基于FPGA的乒乓球游戏机设计.

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：电子信息工程长沙学院课程设计鉴定表目录摘要：............................................................................................................................................................ - 6 - 1．设计要求.................................................................................................................................................. - 6 - 2.设计方案...................................................................................................................................................... - 6 -2.1乒乓球游戏机系统组成................................................................................................................... - 6 -2.2 功能模块设计.................................................................................................................................. - 6 -2.2.1 分频模块.............................................................................................................................. - 6 -2.2.2 按键消抖模块...................................................................................................................... - 7 -2.2.3 比赛规则控制（含发球控制器、乒乓球控制器、计分器） .......................................... - 9 -2.3顶层原理图...................................................................................................................................... - 11 -2.4 波形仿真........................................................................................................................................ - 11 -3.心得体会.................................................................................................................................................... - 12 -4.参考文献.................................................................................................................................................... - 12 -乒乓球游戏电路设计摘要：本设计使用FPGA 芯片来模拟实际的乒乓球游戏。

题目基于FPGA乒乓球游戏机Verilog设计学院通信工程专业班级通信081班学生姓名大彬哥指导教师大力会2013年6月12日摘要本文使用FPGA 芯片来模拟实际的乒乓球游戏。

本设计是基于Altera 公司的FPGA Cyclone II 芯片EP2C5T144C8 的基础上实现，运用Verilog HDL 语言编程，在Quartus II 软件上进行编译、仿真，最终在开发板上成功实现下载和调试关键词：编译仿真AbstractThis paper uses the FPGA chip to simulate the actual table tennis game. The design is based on Altera company Implementation of FPGA Cyclone based on II chip EP2C5T144C8, using Verilog HDL programming language, compile, simulation in Quartus IIsoftware, finally successfully in the development board download and debugKeywords: Compile；Simulation目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2Verilog 语言介绍 (1)1.2.1 Verilog 语言的用途 (2)1.2.2 Verilog 的历史 (2)1.2.3 Verilog 模块 (2)1.3 本文研究的意义 (3)第2章Verilog的基本理论 (4)2.1 Verilog模块的定义 (4)2.2Verilog模块的组成 (4)2.3 EP2C5T144C8芯片简介 (5)2.3.1 EP2C8开发板功能 (5)2.3.2开发板功能描述 (6)2.3.3EP2C5T144C8芯片的引脚图 (6)2.4 Verilog硬件描述语言的主要能力 (6)第3章乒乓球游戏机的软件设计 (8)3.1 乒乓球游戏机系统组成 (8)3.1.2功能模块设计 (8)3.2 发球权控制器 (9)3.3乒乓球位置控制 (10)3.3.1基于FPGA乒乓球比赛游戏机顶层原理图 (12)结论 (13)参考文献 (14)附录 (15)第1章绪论1.1 概述随着低复杂度FPGA器件成本的不断下降，具有灵活性和及时面市优势的FPGA与ASIC相比更有竞争性，在数字消费市场上的应用也急剧增加。

江西省2011.5月年大生电子设计自选赛参赛作品参赛题目：乒乓球游戏机参赛者：二〇一一年五月目录乒乓球游戏机 .......................................................................................................... - 1 -摘要 ..................................................................................................................................... - 1 - 关键字 ................................................................................................................................. - 1 - 一PWM波形形成 ............................................................................................... - 2 -1. FPGA简介...................................................................................................................... - 2 -2. 脉宽调制（PWM）原理及本赛题要求的实现 .......................................................... - 2 -3. PWM形成方法： .......................................................................................................... - 3 -4. 方案选择......................................................................................................................... - 3 -二、滤波电路 .......................................................................................................... - 3 -1. 无源滤波器简介............................................................................................................. - 3 -2. 方案选择......................................................................................................................... - 3 -3. 作用及效果..................................................................................................................... - 4 -4. 电路原理图及分析......................................................................................................... - 4 - 三LM324运放电路及分析................................................................................... - 4 -1. LM324简介 .................................................................................................................... - 4 -2. 原理分析......................................................................................................................... - 5 - 四程序设计 ............................................................................................................ - 5 -1. 程序设计思路................................................................................................................. - 5 -2. 程序流程图..................................................................................................................... - 6 - 五调试方法与测试结果 ...................................................................................... - 11 -1. 调试设备与工具........................................................................................................... - 11 -2. 调试方法....................................................................................................................... - 11 -3. 输出波形....................................................................................................................... - 11 - 六结论 .................................................................................................................. - 12 -附录 ........................................................................................................................ - 12 -1.部分程序清单............................................................................................................ - 12 - 参考文献 ................................................................................................................ - 14 -乒乓球游戏机摘要本设计以FPGA为中心，实现在示波器上模拟乒乓球游戏。

