图 (6)
3.2系统各功能模块的实现 (6)
3.2.1 比赛控制模块 (6)
3.2.2 记分模块 (7)
3.2.3 数码管显示模块 (8)
4 各个模块的仿真以及系统仿真、分析 (9)
4.1比赛控制模块仿真波形 (9)
4.2记分模块仿真波形图 (9)
4.3管脚锁定 (10)
4.4系统的波形仿真 (11)
4.5显示结果的几种情况 (14)
5 总结 (15)
5.1设计制作过程中遇到的问题及解决方案 (15)
5.2本设计有以下几个可以改进的地方 (15)
参考文献 (16)
附录 (17)
游戏控制模块的VHDL程序 (17)
记分模块的VHDL程序 (19)
动态扫描模块的VHDL程序 (20)
译码器模块的VHDL程序 (21)
1 引言
1.1 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。
乒乓游戏机设计毕业论文(最终)
1 绪论...........................................................................................................................................1 1.1 本设计的研究背景和研究目的.................................................................................1 1.2 国内外研究现状.......................................................................................................... 1 1.3 本设计的任务和设计方法......................................................................................... 2 1.3.1 设计任务........................................................................................................... 2 1.3.2 设计方法........................................................................................................... 2
(完整word版)乒乓球比赛游戏机的设计
湖南涉外经济学院
课程设计报告
课程名称:EDA技术与应用
报告题目:乒乓球比赛游戏机的设计
学生姓名:
所在学院:
专业班级:
指导教师:
2014年12月30日
课程设计任务书
摘要
乒乓球游戏电路是一个对输入信号、输入时机正确与否的16个LED表示乒乓球球台和乒乓球,用数码管模拟显示器,显示比赛局数比分和每局玩家得分的电路。电路并不复杂,整体分为两个模块:一,游戏主模块;二,计分显示模块。主模块完成用LED表示球和球台并对玩家是否击球、是否犯规做出判断,并且将两位玩家的游戏得分进行输出。计分显示模块完成对局数比分的运算,显示局数比分和每局游戏玩家的得分。实现中采用Verilog HDL描述、ModelSim 进行功能仿真、Quartus II 进行逻辑综合和适配下载,选用CycloneIII系列EP3C80F484C8型号的芯片上实现。在此过程中,完整地建立了测试平台,完成了功能和时序仿真,从而保证了设计的功能与时序的正确性.
关键词:Verilog HDL;FPGA;乒乓球游戏
目录
一、概述 (1)
二、设计的目的 (1)
三、总体设计思想 (1)
3.1 基本原理 (1)
3。2 设计框图 (2)
四、设计步骤和调试过程 (2)
4。1 总体设计电路 (2)
4。2 乒乓球各模块的设计 (3)
4.2。1 控制模块的设计 (3)
4。2。2 送数据模块的设计 (8)
4。2.3 产生数码管片选信号模块的设计 (10)
4.2.4 7段译码器模块的设计 (11)
五、波形仿真与实验调试 (13)
5。1系统的波形仿真 (13)
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1绪论
1.1选题背景
1.1.1 课题目的及意义
本次课程设计的容是独立完成一个乒乓球比赛游戏机的设计,采用EWB电路仿真设计软件完成乒乓球比赛游戏机电路的设计及仿真调试,在微机上仿真实现乒乓球比赛游戏机的设计。通过这次课程设计让我们了解和熟悉了乒乓球游戏机的原理和Multisim仿真设计软件的操作,也让我们加深了解了对双向移位寄存器、双D触发器及、加法器及逻辑门电路的一些实际用途,并将理论与实践相结合。
1.1.2 课题的容和要求
独立完成一个乒乓球比赛游戏机的设计,采用EWB电路仿真设计软件完成乒乓球比赛游戏机电路的设计及仿真调试,在微机上仿真实现乒乓球比赛游戏机的设计。
