乒乓球比赛游戏机课程设计报告基于QuartusII FPGA

TIANSHUI NORMAL UNIVERSITY

《数字电子技术与逻辑设计》

设计报告

题目：乒乓球比赛游戏机

学院：电子信息与电气工程学院

专业：电子信息工程

班级： 1 4级电信一班

姓名：

学号：

2016 年 1月 3日

目录

引言 (3)

设计背景 (3)

Quartus II的功能简介 (3)

一、设计题目及要求： (4)

1.1题目：乒乓球比赛游戏机。 (4)

1.2扩展功能： (4)

二、设计思路及总体方案 (4)

2.1设计思路 (4)

2.2总体思路描述如下： (5)

三、单元电路设计 (6)

3.1球台电路的设计 (6)

3.2 计分电路的设计 (8)

3.3 响铃电路设计 (10)

3.4译码显示的设计 (11)

3.5裁判规则的设计 (12)

3.6时钟电路 (13)

3.7总体电路如图15所示 (14)

3.8 电路设计的引脚设置图 (14)

四、各个模块的时序仿真以及系统时序仿真、分析 (15)

4.1 球台驱动控制模块仿真波形图 (15)

4.2计分模块仿真波形图 (15)

4.3响铃模块仿真波形图 (16)

4.4裁判模块仿真波形图 (16)

五、总结 (17)

5.1设计心得 (17)

5.2 本设计有以下几个可以改进的地方 (18)

参考文献 (18)

附录 (18)

Verilog 语言封装的模块程序如下 (18)

50MHZ分频到4MHZ Verilog程序 (18)

数码管位码选择Verilog程序 (19)

数码管断码选择Verilog程序 (19)

致谢 (20)

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

Quartus II的功能简介

Quartus

II提供了完全集成且与电路结构无关的开发包环境，具有数字逻辑设计的全部特性，包括：

可利用原理图、结构框图、VerilogHDL、AHDL和VHDL完成电路描述，并将其保存为设计实体文件；

芯片（电路）平面布局连线编辑；

LogicLock增量设计方法，用户可建立并优化系统，然后添加对原始系统的性能影响较小或无影响的后续模块；

功能强大的逻辑综合工具；

完备的电路功能仿真与时序逻辑仿真工具；

定时/时序分析与关键路径延时分析；

可使用SignalTap II逻辑分析工具进行嵌入式的逻辑分析；

支持软件源文件的添加和创建，并将它们链接起来生成编程文件；

使用组合编译方式可一次完成整体设计流程；

自动定位编译错误；

高效的期间编程与验证工具；

可读入标准的EDIF网表文件、VHDL网表文件和Verilog网表文件；

能生成第三方EDA软件使用的VHDL网表文件和Verilog网表文件。

一、设计题目及要求：

1.1题目：乒乓球比赛游戏机。

要求：（1）设计一个由甲、乙双方参赛，裁判参与的乒乓球比赛游戏模拟机。

（2）用八只排成长串的指示灯（发光二极管）来代表球的轨迹，其中一个亮的指示灯用来显示球的当前位置，指示灯依次从左向右，或从右向左移动，一般为1 s转换一次。

（3）用两个按钮开关作为球拍，甲乙两人参加比赛。当球到达甲方时，应立即按动开关(电路应只能响应按钮信号的前沿，若重复按动或持续按下去，将不起作用)，表示回球，球到达乙时，同样也应立即按动乙方的开关，将球回击到对方去。若击中，则乒乓球向相反方向移动，若未击中，则对方得一分。

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。

（2）当甲乙按动开关时，球向前运动，当球运动到对方位置时，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，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。

（3（利用计数器连接成十二进制计数器，计满11分一局结束。