简易乒乓球游戏机的设计与制作 (1)

课程设计任务书

学生姓名：专业班级：

指导教师：金新娟工作单位：信息工程学院

题目: 简易乒乓球游戏机的设计与制作

初始条件：

1.根据任务要求设计并实现一种乒乓球游戏电路，通过设计加深对电子技术相关理

论、知识和方法的理解，提高自身综合运用知识的能力。

2.本次课程设计实际装配时，“乒乓球台”用一排发光二极管代替，“乒乓球”用点

亮的二极管代替，通过点亮的发光二极管的左右移动来模拟击球。

要求完成的主要任务:

1.至少有8个(或更多)发光二极管排成直线，以中点为界，两边代表参赛双方。比赛

开始，一端（甲方）点亮的LED向另一端移动，“球”的速度由时钟电路调节。

2.当“球”移动到最后一位时，参赛者（乙方）按下按钮使“球”转向，若行动迟

缓或超前，表示未击中，对方得分。

3.电路经复位键复位后开始新一轮的比赛。

4.（选做）用两个数码管分别对甲乙得分情况进行累计，在每轮比赛结束时电路自

动加分。

5.广泛调研，提出几种可行的方案，多方论证，确定设计方案；

6.按功能模块的划分设计分电路，阐述基本原理；画总体电路原理图，做简要说明。

7.制作、调试实物电路以达到要求；按规定格式完成课程设计报告书。

8.近5年参考文献不少于5篇。

时间安排：

1.06月22日布置设计任务；

2.06月27~29日收集资料并确定设计方案；

3.06.30～07.02 系统设计、编程、仿真和调试；

4.07月03日撰写课程设计报告；

5.07月04日答辩。课设答疑/答辩地点：鉴主501室

指导教师签名： 2015年 6 月 22 日系主任（或责任教师）签名： 2012年 6 月 22 日

1绪论 1.1选题背景 1.1.1 课题目的及意义 本次课程设计的容是独立完成一个乒乓球比赛游戏机的设计，采用EWB电路仿真设计软件完成乒乓球比赛游戏机电路的设计及仿真调试，在微机上仿真实现乒乓球比赛游戏机的设计。通过这次课程设计让我们了解和熟悉了乒乓球游戏机的原理和Multisim仿真设计软件的操作，也让我们加深了解了对双向移位寄存器、双D触发器及、加法器及逻辑门电路的一些实际用途，并将理论与实践相结合。 1.1.2 课题的容和要求 独立完成一个乒乓球比赛游戏机的设计，采用EWB电路仿真设计软件完成乒乓球比赛游戏机电路的设计及仿真调试，在微机上仿真实现乒乓球比赛游戏机的设计。 课程设计具体容如下：乒乓球比赛是由甲乙双方参赛，加上裁判的三人游戏（也可以不用裁判），乒乓球比赛模拟机是用发光二极管（LED）模拟乒乓球运 乒乓球比赛模拟机框图 设计要求：

1、基本部分 (1) 至少用8个LED排成直线，以中点为界，两边各代表参赛双方的位置，其中一个点亮的LED（乒乓球）依次从左到右，或从由到左移动，“球”的移动速度能由时钟电路调节。 (2) 当球（被点亮的那只LED）移动到某方的最后一位时，参赛者应该果断按下自己的按扭使“球”转向，即表示启动球拍击中，若行动迟缓或超前，表示未击中或违规，则对方得一分。 (3) 设计自动记分电路，甲乙双方各用一位数码管显示得分，每记满9分为一局。 2、发挥部分(选做) (1) 甲乙双方各设一个发光二极管表示拥有发球权，每得5分自动交换发球权，拥有发球权的一方发球才能有效。 (2) 发球次数能由一位数码管显示。 (3) 一方得分，电路自动响铃3秒，此期间发球无效，等铃声停止后方可比赛。 课题任务要求 1、画出总体设计框图，以说明乒乓球比赛游戏机由哪些相对独立的功能模块组成，标出各个模块之间互相联系，时钟信号传输路径、方向和频率变化。并以文字对原理作辅助说明。 2、设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。 3、选择合适的元器件，在EWB上连接验证、仿真、调试各个功能模块的电路。在连接验证时设计、选择合适的输入信号和输出方式，在充分电路正确性同时，输入信号和输出方式要便于电路的仿真、调试和故障排除。 4、在验证各个功能模块基础上，对整个电路的元器件和连接，进行合理布局，进行整个数字钟电路的连接验证、仿真、调试。 5、自行接线验证、仿真、调试，并能检查和发现问题，根据原理、现象和仿真结果分析问题所在，加以解决。学生要解决的问题包括元器件选择、连接和整体设计引起的问题。 1.2 方案选择 根据设计任务，对照图乒乓球比赛模拟及1.1，可以分为三个模块进行设计：

乒乓球比赛游戏机 姓名：___***____ 学号：___201114040215__ 班级: ___11表二____

一、设计题目及要求： 题目：乒乓球比赛游戏机。 要求：（1）设计一个甲乙双方参赛，裁判参与的乒乓球比赛游戏机用8个发光二极管排成一条直线，以中点为界，两边各代表参赛双方的位置，其中点亮的发光二极管代表“乒乓球”的当前位置，点亮的发光二极管依次由左向右或由右向左移动。 （2）当球运动到某方的最后一位时，参赛者应立即按下自己一方的按钮表示击球，若击中，则“球”向相反方向运动，若未击中，对方得一分。 （3）设置自动计分电路，双方各用两位数码管来显示计分，每局10分，到达10分时，产生报警信号，铃响三秒。 二、设计思路及总体方案 两人乒乓球游戏机是由发光二极管代替球的运动，并按照一定的规则进行对垒比赛。甲乙双方击球用开关表示。 当甲乙按动开关时，球向前运动，当球运动到某方的最后一位时，参赛者应立即按下自己一方的按钮，即表示击球。若未击中则表示对方得分，利用计数器连接成十进制计数器记分每局十分。当二者任意一方得分为十分时发生警信号，并且自动停止球的运动，三秒的报警后，自动停止。 图1：乒乓球比赛游戏结构框图

三、元器件选型及依据： 四、电路的设计： （1）总体设计思路如下： 1.用两个74LS194四位双向移位寄存器来模拟乒乓球台，其中第一个74LS194的DL输出端QD接第二个的右移串行输入端SR，这样当乒乓球往右准备移出第一个寄存器的时候就会在时钟脉冲的作用下被移入第二个寄存器。同样道理，第二个74LS194的QA输出端接第一个的左移串行输入端。 2.用JK触发器7473、继电器及逻辑门电路构成驱动控制电路。 3.用十进制计数器74LS160D、逻辑门电路和集成的4管脚的数码管组成计分电路。 4.用十进制计数器74LS160D改装3进制计数器、逻辑门电路和蜂鸣器组成3秒报警电路。 （2）单元电路设计： 2.1、球台电路设计： 球台电路设计如下图所示：

电子线路综合设计 乒乓球比赛模拟及计分器设计 2014年6月

摘要 在信息社会高速发展的今天，数字电路芯片已经实现高度集成化，并逐步渗透到医学、计算机等各个领域，对人类的生活有着深远的影响。本设计采用基本门电路以及74LS系列芯片的搭建，以multisim 12.0软件为平台进行仿真，实现了对乒乓球游戏的模拟。主要解决的问题有： （1）模拟乒乓球的轨迹：用双向移位4位寄存器74194以及基本门电路实现；（2）球速的调节：利用555电路实现； （3）球被击中、犯规的判断； （4）计数器的使用：采用74LS90和74LS161的组合，给玩家计分； （5）关于比分的显示：通过CD4511译码芯片将计数器的输出状态显示到2位共阴极数码管上。 关键词：双向移位4位寄存器、555电路、译码电路、计数器系统

目录 1 设计任务 (1) 2 电路整体设计 (2) 2.1 译码显示电路设计 (4) 2.2 555定时器组成脉冲发生器 (5) 2.3模拟乒乓球电路的设计 (6) 3 电路整体性能的检测 (7) 3.1 译码显示电路的检测 (7) 3.2 脉冲发生器电路的检测················································································· 3.3模拟乒乓球电路的检测··················································································4实验结论····················································································································5课程设计心得体会以及建议····················································································6 Abstract ······················································································································7附录(包含元器件清单以及各元器件功能表） ······················································8参考文献····················································································································

Shaanxi University of Technology 通信工程专业课程设计Ⅱ 题目乒乓球游戏机设计 学生贾潇洒学号0713024056 所在院(系)陕西理工学院电信工程系 专业班级通信工程专业0 7 2 班 指导教师争兵 完成地点陕西理工学院电信工程系实验室 2010年 3 月 19 日

通信工程专业课程设计Ⅱ任务书 院(系) 电信工程系专业班级通信工程专业 072班学生贾潇洒 一、课程设计Ⅱ题目乒乓球游戏机设计 二、课程设计Ⅱ工作自 2010 年 3 月 1 日起至 2010 年 3 月 19 日止 三、课程设计Ⅱ进行地点: 电信工程系实验室 四、课程设计Ⅱ的容要求： [1]本课程设计的目的 本次课程设计为计算机类综合课程设计，通过计算机这个平台使我们将所学习的理论知识应用到实践中的一次尝试，同时也是对计算机辅助软件Max-pulsII的进一步熟悉。 [2]本课程设计的容 采用EDA技术---可采用VHDL或原理图输入法,设计一个乒乓球游戏电路，进行声光模拟，结果应有仿真波形、流程图、并下载在EDA开发板上,测试验证无误。 [3]本课程设计要实现的功能 用8个（或更多个）发光二极管排成一条直线代表乒乓球台，中间两个发光二极管兼做乒乓球网，两边各有两个开关控制双方的发球和接球，并能自动完成裁判、记分等功能。 [4]课程设计时间安排：3月1日-3月3日，熟悉容，方案论证； 3月4日-3月10日，编写程序、运行及仿真； 3月11日-3月12日，下载并验证其功能； 3月16 日，验收课程设计； 3月16日-3月19日，撰写、修改、提交课程设计报告。 指导教师系(教研室) 通信工程教研室接受任务开始执行日期 2010年3月1日学生签名