课程设计具体容如下:乒乓球比赛是由甲乙双方参赛,加上裁判的三人游戏(也可以不用裁判),乒乓球比赛模拟机是用发光二极管(LED)模拟乒乓球运
乒乓球比赛模拟机框图
设计要求:
1、基本部分
(1) 至少用8个LED排成直线,以中点为界,两边各代表参赛双方的位置,其中一个点亮的LED(乒乓球)依次从左到右,或从由到左移动,“球”的移动速度能由时钟电路调节。
(2) 当球(被点亮的那只LED)移动到某方的最后一位时,参赛者应该果断按下自己的按扭使“球”转向,即表示启动球拍击中,若行动迟缓或超前,表示未击中或违规,则对方得一分。
(3) 设计自动记分电路,甲乙双方各用一位数码管显示得分,每记满9分为一局。
2、发挥部分(选做)
(1) 甲乙双方各设一个发光二极管表示拥有发球权,每得5分自动交换发球权,拥有发球权的一方发球才能有效。
(2) 发球次数能由一位数码管显示。
(3) 一方得分,电路自动响铃3秒,此期间发球无效,等铃声停止后方可比赛。
课题任务要求
1、画出总体设计框图,以说明乒乓球比赛游戏机由哪些相对独立的功能模块组成,标出各个模块之间互相联系,时钟信号传输路径、方向和频率变化。并以文字对原理作辅助说明。
2、设计各个功能模块的电路图,加上原理说明。
3、选择合适的元器件,在EWB上连接验证、仿真、调试各个功能模块的电路。在连接验证时设计、选择合适的输入信号和输出方式,在充分电路正确性同时,输入信号和输出方式要便于电路的仿真、调试和故障排除。
4、在验证各个功能模块基础上,对整个电路的元器件和连接,进行合理布局,进行整个数字钟电路的连接验证、仿真、调试。
5、自行接线验证、仿真、调试,并能检查和发现问题,根据原理、现象和仿真结果分析问题所在,加以解决。学生要解决的问题包括元器件选择、连接和整体设计引起的问题。
1.2 方案选择
根据设计任务,对照图乒乓球比赛模拟及1.1,可以分为三个模块进行设计:
1. 球台电路:球迹移动电路可采用双向移位寄存器方法实现,由发光二极管作光点模拟乒乓球移动的轨迹。
2. 驱动控制电路:由双D触发器及逻辑门电路构成,通过此电路来控制并且实现球台灯的左右移位即实现乒乓球的运动。
3. 计分电路:使用十进制的计数器、逻辑门和集成的4管脚的数码管来组成计分电路。
通过多次设计、画图及仿真实验,我们发现方案电路最简洁,原理简单易懂,操作也很方便,且实用性较强。故采用此方案进行设计。
2电路组成和工作原理
(1)分析系统的逻辑功能,画出其框图如下
图1乒乓球比赛游戏机的原理框图
如上图2.1所示,该电路主要由时钟信号源、按键电路、球台驱动电路,控制电路,计数器,显示译码器和LED数码管等组成。途中标出的各种信号的含义分别为:CP表示球台驱动电路和计数器的时钟信号;S表示灯(乒乓球)移动的
信号;L表示发光二极管驱动信号,由L1~L8组成;CNT表示计数器的计数脉冲信号,由CNT1,CNT2组成;KA,KB表示开关控制的外输入发球、击球信号。(2)总体思路描述如下:
1.用两个74LS194四位双向移位寄存器来模拟乒乓球台,其中第一个74LS194的DL输出端QD接第二个的右移串行输入端SR,这样当乒乓球往右准备移出第一个寄存器的时候就会在时钟脉冲的作用下被移入第二个寄存器。同样道理,第二个74LS194的AR输出端接第一个的左移串行输入端。
2.用双D触发器74LS74及逻辑门电路构成驱动控制电路
3.用十进制计数器74LS160D、逻辑门电路和集成的4管脚的数码管组成计分电路
3单元电路的设计
3.1 球台电路的设计
.球台电路如下图2设计所示:
图2球台电路
上图中,两片4位74LS194双向移位寄存器接成8位双向移位寄存器。74LS194功能表如表1所示:
表1 74LS194功能表
(1)当S1 = S0 =1 时,不管各输入端原来是什么状态,在下一个时脉冲到来时,其输出分别是预先输入到并行输入端的 abcd ,这种方式叫送数。
(2)当 S 1 =0 ,S 0 =1 时,其工作方式叫右移,这时,每来一个时钟脉冲,输出端的数各向右移一位,而 Q A 端的输出则由加到 R 端的数来补充。
(3)当 S 1 =1 ,S 0 =0 时,其工作方式叫左移,情况正好与右移相反; Q D 端的输出由加到 L 端的数来补充。
(4)当 S 1 = S 0 =0 时,不管是否有 CP 脉冲作用,输出保持不变,这叫保持方式。 CP=0 时也是保持方式。
3.2驱动控制电路的设计
驱动控制电路设计如下图3所示
图3 驱动控制电路
图中74LS74为上升沿触发的D触发器,~PR为置1端(低有效),~CLR为置0端(低有效)。当J1=0时,两片D触发器输出端均为1即S1=S0=1,通过接入74LS194,此时实现的是并行输入功能。当J1=1时,L1=J2=1,J3=L8=0,通过各门电路可知U2A,U4A,U2B输出端分别为0,1,1,则D触发器输出端分别为0,1即S1=0,S0=1。相反情况时,当J1=1时,L1=J2=0,J3=L8=1,D触发器输出端分别为1,0即S1=1,S0=0。通过此电路来控制并且实现球台灯的左右移位即实现乒乓球的运动。
3.3计分电路的设计
计分电路的设计如下图4所示: