2010电子设计大赛.ppt

2010年北京市大学生电子设计竞赛试题 要求用指定的FPGA平台结合SOPC技术构造一个乒乓球游戏机。系统结构如果所示，FPGA通过两条I/O信号输出两组脉宽调制波，经过低通滤波器提取脉宽调制的均值电压，输入到双通道示波器中。示波器工作在X/Y模式。示波器屏幕上的光点代表乒乓球。 乒乓球X/Y电压的控制下在屏幕上移动。 基本要求： 1.构造两组无源低通滤波器，使得FPGA可以用脉宽调制方式控制球的位置（20分） 2.用给定的运放制作一放大器，使光点运动范围在示波器的X轴，Y轴方向上可调（10分） 3.乒乓球可按抛物线自动在屏幕上左右弹射，球的落点为屏幕两侧边的中间。（20分） 扩展要求： 1.使用两个按钮分别作为左侧击球钮和右侧击球钮。当乒乓球靠近屏幕左边时按下左侧击球钮，可将球击回右侧。右侧击球钮亦然。（10分） 2.建立成败机制，即球抵达边沿而未按下击球钮，记为击球失败，用LED灯光表示。（10分） 3.建立记分机制，在七段数码管上显示双方得分（10分） 4.特殊功能，在不调整放大器的情况下，连按两下击球钮能击出高抛球，轨迹抛物线曲率变大（20分） 竞赛板卡 器材 示波器、稳压源、函数信号发生器、导线、电烙铁、个人PC机、RS232串口线、Hep EXCD竞赛开发板、竞赛对插通用电路板、万用表、镊子、面包板、松香等。 设计思路 硬件部分 无源低通滤波器分析 硬件部分 无源低通滤波器分析 硬件部分 无源低通滤波器 硬件部分 增益可调放大器 硬件电路总体设计 软件部分 大思路 软件部分 大思路 PWM1:VHDL在底层实现一个双向计数器，和一个比较器；而比较匹配值则由C语言实时通过驱动程序更新，从而产生脉宽可调波；PWM2则类似；C语言通过数组保存小球运动的抛物线的轨迹；还有复杂的击球以及计分模块。 软件部分 VHDL 框图 软件部分 VHDL 端口及信号量 PWM1 : out std_logic; PWM2 : out std_logic; signal divclk : std_logic; --分频时钟 signal count1 : std_logic_vector(0 to 15):=X0000;--计数器1 signal count_value1: unsigned(0 to 15); --无符号计数值1 signal count2 : std_logic_vector(0 to 15):=X0000;--计数器2 signal count_value2 : unsigned(0 to 15); --无符号计数值2 signal compare1 : std_logic_vector(0 to 15); --比较匹配值1 signal compare_value1: unsigned(0 to 15); --无符号比较匹配值1 signal compare2 : std_logic_vector(0 to 15); --比较匹配值2 signal compare_value2 : unsigned(0 to 15); --无符号比较匹配值2 signal dir1 : std_logic:=1; --计数器1计数方向标志1为增计数，0为减计数 signal dir2 : std_logic:=1; --计数器2计数方向标志1为增计数，0为减计数 signal slv_reg0 : std_logic_vector(0 to C_SLV_DWIDTH-1); 软件部分 VHDL 时钟分频 PWM_CLK_DIV_PROC:process(Bus2IP_Clk) variable count1:integer:=0; begin if(rising_edge(Bus2IP_Clk)) then if (count1=5) then count1:=0; divclk=not divclk; else count1:=count1+1; end if; end if; end process PWM_CLK_DIV_PROC; 软件部分 VHDL --逻辑矢量转换为无符号数以便比较 count_value1=unsigne