乒 乓 球 游 戏 机 设 计

Shaanxi University of Technology通信工程专业课程设计Ⅱ题目乒乓球游戏机设计学生姓名贾潇洒学号0713024056所在院(系) 陕西理工学院电信工程系专业班级通信工程专业0 7 2 班指导教师郑争兵完成地点陕西理工学院电信工程系实验室2010年 3 月19 日通信工程专业课程设计Ⅱ任务书院(系) 电信工程系专业班级通信工程专业072班学生姓名贾潇洒一、课程设计Ⅱ题目乒乓球游戏机设计二、课程设计Ⅱ工作自2010 年 3 月 1 日起至2010 年 3 月19 日止三、课程设计Ⅱ进行地点: 电信工程系实验室四、课程设计Ⅱ的内容要求：[1]本课程设计的目的本次课程设计为计算机类综合课程设计，通过计算机这个平台使我们将所学习的理论知识应用到实践中的一次尝试，同时也是对计算机辅助软件Max-pulsII的进一步熟悉。

[2]本课程设计的内容采用EDA技术---可采用VHDL或原理图输入法,设计一个乒乓球游戏电路，进行声光模拟，结果应有仿真波形、流程图、并下载在EDA开发板上,测试验证无误。

[3]本课程设计要实现的功能用8个（或更多个）发光二极管排成一条直线代表乒乓球台，中间两个发光二极管兼做乒乓球网，两边各有两个开关控制双方的发球和接球，并能自动完成裁判、记分等功能。

[4]课程设计时间安排：3月1日-3月3日，熟悉内容，方案论证；3月4日-3月10日，编写程序、运行及仿真；3月11日-3月12日，下载并验证其功能；3月16 日，验收课程设计；3月16日-3月19日，撰写、修改、提交课程设计报告。

指导教师系(教研室) 通信工程教研室接受任务开始执行日期2010年3月1日学生签名乒乓球游戏机设计贾潇洒（陕西理工学院电信工程系通信072班，陕西汉中723003）指导教师：郑争兵[摘要]本课程设计制作了一个乒乓球游戏机，此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。

设计过程中对乒乓球游戏机程序进行了编译运行、仿真下载，从而实现一个完整的乒乓球游戏机。

[关键词]乒乓球游戏机；实现；VHDL；MAX+PLUSⅡ；[中图分类号]TN702[文献标志码] ADesign of Table Tennis Game circuitJia Xiaosa(Shaanxi Institute of Technology Telecom Engineering Communication 072 class, ShaanxiHanzhong 723003)Instructor: Zheng Zhengbing[Abstract] The course design produced a Table Tennis Game circuit. The design of the Table Tennis Game circuit could judge and display the position of Table Tennis,and could judge and record points automatically. In the design process has carried on the translation movement, simulation downloading to the ping pong mechanical games procedure, thus realized complete ping pong mechanical games.Keywords: Table Tennis Game circuit; VHDL; MAX + PLUS Ⅱ; process simulation;目录1．绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.1.1 EDA技术的发展 (1)1.1.2 硬件描述语言——VHDL (1)1.2 复杂可编程逻辑器件简介 (3)1.3 MAX+plusII简介 (3)2.方案论证 (5)2.1课题设计原理及内容 (5)2.2课题设计方案 (5)2.3方案选择 (6)3.乒乓球游戏机电路设计过程 (8)3.1 设计规划 (8)3.2 各模块原理及程序 (9)4.系统编译、仿真 (15)4.1系统的编译 (15)4.2系统的仿真 (16)5.编程下载及测试 (20)5.1引脚锁定 (20)5.2编程下载 (20)5.3硬件测试 (21)结论 (23)致谢 (24)参考文献 (25)1．绪论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。

现代电子技术的核心是EDA（Electronic Design Automation）技术。

EDA就是技术依赖于功能强大的计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言HDL（Hardware Description Language）为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动的完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合、结构综合（布线布局），以及逻辑优化和仿真测试，甚至实现既定的电子线路系统功能。

