《基于FPGA的数字系统设计》项目设计文档 项目名称: 乒乓球比赛游戏机
姓 名： 院 系： 应用技术学院 专 业： 电子信息工程（应电应本） 学 号： 指导教师：
完成时间: 2012年 06月19日
基于FPGA的数字系统设计项目成绩评价表
设计题目 乒乓球比赛游戏机 设计一个乒乓球比赛游戏机，能模拟比赛的基本过程和规则并能自动裁判和记分，具体要求如下： （1）使用乒乓球游戏机的双方在不同位置发球或击球； （2）乒乓球的位置和移动方向由灯亮和依次亮的方向决定。使用者根据球的位置发出相应的动作； （3）比赛用11分为一局来进行，双方设置各自的记分牌，任意一方先记满11分就获胜此局。当记分牌清零后，开始新的一局比赛； （4）比赛结束后音乐自动响起。 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依次从左到右，或从右到左，其移动的速度应能调节。 “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纽开关，即表示启动球拍击球，若击中，则球向相反方向运动；若未中，球掉出桌外，则对方得一分。 设置自动记分电路，甲乙双方各用两位数码管进行记分显示，每计满11分为1局。 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。 设计要求 设计过程 评价项目 工作量、工作态度和出勤率 指 标 按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。 项目设计系统架构合理，设计过程简练正确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。 工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。 能正确回答指导教师所提出的问题。 满分 30 评分 项目设计成绩评价 课程设计质量 40 创新 答辩 15 15 综合成绩等级 指导教师： 年 月 日
目 录
1 项目名称、内容与要求 ???????????????04页 1.1 设计内容???????????????????04页 1.2 具体要求???????????????????04页
2 系统整体架构（Architecture Description） ?????04页 2.1 设计思路???????????????????04页 2.2 系统原理（包含：框图等阐述与设计说明等内容）?04页
3 系统设计 (含HDL或原理图输入设计)?????????05页 3.1 HDL 代码???????????????????05页 3.2 系统整体电路图（或RTL级电路图）???????12页
4 系统仿真（Simulation Waveform）??????????13页
5 FPGA实现（FPGA Implementation） ?????????14页
6 总结（Closing）??????????????????16页
参考书目（Reference）：????????????????16页
一、项目名称、内容与要求
1.1项目名称
乒乓球比赛游戏机 1.2设计内容
设计一个由甲乙双方参赛，二人乒乓球游戏机。
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依次从左到右，或从右到左，其移动的速度应能调节。
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纽开关，即表示启动球拍击球，若击中，则球向相反方向运动；若未中，球掉出桌外，则对方得一分。
设置自动记分电路，甲乙双方各用两位数码管进行记分显示，每计满11分为1局。 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。 1.3具体要求
（1）使用乒乓球游戏机的双方在不同位置发球或击球。
（2）乒乓球的位置和移动方向由灯亮和依次亮的方向决定。使用者根据球的位置发出相应的动作。
（3）比赛用11分为一局来进行，双方设置各自的记分牌，任意一方先记满21分就获胜此局。当记分牌清零后，开始新的一局比赛。 （4）比赛结束后音乐自动响起。
二、系统整体架构（Architecture Description）
2.1设计思路
根据系统设计的要求，乒乓球比赛游戏机的电路原理框图如下：
三、系统设计 (含HDL或原理图输入设计)
3.1 VHDL 代码 比赛模块 library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_arith.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all; --引用必要的库函数和包集合 entity compete is --实体名为pingpong port(reset:in std_logic; clk_1:in std_logic; startbutton:in std_logic; --开始游戏输入端口 serve:in std_logic_vector(1 downto 0); --发球输入端口 hit1,hit2，hit11，hit22:in std_logic; --甲和乙的击球输入端口 light:out std_logic_vector(1 to 8);
sound:out std_logic;--控制8个发光二极管的输出端口 music_begin:out std_logic;--控制音乐开始的输出端口 counta,countb，countc,countd,counte,countf:out std_logic_vector(3 downto 0)); --2个用于控制4个7段译码器的输出端口 end compete;
architecture one of compete is
type pingpong is (waitserve,light1on,ballmoveto2,allow2hit, light8on,ballmoveto1,allow1hit);
---设置7个状态，为枚举数据类型，记为pingpong signal state:pingpong;
signal i:integer range 0 to 8;
signal count1,count2,count3,count4,count5,count6:std_logic_vector(3 downto 0):=\ ---内部计数器，是4位二进制变量 begin
process(clk_1) begin if(clk_1'event and clk_1='1') then if count1=1 and count5=1 or count2=1 and count6=1 then music_begin<='1'; end if; if(reset='1')then music_begin<='0'; end if; end if; end process;
process(clk_1) --状态机进程 --clk_1作为敏感信号触发进程 begin --进程开始 if reset='1' then --异步置位