基于FPGA的乒乓球游戏机设计摘要Verilog是甚高速集成电路硬件描述语言。

目前，verilog已成为许多设计自动化工具普遍采用的标准化硬件描述语言。

verilog语言功能性强，覆盖面广，灵活性高，具有很好的实用性。

本文设计一个基于verilog的乒乓游戏机，乒乓游戏机由状态机、记分器、译码显示器与按键去抖等部分所组成。

通过对各部分编写verilog程序，然后进行编译、仿真、逻辑综合、逻辑适配，最后进行编程下载，并且通过EDA实验箱的验证，实现乒乓游戏机的基本功能。

关键词：verilog；EDA；乒乓游戏机AbstractVERILOG is high speed IC hardware describe language.VERILOG already becomes the language of normalizing hardware describe that a lot of design automation implement adopts commonly at present.The VERILOG language function is strong.The face covering is broad,flexibility high and have the very good pragmatism.One main body of the book is designed waits for what part group is accomplished owing to that VERILOG table tennis game machine,table tennis game machine go to tremble from state machine,marker,decoding display and button.By compiling and composing VERILOG procedure to every part,then compiling, simulate,logic synthesis,logic fitting.Carry out programming time be loaded with finally.Then verification and by GW48type EDA experiment box,realize table tennis game machine’s fundamental function.Key words:VERILOG：EDA;Table tennis game machine目录1绪论 (1)1.1课题的背景和意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3本论文的主要内容 (2)2Quartus II与Modelsim软件简介 (3)2.1Quartus II简介 (3)2.2Modelsim简介 (4)3方案选择与系统总体设计 (6)3.1整体方案的选择 (6)3.1.1设计任务与要求 (6)3.1.2设计的原理和方法 (7)3.1.3芯片的选择 (8)3.2系统总体设计 (8)3.2.1乒乓游戏机的组成示意图 (8)3.2.2本系统的逻辑分框图 (9)4系统各部分电路的详细设计 (10)4.1七段数码管显示译码电路 (10)4.2按键去抖电路 (11)4.3状态机设计 (11)4.3.1状态机的6种状态及状态转移 (11)4.3.2状态机/球台控制电路 (13)4.4记分器设计 (15)5系统的整体综合与仿真 (16)5.1顶层文件设计 (16)5.2系统程序框图： (17)5.3整个系统的综合与仿真 (18)5.3.1电路符号 (18)5.3.2系统仿真 (18)6系统的运行与仿真过程 (20)6.1系统程序的编译 (20)6.2系统的仿真 (22)结论 (24)谢辞 (25)参考文献 (26)附录 (27)1绪论1.1课题的背景和意义随着人们的物质生活越来越好了，人们开始对娱乐生活有了新的要求，特别是进入新世纪以来各种电子产品的不断出现，更是促进了我国电子行业的发展，为此，能够推出一款新的游戏产品是非常有前景的，本设计正是考虑了当前的社会现状，想设计出一款“乒乓球”游戏机，以往可能有过这方面的设计出现过，但是那些大多数都是采用的单片机等来实现的，本设计将采用最新的FPGA技术对“乒乓球”游戏机进行实现。

FPGA设计实践简易乒乓游戏机（精选五篇）第一篇：FPGA设计实践简易乒乓游戏机课程设计报告课程设计名称：FPGA设计实践设计课题名称：简易乒乓游戏机成绩简易乒乓游戏机设计报告一、设计目的：本课程的授课对象是电子科学与技术专业本科生，是电子类专业的一门重要的实践课程，是理论与实践相结合的重要环节。

本课程有助于培养学生的数字电路设计方法、掌握模块划分、工程设计思想与电路调试能力，为以后从事各种电路设计、制作与调试工作打下坚实的基础。

简易乒乓游戏机的实验目的：1.熟练掌握VHDL 语言和QuartusII 软件的使用；2.理解状态机的工作原理和设计方法；3.掌握利用EDA 工具进行自顶向下的电子系统设计方法；二、实验器材和工具软件：QUARTUS II。

