两人乒乓球游戏机.doc

. 数字电路与逻辑设计实验 实验报告 姓 名：XXX 班 级：xxxxxxxx 学 号：xxxxxxxx 一、设计课题的任务要求 两人乒乓球游戏机是以8*8点阵作为场地，中间的6*6共36个点作为球台，最外围的一圈点作为球拍移动的轨道，并通过数码管显示双方的局数和比分。双方个通过3个按钮控制球拍的上下移动及发球（场上无球时）。球接触到球拍后会自动改变方向和速度（在一定范围内）。当球在甲方的半场移动出球台范围后，乙方得分，然后重新发球。直到达到规定比分后，比赛结束。 以8*8点阵作为场地，中间的6*6共36个点作为球台，最外围的一圈点作为球拍移动的轨道，通过两个按键控制球拍的移动； 球的移动速度：在x，y方向上均为0.2s/点~0.6s/点（可为0），会在击球时按一定规则自动改变； 通过按钮移动球拍，球拍不能移出自己的半场（8*4）； 球出界后，自动判定得分，球从球场中消失，等待下一次发球； 用数码管显示局数和比分，参考正式比赛规则，采用7局4胜制：当一方得分超过11分，并超过对方两分时，本局比赛结束，当一方率先赢得4局时，比赛结束，此时数码管保持最终比分。 按下复位键，比分清零，双方重新开始比赛； 双方按乒乓球比赛规则获得发球权，没有发球权的一方，发球开关无效。 二、系统设计 1、设计思路 用x，y两坐标表示8*8点的每个点。分别用一组信号表示球和两球拍的坐标，以及球的移动速度。以一定周期（0.1s），改变球的坐标，以达到移动球的目的，用一组信号（xm、ym）记录球经过几个周期（0.1s）在想x或y方向上移动一个点，通过改变这两个信号的大小，即可控制球移动的速度和方向。 球拍的移动由按钮控制，鉴于球拍只在最外圈移动，只需要上下两个按钮即可。当球拍在y方向上移动到边缘时，会自动转为在x方向上移动。球拍长度为3个点，只需记录中间点的位置即可。当球与球拍接触时（球的坐标与球拍中心的坐标在x，y两个方向的差均不大于1），根据球与球拍中心的相对位置，改变xm、ym，从而将球击回。 当球位于边缘部分时，自动更新比分，并将球的坐标更改为特殊值（x=0），使球在台面上消失。此时发球按钮生效，按下发球按钮后，会将球的坐标及球速按一定规则重置，球再次开始移动。当比分符合一定规则时，将自动清零，并更新局数，有一方局数为4时，时分频器不再提供时钟信号。所有功能停止，系统保持在最后状态，直到复位。 系统时钟为50MHz，通过两级分频器分别产生1kHz和10Hz的时钟信号供各模块使用。数码管和8*8点钟使用1kHz的时钟信号，以扫描方式输出，其中球拍和球台与球在不同周期交替显示，以简化系统。1kHz的时钟信号同时用于按键防抖动。10Hz时钟信号用于球的坐标更新以及出界、击球等状态的判定。 2、总体框图 3、分块设计图 4、流程图 注：图中梯形表示按键输入 5、状态转移图 三、波形仿真及波形分析 1、分频器 本设计中用到1000Hz和10Hz的时钟信号，采用两级分频器，由50MHz的主时钟信号产生。 分频器1：输入50MHz时钟信号，产生1000Hz时钟信号（占空比为调节，为1/50000） 分频器2：输入1000Hz时钟信号（分频器1产生），产生10Hz时钟信号（占空比为调节，为1/100） 2、球拍移动 本模块集成了按键防抖动功能。 lf为向上移动，ri为向下移动，reset重置；1、2表示两名球员。球拍（racket）的坐标（rx1,ry1为球拍1的横纵坐标，rx2,ry2为球拍2的横纵坐标）表示其位置。球拍在8*8场地的最外圈移动，却不会超出各自半场。Reset键按下时，坐标复位 3、球台显示 根据输入的球坐标（x,y）球拍坐标（racketx,rackety）显示球，球台和球拍。row,colg和colr为控制矩阵显示的输出，输出为扫描方式。 特别要指出的是，所有坐标的有效范围均不超过为1-8（特别的x为0不显示球），而球拍只能在8*8矩阵的最外围显示。波形中超出此范围的赋值不予考虑。 4、数码管输出 数码管采用扫描输出，cat1-6（共阴极）分别对应，球员1的局数（innings1），比分的十位、个位（score11，score10），球员2比分的十位、个位（score21，score20），局数（innings2）。app为数码管输出，cat为共阴极，0电平选通。 5、球移动 由于情况过多，顾不采用枚举法，而通过仿真依次验证其功能。 发球后球在两板的中间点间反弹，速度逐渐上升（范围0-5，到达5后不再上升）racketx、y分别为板的横纵坐标，xmo、ymo为两方向上的移动速度，球的坐标以xmo、ymo为速度，按一定周期改变。 xo、yo为球的横纵坐标。 球从板的边缘反弹后，会改变y方向上的速