基于VHDL的乒乓球游戏机的设计

-I-毕业论文（设计）题目基于VHDL的乒乓球游戏机的设计英文题目DesignoftabletennisgamebasedonVHDL院系专业姓名年级指导教师2015年4月基于VHDL的乒乓球游戏机设计-II-摘要VHDL是甚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；乒乓游戏机关键词：写作规范；排版格式；大专毕业论文-III-DesignoftabletennisgamebasedonVHDLAbstractVHDLishighspeedIChardwaredescribelanguage.VHDLalreadybecomesthelanguageofnormalizinghardwaredescribethatalotofdesignautomationimplementadoptscommonlyatpresent.TheVHDLlanguagefunctionisstrong.Thefacecoveringisbroad,flexibilityhighandhavetheverygoodpragmatism.OnemainbodyofthebookisdesignedwaitsforwhatpartgroupisaccomplishedowingtothatVHDLtabletennisgamemachine,tabletennisgamemachinegototremblefromstatemachine,marker,decodingdisplayandbutton.BycompilingandcomposingVHDLproceduretoeverypart,thencompiling,simulate,logicsynthesis,logicfitting.Carryoutprogrammingtimebeloadedwithfinally.ThenverificationandbyGW48typeEDAexperimentbox,realizetabletennisgamemachine’sfundamentalfunction.Keywords:VHDL;GW48;Tabletennisgamemachine基于VHDL的乒乓球游戏机设计-IV-目录摘要.........................................................................................................................................IIAbstract....................................................................................................................................III引言....................................................................................................................................11．VHDL简介..........................................................................................................................21.1VHDL的特点及优点...............................................................................................21.2设计流图..................................................................................................................32．模块设计..............................................................................................................................62.1七段数码管显示译码器..........................................................................................72.2按键去抖电路........................................................................................................102.3状态机设计............................................................................................................122.3.1状态机的6种状态及状态转移.....................................................................122.3.2状态机/球台控制程序....................................................................................133.4记分器设计............................................................................................................183．系统硬件测试....................................................................................................................223.1GW48系统的主要性能和特点.............................................................................223.2FPGA目标芯片管脚图..........................................................................................223.3系统的编译、综合、适配....................................................................................243.4系统的有关仿真....................................................................................................273.5系统的编程配置....................................................................................................30参考文献..................................................................................................................................33致谢..........................................................................................................................................34九江学院大专毕业论文1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VHDL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。21．VHDL简介VHDL是VeryhighspeedintegratedcircuitHardwareDescriptionLanguage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）[3]。1.1VHDL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，没有嵌入与工艺相关的信息。正因为VHDL的硬件描述与具体工艺无关，因而其程序的硬件实现目标器件有广阔的选择范围，其中包括各种CPLD、FPGA及ASIC等。同