乒乓球比赛游戏机 一、设计任务与要求 1 课题目的及意义 本次课程设计的内容是独立完成一个乒乓球比赛游戏机的设计，采用EWB 电路仿真设计软件完成乒乓球比赛游戏机电路的设计及仿真调试，在微机上仿真实现乒乓球比赛游戏机的设计。通过这次课程设计让我们了解和熟悉了乒乓球游戏机的原理和Multisim仿真设计软件的操作，也让我们加深了解了对双向移位寄存器、双D触发器及、加法器及逻辑门电路的一些实际用途，并将理论与实践相结合。 2 课题的内容和要求 设计一个甲、乙双方参赛，裁判参与的乒乓球比赛游戏模拟机。 基本要求： （1）用8个发光二极管排成一条直线，以中点为界，两边各代表参赛双方的位置，其中点亮的发光二极管代表“乒乓球”的当前位置，点亮的发光二极管依次由左向右或由右向左移动。 （2）当球运动到某方的最后一位时，参赛者应立即按下自己一方的按钮，即表示击球，若击中，则“球”向相反方向运动，若未击中，则对方得1分。（3）设置自动计分电路，双方各用二位数码管来显示计分，每局11分。到达11分时产生报警信号。 提高要求： （4）一方得分时，电路自动响铃3s，这期间发球无效，等铃声停止后方能继续比赛。 （5）设置局数显示，5局结束后有声响提示比赛结束。 课题任务要求 1、画出总体设计框图，以说明乒乓球比赛游戏机由哪些相对独立的功能模块组成，标出各个模块之间互相联系，时钟信号传输路径、方向和频率变化。并以文字对原理作辅助说明。

2、设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。 3、选择合适的元器件，在EWB上连接验证、仿真、调试各个功能模块的电路。在连接验证时设计、选择合适的输入信号和输出方式，在充分电路正确性同时，输入信号和输出方式要便于电路的仿真、调试和故障排除。 4、在验证各个功能模块基础上，对整个电路的元器件和连接，进行合理布局，进行整个数字钟电路的连接验证、仿真、调试。 二、方案设计与论证 根据设计任务，对照图乒乓球比赛模拟及1.1，可以分为三个模块进行设计： 1. 球台电路：球迹移动电路可采用双向移位寄存器方法实现，由发光二极管作光点模拟乒乓球移动的轨迹。 2. 驱动控制电路：由双D触发器及逻辑门电路构成，通过此电路来控制并且实现球台灯的左右移位即实现乒乓球的运动。 3. 计分电路：使用十进制的计数器、逻辑门和集成的4管脚的数码管来组成计分电路。 通过多次设计、画图及仿真实验，我们发现方案电路最简洁，原理简单易懂，操作也很方便，且实用性较强。故采用此方案进行设计。 三、单元电路设计

摘要 在现代电子设计领域，微电子技术迅猛发展，无论是系统设计、电路设计，还是芯片设计，其设计的复杂度都在增加，传统的手工设计方法已经不能满足设计者的要求，急需新的设计工具来解决。EDA技术的迅速发展顺应了时代的发展，使得电子设计自动化技术有了新的、快的发展，其重要程度日益突出。本文设计了基于FPGA的，用Verilog HDL语言描述的乒乓球游戏机的设计。它由控制模块、数码管的片选信号模块、送数据模块和7段译码器模块组成，连接形成乒乓球游戏机的顶层电路。在QuartusⅡ软件上用Verilog HDL语言分别对每个模块进行描述，然后在软件上进行编译、仿真，最终实现乓乓球比赛的基本过程和规则，并能自动裁判和计分，达到设计的要求。 关键词：EDA ；FPGA ；Verilog HDL Abstract In the field of modern electronic design, the rapid development of microelectronic technology,whether the system design, circuit design and chip design, the design is more complex, the traditional manual design methods have been unable to meet the requirements of designers,in urgent need of new design tools to solve. The rapid development of EDA technology to the development of the times, the electronic design automation technology has been the development of new, fast, its importance is outstanding day by day. This paper is designed based on FPGA, the design of table tennis game is described with Verilog HDL language. It consists of control module, chip select signal module, digital tube to send data module and the 7 segment decoder modules, the top-level circuit connected to form a table tennis game. In the Quartus software by Verilog HDL language for each module are described, and then the compiler, simulation in software, realize the basic process and the rules of table tennis table tennis competition, and can automatically judge and score, to meet the design requirements. Keywords: EDA; FPGA; Verilog HDL

1引言 EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）技术是现代电子工程领域的一门新技术。它提供了基于计算机和信息技术的电路系统设计方法。EDA技术的发张和推广应用极大地推动了电子工业的发展。EDA技术就是以计算机为工具，在EDA软件平台上，对以硬件描述语言VHDL为系统逻辑描述手段完成的设计文件自动地完成逻辑编译，逻辑化简，逻辑分割，逻辑综合及优化，逻辑布局布线，逻辑仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译，逻辑映射和编程下载等工作。设计者的工作仅限于利用软件的方式，即利用硬件描述语言来完成对系统硬件功能的描述，在EDA工具的帮助下就可以得到最后的设计结果[1]。近年来，集成电路制造技术的快速发展, 一方面促进了相应设计技术的发展, 另一方面也对设计技术提出了更高的要求。当前集成电路设计, 面临着功能强、性能好、规模大、成本低、设计周期短等一系列要求和挑战, 这些要求和挑战引起了集成电路设计方法的全面革新。当今, 以行为设计为主要标志的新一代数字系统设计理论已形成并得到发展。在集成电路的数字系统的系统级设计中, VHDL 硬件描述语言构造的描述模型优化设计, 有利于高效利用设计空间, 实现设计结构的精确分析, 使芯片资源得以充分利用。 1.1课题的背景、目的 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。而休闲时间越来越少的人们越来越没太多的时间出去搞户外活动，于是众多电子游戏相应而出，成为大家的娱乐节目。因此设计了这个两人的乒乓球游戏。而电子信息类产品的开发明显地出现了两个特点：一是开发产品的复杂程度加深；二是开发产品的上市时限紧迫。而伴随着如上两个特点的产生，相应的出现了设计上的两个问题。其一，在电子系统日趋数字化、复杂化和大规模集成化的今天，电子厂商们越加迫切地追求电子产品的高功能、优品质、低成本、微功耗和微小封装尺寸，从而使得电子设计日趋复杂。那么如何去完成这些高复杂度的电子设计呢?其二，电子产品设计周期短和上市快是电子厂商们坚持不懈的追求，那么面对日趋复杂的设计，又如何能够缩短开发时间呢？解决以上两个问题的唯一途径是电子设计自动化（EDA）,即用计算机帮助设计人员完成繁琐的设计工作。

课程设计（论文） 课程名称：数字电子技术基础 题目：基于Multisim的乒乓球游戏机控制电路设计院（系）： 专业班级： 姓名： 学号： 指导教师：

任务书 设计题目：基于Multisim乒乓球游戏机的控制设计电路 课题目的： 该乒乓球游戏机电路主要由3块组成：球台驱动电路，控制电路和计分电路组成。其中球台电路主要实现游戏者击球完毕后球的左右移动显示位置功能；控制电路实现游戏者A和B击球，裁判对系统初始化的功能；计分电路具有当A 或B击球有效时加分和当游戏者的分数累计超过10时报警通知裁判对系统初始化以便重新开始比赛计分功能。 课题主要内容与要求： 内容：本课题设计一个以8个二极管的依次被点亮代表球的移动位置双向选择开关J2，J3控制发球，击球信号，在Multisim软件上测试结果。 要求：1、熟悉Multisim软件 2、用8个发光二极管表示球，用俩个按钮分别表示AB俩个球员的球拍； 3、A,B各有一个数码管计分。 4、裁判有一个按钮，用来对系统初始化，每次得分后按下一次。

摘要 乒乓球游戏机通过十分巧妙地设计采用数字芯片实现乒乓球左右移动，选手击球得分，累计得分超10报警灯功能。该设计三个双向开关J1，J2，J3分别作为裁判和游戏者A,B，且选手可以译码显示器上直接读出自己的得分，具有操作简单，结构清晰的优点。 对与模电课题的研究离不开电路图，不过现在都在实行电子化，所以需要借助电子产品。Multisim软件就是一款画电路图的电子软件，在此对不太熟悉或未接触过Multisim软件的朋友简短的介绍下： Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。同时具备可以根据自己的需求制造出真正属于自己的仪器；所有的虚拟信号都可以通过计算机输出到实际的硬件电路上；所有硬件电路产生的结果都可以输回到计算机中进行处理和分析等特点。该乒乓球游戏机电路主要有3块电路：台球驱动电路，控制电路和计分电路组成。其中台球驱动电路主要实现游戏者击球完毕后球的左右移动显示位置功能；控制电路实现游戏者A和B击球，裁判对系统初始化的功能；积分电路具有当A和B击球有效时加分和当游戏者的分数累计超过10分时报警通知裁判对系统进行初始化以便重新开始比赛积分的功能。 关键词：游戏机控制电路系统初始化

目录 1 引言 0 1.1设计背景 0 1.2VHDL简介 0 1.3Q UARTUSⅡ简介 (1) 2 乒乓球比赛游戏机的设计 (1) 2.1系统设计要求 (1) 2.2设计思路 (2) 3 乒乓球比赛游戏机的实现 (4) 3.1乒乓球比赛游戏机的顶层原理图 (4) 3.2系统各功能模块的实现 (5) 3.2.1 比赛控制模块 (5) 3.2.2 记分模块 (5) 3.2.3 数码管显示模块 (6) 4 各个模块的仿真以及系统仿真、分析 (7) 4.1比赛控制模块仿真波形 (7) 4.2记分模块仿真波形图 (8) 4.3管脚锁定 (9) 4.4系统的波形仿真 (9) 4.5显示结果的几种情况 (12) 5 总结 (13) 5.1设计制作过程中遇到的问题及解决方案 (13) 5.2本设计有以下几个可以改进的地方 (13) 参考文献................................................................................................................... 错误!未定义书签。附录 (13) 游戏控制模块的VHDL程序 (13) 记分模块的VHDL程序 (16) 动态扫描模块的VHDL程序 (17) 译码器模块的VHDL程序 (18)

1 引言 1.1 设计背景 1.2 VHDL简介 硬件描述语言已经有几十年的发展历史，并且在系统的仿真、验证和设计、综合等方面得到成功的应用。目前常用的硬件描述语言有VHDL、Verilog HDL、ABEL等[2][3][4]。VHDL则起源于20世纪70年代末和80年代初，美国国防部提出的VHSIC计划，目标是为下一代集成电路的生产、实践阶段性的工艺极限和完成10万门级以上的电路设计而建立一种新的描述方法[5]。VHDL的英文全称为Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language,是IEEE 标准化的硬件描述语言，并且已经成为系统描述的国际公认标准，得到众多EDA 公司的支持。 VHDL具有很多的优点使它能够被大多数人认可，被广泛应用在逻辑电路的设计方面，并且成为了标准化的硬件描述语言，其优点如下： (1)功能强大和设计灵活。一个简洁的使用VHDL语言编写的程序就可以描述一个复杂的逻辑电路，因为VHDL拥有强大的语言结构[6]。VHDL多层次的设计描述功能可以有效地控制设计的实现，支持设计库和可重复使用的元件生成，还支持多种设计方式，如层次化设计、模块化设计和同步、异步和随机电路设计。 (2)与具体器件无关。用VHDL设计硬件电路时不用先确定设计要用到哪种器件，也不用特别熟悉器件的内部结构，这样可以使设计人员专注于进行系统设计。设计完成后，可以根据消耗的资源选择合适的器件，而不造成资源的浪费。 (3)很强的移植能力。VHDL由很多不同的工具支持，同一个设计的程序可以在包括综合工具、仿真工具、系统平台等工具中使用。 (4)强大的硬件描述能力。VHDL可以描述系统级电路和门级电路，而且描述方式多样，可以采用行为描述、寄存器传输描述或者结构描述，也可以用其混合描述方式。同时，VHDL可以准确地建立硬件电路模型，因为它支持惯性延迟和

EDA课程设计一乒乓球游戏机

EDA技术课程设计课题：乒乓球比赛游戏机 系别：电气与电子工程系 专业: _______ 姓名: __________________________ 学号: __________________________ 指导教师: _______________________

河南城班学院 2012年6月日 成绩评定? 一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。

录 一、设计目的 (2) 二、设计要求 (6) 三、总体设计方案要求 (4) 1、设计的总体原理 (4) 2、设计内容 (6) 四、EDA设计与仿真 (6) 1、系统程序设计 (6) 2、系统程序各功能介绍 (12) 3、仿真结果及数据分析 (13) 五、硬件实现 (14) 1、硬件实现步骤 (14) 2、硬件实现结果 (66) 六、设计总结 (20) 七、参考文献 (21) 八、设计生成的电路总图 (21)

一、设计目的 通过对FPGA （现场可编程门阵列）芯片的设计实践，使学生掌握一般的PLD （可编程逻辑器件）的设计过程、设计要求、设计内容、设计方法，能根据用户的要求及工艺需要进行电子芯片设计并制定有关技术文件。培养学生综合运用已学知识解决实 际工程技术问题的能力、査阅图书资料和各种工具书的能力、工程绘图能力、撰写技术 报告和编制技术资料的能力，受到一次电子设计自动化方面的基本训练。 培养学生利用EDA技术知识，解决电子设计自动化中常见实际问题的能力, 使学生积累实际EDA编程。通过本课程设计的学习，学生将复习所学的专业知识，使课堂学习的理论知识应用于实践，通过本课程设计的实践使学生具有一定的实践操作能力。 二、设计要求 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。

电子技术乒乓球比赛游戏机课程设计

1绪论 1.1选题背景 1.1.1 课题目的及意义 本次课程设计的内容是独立完成一个乒乓球比赛游戏机的设计, 采用EWB电路仿真设计软件完成乒乓球比赛游戏机电路的设计及仿真调试, 在微机上仿真实现乒乓球比赛游戏机的设计。经过这次课程设计让我们了解和熟悉了乒乓球游戏机的原理和Multisim仿真设计软件的操作, 也让我们加深了解了对双向移位寄存器、双D触发器及、加法器及逻辑门电路的一些实际用途, 并将理论与实践相结合。 1.1.2 课题的内容和要求 独立完成一个乒乓球比赛游戏机的设计, 采用EWB电路仿真设计软件完成乒乓球比赛游戏机电路的设计及仿真调试, 在微机上仿真实现乒乓球比赛游戏机的设计。 课程设计具体内容如下: 乒乓球比赛是由甲乙双方参赛, 加上 二极管

设计要求: 1、基本部分 (1) 至少用8个LED排成直线, 以中点为界, 两边各代表参赛双方的位置, 其中一个点亮的LED( 乒乓球) 依次从左到右, 或从由到左移动, ”球”的移动速度能由时钟电路调节。 (2) 当球( 被点亮的那只LED) 移动到某方的最后一位时, 参赛者应该果断按下自己的按扭使”球”转向, 即表示启动球拍击中, 若行动迟缓或超前, 表示未击中或违规, 则对方得一分。 (3) 设计自动记分电路, 甲乙双方各用一位数码管显示得分, 每记满9分为一局。 2、发挥部分(选做) (1) 甲乙双方各设一个发光二极管表示拥有发球权, 每得5分自动交换发球权, 拥有发球权的一方发球才能有效。 (2) 发球次数能由一位数码管显示。 (3) 一方得分, 电路自动响铃3秒, 此期间发球无效, 等铃声停止后方可比赛。 课题任务要求 1、画出总体设计框图, 以说明乒乓球比赛游戏机由哪些相对独立

