乒乓球游戏机的EDA设计.doc

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PAGE 乒乓球游戏机的设计 摘要:本课程设计制作了一个乒乓球游戏机。在课程设计中,系统开发平台为MAX+PLUSII,程序设计语言为VHDL。设计的乒乓球游戏机能够正确判断与显示乒乓球的位置,并能自动裁判和记分的装置。本课程设计了乒乓球游戏机程序并进行了程序仿真,从而实现一个完整的乒乓球游戏机。程序通过调试运行,初步实现了设计目标,可应用于实际的乒乓球游戏比赛中。本论文对系统的功能设计、实现流程及正确使用都做了详细的描述。 关键词:乒乓球游戏机;VHDL;MAX+PLUSⅡ;程序仿真; 目录 1 引言 1 1.1 课题设计的目的 1 1.2 课题设计的内容 1 2 EDA、VHDA简介 3 2.1 EDA的发展概况 3 2.2 硬件描述语言VHDL 3 3 乒乓球游戏机设计过程 5 3.1设计规划 5 3.2各个模块原理及程序 6 3.2.1 乒乓球实体的设计 6 3.2.2 状态机编程实现 7 3.2.3 记分译器的设计 10 3.2.4 构造体的设计 12 4 系统编译和波形仿真 14 4.1系统编译 14 4.2系统有关波形的仿真 14 结束语 17 致谢 17 参考文献 18 《乒乓球游戏机的设计》 第 PAGE 25 页 共 18 页 《乒乓球游戏机的设计》 第 PAGE 1 页 共 16 页 1 引 言 随着科学技术的发展,人类社会已进入到高度发达的信息化社会, 信息社会的发展离不开电子产品的进步。现代电子产品的发展越来越快, 各种新型电子元器件和智能化的电子产品已经在国民经济的各个领域和人民生活的各个方面得到了日益广泛的应用。实现这种进步的主要原因就是生产制造技术和电子设计技术的发展。其中电子玩具的发展也是在日益成熟。乒乓球游戏机控制电路是有甲、乙双方参赛,有裁判控制发“球”的三人乒乓球游戏机;它能完成自动裁判和自动计分是一个带数字显示的模拟游戏机。其结构简单、成本低、易操作,安全性强、无污染。乒乓球游戏机还能在娱乐的同时提高我们的反应、应变能力。具有良好的市场发展前景[1]。 1.1课题设计的目的 本文应用状态机,设计了一个乒乓球游戏机的状态机。状态机的实现是符合人的思维逻辑的,且简单明了[2]。计算机组成原理课程设计是重要的综合性实践教学环节。 (1)通过该课程设计,结合计算机科学的理论、抽象和设计三种形态,进一步掌握计算机中各功能部件的工作原理和逻辑实现,熟悉乒乓球游戏机的基本工作原理。 (2)通过该课程设计的学习,总结计算机组成原理课程的学习内容,运用所学的数字电路以及计算机组成和状态机的基本原理、基本知识和基本技巧,解决某一个具体的实际问题,培养综合分析和解决问题的能力。 (3)为今后分析、设计、开发以及使用计算机打下坚实的基础。 1.2 课题设计的内容 本文设计的是一个乒乓球游戏机的状态机。利用VHDL,不需要按照传统的设计方法进行烦琐的状态分配、绘制状态、化简状态方程等,就可以简单地根据MDS图直接对状态机进行描述。该设计可以实现的功能如下: (1) 该设计一个由甲、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,以中点为界,两人乒乓游戏机是用8个发光二极管代表乒乓球台,中间两个发光二极管兼做乒乓球网,用点亮的发光二极管按一定方向移动来表示球的运动,在游戏机的两侧个设置发球和击球开关,甲乙双方按乒乓球比赛规则来操作开关。 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。当甲方按动乒乓球开关时,靠近甲方的第一个发光二极管亮,然后发光二极管由甲方方向依次点亮,代表乒乓球的移动。当球过网后按照设计者规定的球位乙方就可以击球。若乙方提前击球或者未击到球,则甲方得分。然后重新发球进行比赛。 (4)设置自动记分电路,甲、乙双方各用7段译码管进行记分显示,每计满21分为1局,然后记分清零,重新开始新一局比赛。 1 该设计一个由甲、乙双方参赛,有裁判的3人乒乓球游戏机。 2 用8个LED排成一条直线,以中点为界,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依次从左至右,其移动速度应能调节,在其他时候击球视为犯规,给对方加1分;都犯规,各自加1分。 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。 4 一方得1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。 5 设置自动记分电路,甲、乙双

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