EDA技术使得设计着的工作仅限于利用软件的方式，即利用硬件描述语言和EDA软件来完成对系统硬件功能的实现。

本课程设计正是利用EDA技术和MAX PULSII这个软件平台实现了乒乓球游戏的功能，乒乓球游戏电路是有A、B双方参赛，由裁判控制发“球”的三人乒乓球游戏机；它能完成自动裁判和自动计分并带有数字显示的模拟游戏机。

它具有构造简单、成本低、易操作，安全性强、无污染等特点。

1.1课题背景1.1.1 EDA技术的发展EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，在20世纪90年代初从计算机辅助设计（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。

EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言HDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。

EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可行性，减轻了设计者的劳动强度。

电子设计技术的核心就是EDA技术，EDA技术已有30年的发展历程，大致可分为三个阶段。

70年代为计算机辅助设计(CAD)阶段，人们开始用进行IC版图编辑、PCB 布局布线，取代了手工操作。

80年代为计算机辅助工程(CAE)阶段。

与CAD相比，CAE 除了有纯粹的图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，实现了工程设计。

CAE的主要功能是：原理图输入、逻辑仿真、电路分析、自动布局布线、PCB后分析。

90年代为电子系统设计自动化(EDA)阶段。

1.1.2 硬件描述语言——VHDLVHDL的英文全名是Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language，于1983年由美国国防部（DOD）发起创建，由IEEE（The Institute of Electricaland Electronics Engineers）进一步发展并在1987年作为“IEEE标准1076”（IEEE Std 1076）发布。

从此，VHDL成为硬件描述语言的业界标准之一。

自IEEE公布了VHDL的标准版本，IEEE-1076（简称87版)之后，各EDA公司相继推出了自己的VHDL设计环境，或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。

此后VHDL在电子设计领域得到了广泛的应用，并逐步取代了原有的非标准的硬件描述语言。

1993年，IEEE对VHDL进行了修订，从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL的内容，公布了新版本的VHDL，即IEEE标准的1076-1993版本，（简称93版）。

现在，VHDL和Verilog作为IEEE的工业标准硬件描述语言，又得到众多EDA公司的支持，在电子工程领域已成为事实上的通用硬件描述语言。

专家认为，在新的世纪中，VHDL于Verilog语言将承担起大部分的数字系统设计任务。

VHDL语言具有很强的电路描述和建模能力，能再多个层次对数字系统进行建模和描述，从而大大简化了硬件设计任务，提高了设计效率和可靠性。

它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（或称可是部分,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。

VHDL 是一种独立于实现技术的语言，它不受某一特定工艺的束缚，允许设计者在其使用范围内选择工艺和方法。

为了适应未来的数字硬件技术，VHDL 还提供了将新技术引入现有设计的潜力。

VHDL 语言的最大特点是描述能力极强，覆盖了逻辑设计的诸多领域和层次，并支持众多的硬件模型。

具体而言，VHDL 较其他的硬件描述语言有如下优越之处：（1）支持从系统级到门级电路的描述，同时也支持多层次的混合描述；描述形式可以是结构描述，也可以是行为描述，或者二者兼而有之。

（2）既支持自底向上（bottom-up）的设计，也支持自顶向下（top-down）的设计；既支持模块化设计，也支持层次化设计；支持大规模设计的分解和设计重用。

（3）既支持同步电路，也支持异步电路；既支持同步方式，也支持异步方式。

（4）支持传输延迟，也支持惯性延迟，可以更准确地建立复杂的电路硬件模型。

（5）数据类型丰富，既支持预定义的数据类型，又支持自定义的数据类型；VHDL 是强类型语言，设计电路安全性好。

（6）支持过程与函数的概念，有助于设计者组织描述，对行为功能进一步分类。

（7）提供了将独立的工艺集中于一个设计包的方法，便于作为标准的设计文档保存，也便于设计资源的重用。

（8）VHDL 语言的类属提供了向设计实体传送环境信息的能力。

（9）VHDL 语言的断言语句可用来描述设计本身的约束信息，支持设计直接在描述中书写错误条件和特殊约束，不仅便于模拟调试，而且为综合化简提供了重要信息。

1.2 复杂可编程逻辑器件简介CPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL 器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。