目录 1 设计目的 (1) 2 设计要求和任务 (1) 2.1设计任务 (1) 2.2设计要求 (1) 3 总体设计思路及原理描述 (1) 4 分层次方案设计及代码描述 (2) 4.1控制模块的设计 (2) 4.1.1 cornal模块分析 (2) 4.1.2 cornal模块VHDL程序描述 (3) 4.2送数据模块的设计 (7) 4.2.1 ch41a模块分析 (7) 4.2.2 ch41a模块VHDL程序描述 (7) 4.3产生数码管片选信号模块的设计 (8) 4.3.1 sel模块分析 (8) 4.3.2 sel模块VHDL程序描述 (9) 4.4 七段译码器模块的设计 (10) 4.4.1 disp模块分析 (10) 4.4.2 disp模块VHDL程序描述 (10) 4.5 顶层原理图设计 (11) 5 各模块的时序仿真图 (12) 6 总结 (14) 7 参考文献 (14)

乒乓游戏机 1 设计目的 掌握熟悉的使用Quartus II 9.1软件的原理图绘制，程序的编写，编译以及仿真。体会使用EDA综合过程中电路设计方法和设计思路的不同。掌握使用EDA工具设计乒乓游戏机的的设计思路和设计方法。 2 设计要求和任务 2.1设计任务 设计一个乒乓球游戏机，该机模拟乒乓球比赛的基本过程和规则，并能自动裁判和几分。 2.2设计要求 （1）甲乙双方各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，球移动的速度为0.1-0.5秒移动一位。 （3）11分为一局，甲乙双方都应设置各自的几分牌，任何一方先记满11分，该方胜出。当记分牌清零后，重新开始。 3 总体设计思路及原理描述 由乒乓游戏机功能，用原理图作为顶层模块，再将底层划分成四个小模块来实现：（1）cornal模块：整个程序的核心，它实现了整个系统的全部逻辑功能； （2）ch41a模块：在数码的片选信号时，送出相应的数据； （3）sel模块：产生数码管的片选信号； （4）disp模块：7段译码器。

长沙学院EDA课程设计说明书 题目乒乓球游戏电路设计 系 (部) 专业(班级) 姓名 学号 指导教师 起止日期

2008电子信息工程专业课程设计任务书 系（部）：电子与通信工程系专业：电子信息工程学生姓名王志福指导教师 谢明华、马凌云、刘辉、龙英课题名称乒乓球游戏电路设计 设 计要求及设计参数 设计一个乒乓球游戏电路，在游戏中，分A方及B 方，以8位LED灯指示乒乓球的行进路径；允许一个LED灯亮，亮的时间为0.5秒，表示乒乓球所在位置，A、B方各持一按键进行接发球操作，当乒乓球移动到最靠近己端，即最靠近己方的数码管发光期间，及时按下了按键，则接发球成功，提前按下或按下不及时则接、发球失败，对方得1分。系统复位时，A方发球；比赛采用得分方发球规则；要求使用数码管显示比赛双方的代号及得分，如A28－B9表示A得分为28分，B得分9分。比赛采用21分制。比赛结束时8位LED灯同时闪烁5秒。 设计工作量两周：1、查找资料，根据要求的格式并结合所查资料写出理论设计方案的全过程，实验操作的步骤、数据以及结论。 2、学习使用Quartus II软件，利用Quartus II设计并进行仿真。 3、将程序下载到实验箱，进行实际运行修正。 进度安排 起止日期工作内容备注6月7日—6月10日 理论设计：网络、图书馆查找资料 软件应用：学习Quartus II软件的操作并完成 电路设计并进行仿真。 6月14日—6月15日将完成的程序下载至实验箱，进行实物运行。 6月16日准备资料，完成课程设计答辩 6月17日整理书面材料，完成课程设计说明书

主 要参考资料 参考文献 [1] 周润景 图雅 张丽敏 ．基于Quartus Ⅱ的FPGA/CPLD 数字系统设计实例．北京：电子工业出版社，2007 [2] 杜建国．V erilog HDL 硬件描述语言．北京：国防工业出版社，2004 [3] 林灶生 ．V erilog FPGA 芯片设计．北京：北京航空航天大学出版社，2006 指导教师签名 年 月 日 系（部）主管领导意见 年 月 日 答辩评委老师 年 月 日 教研室 意见 年 月 日

现代电子与系统设计总结报告 项目名称：乒乓球比赛游戏机 班级：物科院1005 姓名：周** 沈** 学号：071005** 071005** 指导老师：倪** 提交日期：2012/12/23

封面 (1) 一、设计要求 (3) 二、设计的具体实现 (3) 1、系统框图 (3) 2、甲乙方得分显示模块 (4) 3、加减计数模块 (6) 4、译码模块 (8) 5、控制模块 (9) 6、核心问题 (12)

三、结果分析 (15) 四、附件 (16) 1、完整电路图 (16) 2、各个自制元件的VHDL程序 (16) 一、设计要求 设计一个乒乓球比赛游戏机 （1）设计一个由甲乙双方参加，有裁判的三人乒乓球游戏机； （2）用8个（或更多个）LED排成一条直线，以中点为界，两边各代表参赛双方的位置，期中一只点亮的LED指示球的当前位置，点亮的LED依次从左到右，或从右到左，其移动的速度应能调节； （3）当“球”（点亮的那支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，球掉出桌外，则对方得一分； （4）设计自动计分电路，甲乙双方各用两位数码管进行计分显示，每记满11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2次自动交换发球权，拥有发球权的一方发球才有效；