三、设计内容：本课程要求学生以FPGA技术基础，以VHDL为语言，以QUARTUS II为工具，设计一个乒乓球游戏机。

四、设计具体步骤：乒乓球游戏机是一个经典的数字逻辑综合设计的题目，本题目中输入输出的信号较多，控制比较复杂，可以采用自上而下的设计方法。

首先，整体上设计本题目。

在理解题目的基础上，用图示的方法直观描述乒乓游戏机的外观和构成，明确所需要的硬件以及特点。

例乒乓游戏机的组成两人乒乓游戏机是用8个发光二极管代表乒乓球台，中间2发光二极管兼作球网，用点亮的发光二极管按一定的方向移动来表示球的运动。

在游戏机的两侧各设置两个开关，一个是发球开关发A发fB;另一个是击球开关jA,jB。

甲、乙二人按乒乓球比赛规则来操作开关。

当甲方按动发球开关fA时,靠近甲方的第1个发光二极管亮，然后发光二极管的甲向乙依次点亮，代表乒乓球的移动。

当球过网后按设计者规定的球位，乙方就可击球。

若乙方提前击球或没击着球，则判乙方失分，甲方的记分牌自动加分。

然后重新发球，比赛继续进行。

比赛一直要进行到一方记分牌达到11分，该局结束。

（3）完成各模块的代码编写：[1]分频模块，用与生成2HZ的技术频率library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity clk_2 is port(clkin :in std_logic;clkout:out std_logic);end clk_2;architecture behave_clk_2 of clk_2 is constant N: Integer:=12499999;signal Counter:Integer RANGE 0 TO N;signal Clk: Std_Logic;begin process(clkin)begin if rising_edge(clkin)then if Counter=N then Counter<=0;Clk<=NOT Clk;else Counter<= Counter+1;end if;end if;end process;clkout<= Clk;end behave_clk_2 clk_2clkinclkoutinst7 [2]显示模块： library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity translate3to7 is port(datain:in std_logic_vector(2 downto 0);dataout:out std_logic_vector(6 downto 0));end translate3to7;architecture behave OF translate3to7 is begin with datain(2 downto 0)select dataout <= “1000000” when “000” ，“1111001” when “001” ，“0100100” when “010” ，“0110000” when “011” ，“0011001” when “100” ，“0010010” when “101” ，“0000010” when “110” ，“1111000” when “111”;end behave;translate3to7datain[2..0]dataout[6..0]inst4 library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity translate7to14 is port(data:in std_logic_vector(3 downto 0);outputH:out std_logic_vector(6 downto 0);outputL:out std_logic_vector(6 downto 0));end translate7to14;architecture behave_translate OF translate7to14 is begin with data(3 downto 0)select outputL <= “1000000” when “0000” ，“1111001” when “0001” ，“0100100” when “0010” ，“0110000” when “0011” ，“0011001” when “0100” ，“0010010” when “0101” ，“0000010” when “0110” ，“1111000” when “0111” ，“0000000” when “1000” ，“0010000” when “1001” ，“1000000” when “1010”，“1111001” when “1011”，“0100100” when “1100”，“0110000” when “1101”，“0011001” when “1110”，“0010010” when “1111”;wi th data(3 downto 0)select outputh <= “1000000” when “0000”，“1000000” when “0001”，“1000000” when “0010”，“1000000” when “0011”，“1000000” when “0100”，“1000000” when “0101”，“1000000” when “0110”，“1000000” when “0111”，“1000000” when “1000”，“1000000” when “1001”，“1111001” when “1010”，“1111001” when “1011”，“1111001” when “1100”，“1111001” when “1101”，“1111001” when “1110”，“1111001” when “1111”;end behave_translate;translate7to14data[3..0]outputH[6..0]outputL[6 ..0]inst23 library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity translate3to8 is port(datain:in std_logic_vector(2 downto 0);dataout:out std_logic_vector(7 downto 0));end translate3to8;architecture behave OF translate3to8 is begin when “000”=> dataout <=“11111110”;when “001”=> dataout <=“11111101”;when “010”=> dat aout<=“11111011”;when “011”=> dataout <=“11110111”;when “100”=> dataout <=“11101111”;when “101”=> dataout <=“11011111”;when “110”=> dataout <=“10111111”;when “111”=> dataout <=“01111111”;when others => dataout <=“11111111”;end behave;translate3to8datain[2..0]dataout0dataout1dataout2data out3dataout4dataout5dataout6dataout7inst26（4）各模块调试和波形（5）状态图：五、设计收获以及存在的问题：1在此次实验中要用到计数器编程中往往要学会引用变量，因为信号容易产生延迟。

