《基于VHDL的乒乓游戏机的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于VHDL的乒乓游戏机的设计（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、i目录1 引言 .12 VHDL 简介 .22.1 VHDL 的特点及优点 .22.2 设计流图 .33 模块设计 .63.1 七段数码管显示译码器 .73.2 按键去抖电路 .93.3 状态机设计 .113.3.1 状态机的 6 种状态及状态转移 .113.3.2 状态机/球台控制程序 .123.4 记分器设计 .174 系统硬件测试 .204.1 GW48 系统的主要性能和特点 .204.2 FPGA 目标芯片管脚图 .204.3 系统的编译、综合、适配 .224.4 系统的有关仿真 .244.5 系统的编程配置 .265 结论 .28参考文献 .29致 谢 .30ii摘 要VHDL 是甚
2、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。本文设计一个基于 VHDL 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 VHDL 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 GW48 型 EDA 实验箱的验证，实现乒乓游戏机的基本功能。关键词：VHDL；GW48 ；乒乓游戏机iiiAbstractVHDL is high speed IC hardware describe language. VHD
3、L already becomes the language of normalizing hardware describe that a lot of design automation implement adopts commonly at present. The VHDL 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
4、what part group is accomplished owing to that VHDL table tennis game machine, table tennis game machine go to tremble from state machine, marker, decoding display and button. By compiling and composing VHDL procedure to every part, then compiling, simulate, logic synthesis, logic fitting. Carry out
5、programming time be loaded with finally. Then verification and by GW48 type EDA experiment box, realize table tennis game machines fundamental function.Key words: VHDL; GW48; Table tennis game machine11 引言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 V
6、HDL 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。本文设计一个基于 VHDL 的乒乓游戏机，乒乓游戏机是由 5 个发光二极管代表乒乓球台，中间的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。本设计由译码显示器、记分器、状态机/球台控制器与按键去抖等部分组成。本设计是用实验箱 GW48 进行模拟乒乓机，用发光二极管
7、代表乒乓球台，最中间的发光二极管作球网，用点亮的发光二极管按一定方向移动来表示球的运动，用按钮设置发球和接球开关。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。本设计的主要任务和要求如下：（1）使用乒乓机的甲乙双放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。球的速度为 0.1s-0.5s 移动 1 位。球过网，接球方向即可击球，提前击球或没击球均判失分。（3）比赛按 21 分为一局进行，甲乙双方都应设置自己的记分牌，任何一方先记满21 分，该方就算胜出，按 RESET 复位重新开局。22VHDL 简介VHDL 是 Very hig
8、h 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） 1。此后，美国国防部要求官方与高速集成电路设计的所有文档必须用 VHDL 描述，因为 VHDL 在电子设计领域得到了广泛的应用，渐渐成为工业界的标准。1993 年，IEEE 对 VHDL 进行了修订，公布了新的 VHDL 标准，即 IEEE1076-1993 版（俗称 93 版 VHDL）
9、3。2.1VHDL 的特点及优点VHDL 具有以下特点 4：（1）支持“自顶向下”的设计方法：设计可按层次分解，采用结构化开发手段，可实现多人、多任务的并行工作方式，使系统的设计效力大幅提高。（2）系统硬件描述能力强：可以同时支持“行为描述” 、 “数字流描述”和“结构描述”3 种描述方式，并可混用 5。其中，强大的“行为描述”能力使设计者可以避开具体的器件结构，从逻辑行为上描述和设计大规模电子系统。这一特点使 VHDL 成为系统设计领域中最佳的硬件描述语言。（3）系统仿真能力强：VHDL 最初是作为一种仿真标准问世的，因此 VHDL 具有仿真语句和库函数。另外，VHDL 强大的“行为描述”能力也使其十分适用于系统级仿真。（4）工艺无关性 6：在使用 VHDL 设计系统硬件时，没有嵌入与工