（6）其他。 二、设计的具体实现 1、系统框图 此系统框图分为控制模块，加/减计数模块，译码显示模块和甲乙方得分显示模块。 2、甲乙方得分显示模块 甲乙双方各用两位数码管进行计分显示，通过控制模块加以控制。 甲乙得分的计数： 图形： VHDL语言： LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all;

目录 1 引言 (1) 1.1设计背景 (1) 1.2VHDL简介 (1) 1.3Q UARTUSⅡ简介 (3) 2 乒乓球比赛游戏机的设计 (3) 2.1系统设计要求 (3) 2.2设计思路 (4) 3 乒乓球比赛游戏机的实现 (6) 3.1乒乓球比赛游戏机的顶层原理图 (6) 3.2系统各功能模块的实现 (6) 3.2.1 比赛控制模块 (6) 3.2.2 记分模块 (7) 3.2.3 数码管显示模块 (8) 4 各个模块的仿真以及系统仿真、分析 (9) 4.1比赛控制模块仿真波形 (9) 4.2记分模块仿真波形图 (9) 4.3管脚锁定 (10) 4.4系统的波形仿真 (11) 4.5显示结果的几种情况 (14) 5 总结 (15) 5.1设计制作过程中遇到的问题及解决方案 (15) 5.2本设计有以下几个可以改进的地方 (15) 参考文献 (16) 附录 (17) 游戏控制模块的VHDL程序 (17) 记分模块的VHDL程序 (19) 动态扫描模块的VHDL程序 (20) 译码器模块的VHDL程序 (21)

1 引言 1.1 设计背景 1.2 VHDL简介 硬件描述语言已经有几十年的发展历史，并且在系统的仿真、验证和设计、综合等方面得到成功的应用。目前常用的硬件描述语言有VHDL、Verilog HDL、ABEL等[2][3][4]。VHDL则起源于20世纪70年代末和80年代初，美国国防部提出的VHSIC计划，目标是为下一代集成电路的生产、实践阶段性的工艺极限和完成10万门级以上的电路设计而建立一种新的描述方法[5]。VHDL的英文全称为Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language,是IEEE 标准化的硬件描述语言，并且已经成为系统描述的国际公认标准，得到众多EDA 公司的支持。 VHDL具有很多的优点使它能够被大多数人认可，被广泛应用在逻辑电路的设计方面，并且成为了标准化的硬件描述语言，其优点如下： (1)功能强大和设计灵活。一个简洁的使用VHDL语言编写的程序就可以描述一个复杂的逻辑电路，因为VHDL拥有强大的语言结构[6]。VHDL多层次的设计描述功能可以有效地控制设计的实现，支持设计库和可重复使用的元件生成，还支持多种设计方式，如层次化设计、模块化设计和同步、异步和随机电路设计。 (2)与具体器件无关。用VHDL设计硬件电路时不用先确定设计要用到哪种器件，也不用特别熟悉器件的内部结构，这样可以使设计人员专注于进行系统设计。设计完成后，可以根据消耗的资源选择合适的器件，而不造成资源的浪费。 (3)很强的移植能力。VHDL由很多不同的工具支持，同一个设计的程序可以在包括综合工具、仿真工具、系统平台等工具中使用。 (4)强大的硬件描述能力。VHDL可以描述系统级电路和门级电路，而且描述方式多样，可以采用行为描述、寄存器传输描述或者结构描述，也可以用其混合描述方式。同时，VHDL可以准确地建立硬件电路模型，因为它支持惯性延迟和

《数字电子技术基础》课程设计说明书题目：乒乓球游戏机 学生姓名： 学号： 院（系）：理学院 专业：信息与计算科学 指导教师：陈敏歌 2012 年 5 月 19 日

目录 1﹑设计题目 (1) 2、设计任务 (1) 2.1选题意义 (1) 2.2设计目标 (1) 2.3设计要求 (1) 3、程序设计与实现 (1) 3.1电路结构 (1) 3.2球台电路设计 (2) 3.3驱动控制电路设计 (3) 3.4计分电路设计 (4) 3.5总电路的设计 (5) 4、设计难点与解决方法 (6) 5、设计不足之处 (6) 6、收获与体会 (7) 文献参考 (8) 附录1：元器件清单﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍9

