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1、东 北 石 油 大 学课 程 设 计课 程 EDA技术课程设计 题 目 乒乓球比赛游戏机 院 系 电子科学学院 专业班级 电子信息工程 学生姓名 学生学号 070901140438 指导教师 2011年 3 月11日东北石油大学课程设计任务书课程 EDA技术课程设计题目 乒乓球比赛游戏机专业 电子信息工程 姓名 学号 070901140438主要内容、基本要求、主要参考资料等主要内容：设计一个乒乓球游戏机，比赛由甲乙双方和裁判3人构成，能模拟比赛的基本过程和规则并能自动裁判和记分。基本要求：1、设计一个由甲、乙双方参赛，有裁判的3人乒乓球游戏机。2、用8个(或更多个)LED排成一条直线，以中点
2、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依此从左到右，或从右到左，其移动的速度应能调节。3、当“球”(点亮的那只LED)运动到某方的最后一位时，参赛者应能果断地按下位于自己一方的按钮开关，即表示启动球拍击球。若击中，则球向相反方向移动；若未击中，则对方得1分。一方得分时，电路自动响铃3秒，这期间发球无效，等铃声停止后方能继续比赛。4、设置自动记分电路，甲、乙双方各用2位数码管进行记分显示，每计满21分为1局。5、甲、乙双方各设一个发光二极管，表示拥有发球权，每隔5次自动交换发球权，拥有发球权的一方发球才有效。主要参考资料：1 潘松著.EDA技术实用教程
3、(第二版). 北京：科学出版社,2005.2 康华光主编.电子技术基础 模拟部分. 北京：高教出版社,2006.3 阎石主编.数字电子技术基础. 北京：高教出版社,2003.完成期限 2011.3.11 指导教师 专业负责人 2011年 3月7日一、总体设计思想1.基本原理根据乒乓球比赛的过程和规则，首先游戏开始，如果一方非正确击球则另一方加分，当分数大于21时获胜，游戏结束，我们把设计流程规定如图1.1所示。状态机设置了7个状态，分别是“等待发球状态”，“第一盏灯亮状态”，“第八盏灯亮状态”，“球向乙移动状态”，“ 球向甲移动状态”，“允许甲击球状态”，“允许乙击球状态”。这是该程序中起决定
4、作用的七个状态。开始的时候处于“等待发球状态”，若甲发球则状态转移到“第一盏灯亮状态”，若乙发球则转移到“第八盏灯亮状态”，具体说明以甲球为例。若发球后乙没有提前击球-规定球移动到对方第一个发光二极管时允许击球，那么状态机从“第一盏灯亮状态”转移到“球向乙移动状态”。若在“球向乙移动状态”乙仍然没有提前击球，状态就转移到“允许乙击球状态”，在此状态下，如果乙击球了，那么状态就转移到“ 球向甲移动状态”。在“第一盏灯亮状态”， “球向乙移动状态”中，如果乙击球了 ，就算提前击球，这样甲得分，状态转移到“等待发球状态”等待发球，“ 球向甲移动状态”之后的过程和前面的过程只不过是甲乙角色的调换而已。
5、状态转移规则都是一样的。图1.2给出了乒乓球游戏机的原理图。2.设计框图游戏开始正确接发球？大于21？ 甲 乙 否 否大于21？乙方胜利甲方胜利甲方加分乙方加分 N N Y Y游戏结束图1.1设计流程图等待发球 甲得分 乙得分 甲发球 乙发球第一盏灯亮第八盏灯亮允许甲发球球向甲移动 乙击球 甲击球球向乙移动 乙击球 甲击球允许乙发球 乙没击球 甲没击球图1.2 乒乓球游戏机原理图二、设计步骤和调试过程1、总体设计电路该乒乓球游戏机的设计主要包括的模块与内容有：乒乓球游戏机实体的设计，游戏机编程的实现，记分译码器的设计以及构造体的设计。直接对状态机进行描述，所有的状态均可表达为CASE_WHEN
6、结构中的一条CASE语句，而状态的转移则通过IF_THEN_ELSE语句实现。以下我们就详细解析各个板快的设计与实现。2、模块设计和相应模块程序（1）乒乓球游戏机实体的设计设计该乒乓球游戏机的输入与输出端口。首先考虑输入端口，一般应该设置一个异步置位端口reset,用于在系统不正常时回到初始状态：两个发球输入端serve1和serve2，逻辑1分别表示甲方和乙方的发球；两个击球输入端hit1和hit2，逻辑1分别表示甲击球和乙击球；一个开始游戏按钮startbutton,处于逻辑1表示可以游戏；还得有一个时钟输入端口clk。其次考虑输出端口，芯片应该有8个输出端口来控制8个发光二极管，输出逻辑
7、1即输出一个高电平，可以使发光二极管点亮；另外，要直观地表示双方的得分，就得用到4个七段译码器，每方用到2个，可以表示0到21的数字，每个七段译码器需要芯片的7个输出端口来控制，总共28个输出端口。实体的设计如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_unsigned.all; /引用必要的库函数和包集合entity pingponggame is -实体名为pingponggame port(reset:int std_logic;clk:int std
8、_logic;startbutton:int std_logic; -开始游戏输入端口serve:in std_logic_vector(1 to 2); -发球输入端口hit1,hit2:int std_logic; -甲和乙的击球输入端口-控制8个发光二极管的输出端口light:out std_logic_vector(1 to 8); score11,score12,score21,score22:out std_logic_vector(1 to 7)）； -4个用于控制4个7段译码器的输出端口end pingponggame;（2）状态机编程实现 状态机设置了7个状态，分别是wait
9、serve, light1on, ballmoveto2, Allow2hit,light8on,ballmoveto1,和allow1hit它们代表的具体数值依次是0到6。在波形模拟图中是用数值来表示状态的。 在整个程序中，状态机起的是中央控制器的作用，由它控制的信号来影响整个程序中的其他相关部分，如记分部分，发光二极管部分。乒乓球游戏机中有两个计数器count1和count2，分别记忆甲和乙的得分，用发光二极管的轮流发光表示球的移动轨迹。状态机的进程如下：process(clk) -clk作为敏感信号触发进程begin -进程开始if reset=1 then -异步置位i=0;count
10、100000;count2=00000;elsif clkevent and clk=1 then -当处于时钟inclock上升沿时 if count1=10101or count2=10101theni=0;count100000;count2=00000;elsif startbutton+0 theni=0;count100000;count2 -进程处于等待发球状态case serve iswhen 10= i=1;state i=8;statei i -进程处于第一盏灯亮状态i=2if hit2=1 theni=0;count1=count1+1;state=waitserve;
11、elsestate -进程处于第八盏灯亮状态i=7;if hit=1 theni=0;count2=count2+1;state=waitserve;elsestate -进程处于球向乙移动状态if hit1=1 theni=0;count2=count2+1;state=waitserve;elsif i=2 then i=1;state=allow1hit;else i -进程处于球向乙移动状态if hit2=1theni=0;ount1=count1+1;state=waitserve;elsif i=7 then i=8;state=allow2hit;else i -进程处于允许甲击球状态if hit1=1 then i=2;state=ballowto2;else count2=count2+1;i=0;state -进程处于允许乙击球状态if hit2=1then i=7;state=b