1.设计题目 乒乓球游戏机 2.设计任务 2.1选题背景 乒乓球游戏机通过十分巧妙的设计采用数字芯片实现乒乓球左右移动、选手击球、得分、累计得分超10报警等功能。该设计三个双向开关J1、J2、J3分别作为裁判和游戏者A、B，且选手可以从译码显示器上直接读出自己的得分，具有操作简单、结构清晰的优点。 2.2设计目标 该乒乓球游戏机电路主要有3块电路：球台驱动电路、控制电路和计分电路组成。其中球台驱动电路主要实现游戏者击球完毕后球的左右移动显示位置功能；控制电路实现游戏者A和B击球、裁判对系统初始化的功能；积分电路具有当A或B击球有效时加分和当游戏者的分数累计超过10分时报警通知裁判对系统进行初始化以便重新开始比赛计分的功能。 2.3设计要求 1）.用8个发光二极管表示球，用两个按钮分别表示AB两个球员的球拍； 2）.一方发球后，球一固定的速度向另一方运动（发光二极管依次点亮），当球达到最后一个二极管时，对方击球（按下按钮）球向相反的反方向运动，在其他时候击球视为犯规，给对方加1分；都犯规双方各加1分； 3）.A、B各有一个数码管计分； 4）.裁判有一个按钮，用来对系统初始化，每次得分后按下一次。 3.电路设计与实现 3.1电路结构 根据设计要求，该电路须设计3块短路完成球台驱动、控制和计分功能。当裁判按下启动按钮时，游戏机电路开始运作。系统以CP信号作为球台驱动电路和计数器计分的时钟信号，以8个二极管的依次被点亮代表球的移动位置，双向选择开关J2、J3控制发球、击球信号。电路设计原理图如下图1：

数字系统与逻辑设计 综合实验 ——10秒倒计时+简易乒乓球游戏机

设计课题的任务要求 课题任务： 1．设计实现一个10 秒倒计时电路，使用8×8 点阵显示计时结果。 2．自拟功能：简易乒乓球游戏机，倒计时至0 后开始执行该功能。 两人乒乓游戏机是以8个发光二极管代表乒乓球台，中间两个发光管兼作球网，用发光管按一定的方向依次闪亮来表示球的运动。在游戏机两侧各设一个发球/击球开关，当甲方发球时，靠近甲方的第一个发光管亮，然后依次点亮第二个……球向乙方移动，球过网后到达设计者的规定的球位乙方即可击球，若乙方提前击球或未击到球，则甲方得分。然后重新发球进行比赛，直到某一方记分达到规定分，比赛结束。 1.以8个发光二极管代表乒乓球台，中间两个是球网，乒乓球的位置和移动方向由灯亮及依次点亮的方向决定； 2.球移动的速度0.5s； 3.用4个数码管分别显示双方的得分； 4.发3个球后换发球，最边上的发光二极管亮表示发球方； 5.设置复位键，按下后比分清零，重新10秒倒计时，双方重新开始比赛； 6.当某一方比分达到11分时，比赛结束。 设计思路及总体框图 总体电路外部框图: 总体电路外部接口说明： 框图中左边部分为输入信号，右边为输出信号。

输入信号中，clk 为全局时钟信号，由实验板的晶振产生，频率为1MHz ；h1、h2为双方的发球、击球按键，分别锁定到实验板的BTN4及BTN1上；reset 为全局复位，当reset 为高电平时，比分全部清零，重新倒计时，然后比赛重新开始，reset 锁定到BTN2上。 输出信号中，row[7..0]为点阵行选择信号，col[7..0]为列选择信号，table[7..0]控制7个发光二极管（表示球的移动）、catch[3..0] 为数码管选通信号，score[6..0] 控制七段数码管（用来显示比分）。 总体框图： 各模块间电路连接图： (详见电子版) 设计思路： 1. 考虑到系统的功能比较多且复杂，故采用分块设计的方式，先设计好底层各模块，再到顶层进行综合。根据功能，将系统分为六个底层模块： ①分频模块，将高频时钟(1Mhz)分频，输出两个低频时钟clk1（2hz ）和clk2（1hz ），供倒计时模块和乒乓球控制模块使用； ②10秒倒计时模块，从9秒开始倒计时，一直到0，利用逐列扫描的方式，对行像素分别编码，利用人眼视觉暂留效应，以1MHZ 的频率扫描列，点阵上就会出现稳定的数字。若按下”reset” 后,重新开始计时，然后开始兵乓球游戏。 球台控制 电路 倒计时 模块 分频 电路 时钟 输入 译码 显示

目录 一、基本设计要求 二、STC89C52芯片介绍 三、程序流程图 四、“乒乓球”比赛系统数码管部分 五、“乒乓球”比赛系统模拟“兵乓球”部分 六、“乒乓球”比赛系统控制开关部分 七、程序设计 八、参考文献

一、基本设计要求： 1、设计一个由甲、乙双方参赛。 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依此从左到右，或从右到左，其启动的方向可以由任意一方开始。 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。由失分的一方开球。 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，一局到的时候蜂鸣器响起，并显示局数之比。5、随时可以复位比赛，比赛的比分和状态可以复位。 摘要： 为了实现模拟乒乓球比赛的过程和规则，我们采用了STC89C52单片机来控制模拟，采用用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，用蜂鸣器来实现响铃，比赛双方用按钮开关来模拟启动球拍击球，用数码管来显示比赛分数，和局数之比。 关键词：AT89C51 LED 蜂鸣器。 二、芯片介绍 2.1、 89C52芯片介绍 STC89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。

STC89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash 存储单元。 STC89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，STC89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。 兼容MCS51指令系统· 8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM · 32个双向I/O口· 256x8bit内部RAM · 3个16位可编程定时/计数器中断· 时钟频率0-24MHz · 2个串行中断· 可编程UART串行通道 · 2个外部中断源· 共5个中断源 · 2个读写中断口线· 3级加密位 · 低功耗空闲和掉电模式· 软件设置睡眠和唤醒功能 STC89c52为40脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试