基于FPGA的乒乓球游戏的设计与实现引言FPGA(FieldProgrammableGateArray)，现场可编程门阵列。

它是继PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的成果。

它作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

作为一种可编程器件，FPGA与传统的数字电路和门电路相比，它采用逻辑单元阵列的模式，内部包含有可配置逻辑模块、输出输入模块和内部连线三个部分。

通过硬件描述语言(如VHDL语言)完成的电路设计，可以通过综合与布局，快速烧录至FPGA芯片上进行测试。

SOPC(SystemOnProgrammableChip)，可编程片上系统。

它是用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，用于从事嵌入式系统的系统研究和电子测量处理等领域。

SOPC是一种特殊的嵌入式系统，它既是片上系统(SOC)，即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能，但它又不是简单的SOC，也是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁剪、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可编程的功能。

1乒乓球游戏玩法介绍将双通道示波器作为显示屏。

将两路信号输入示波器中，让示波器工作在X／Y模式。

单片机实验板上的两个按钮作为控制键分别用于左击球和右击球，当小球接近屏幕左边时按下左击球可将球击回右侧，右侧击球亦然。

小球可以按照一定的抛物线轨迹自动在屏幕上左右运动，连续按下两次击球键能够击出高抛球，使球飞行距离增高。

当球接触到屏幕边沿而未按下击球键则被判定为输球。

2实验器件CycloneIII(EP3C10E144C8)FPGA实验板，单片机P89V51实验板(含按键显示屏等)，电阻导线若干。

Altera公司生产的CycloneIIIFPGA芯片具有低功耗、低成本和高性能等特点。

其体系结构包括高达120K的垂直排列逻辑单元(LE)、以9-Kbit(M9K)模块构成的4Mbits嵌入式存储器、200个18x18的嵌入式乘法器。

课程报告设计课题: 乒乓球游戏的FPGA实现姓名: XXX 专业: 集成电路设计与集成系统学号: XXX 日期 20 年月日——20 年月日指导教师:目录1．设计的任务与要求 (1)2.方案论证与选择 (1)3.单元电路的设计和元器件的选择 (5)4.系统电路总图及原理 (10)5.经验体会 (10)参考文献 (11)附录A：系统电路原理图 (12)附录B：模块代码…………………………………………………………………乒乓球游戏的FPGA实现1. 设计的任务与要求设计一个基于FPGA的乒乓球游戏，学习使用FPGA器件完成具有工程背景的应用设计1.1设计指标ball 是模拟乒乓球行进路径的发光管亮灯控制模块，在游戏中，以一排发光管交替发光指示乒乓球的行进路径，其行进的速度可由输入的时钟信号clk 控制；board 是乒乓板接球控制模块，即当发光管亮到最后一个的瞬间，若检测到对应的表示球拍的键的信号，立即将“球”反向运行，如果此瞬间没有接到键信号，将给出出错鸣叫，同时为对方记1分，并将记分显示出来；cou4和cou10分别是失球计数器的高低位计数模块；mway是乒乓球行进方向控制模块，主要由发球键控制；sound是失球提示发声模块。

1.2 设计要求1.画出电路原理图（或仿真电路图）；2.开发板EP2C5T114C83. 编写设计报告，写出设计的全过程，附上有关资料和图纸(也可直接写在相关章节中)，有心得体会。

2.方案论证与选择总体方案选择实现形式有两种：一次编程成型或者是多模块拼接。

我选择的是多模块拼接而成，自己编程两个个主要模块：八位双向移位寄存器，计数器。

然后通过适当的门电路搭建目的电路。

此方案的好处在在于比较容易实现，修改比较简单，但是整体电路可能会比较繁杂，也容易出现漏洞，对编程的应用不多，更多在的在于电路的搭建。

…3. 单元电路的设计与元器件选择1、八位移位寄存器这个是整个电路的中心模块。

现实乒乓球的运动状态，同时通过这些状态，结合适当的门电路，产生其他的控制信号，如移动方向的信号，技术信号，代码为LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY SHERT ISPORT(CLK,LOAD,RL:IN STD_LOGIC;DIN:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);QB:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END SHERT;ARCHITECTURE behav OF SHERT ISBEGINPROCESS (CLK,LOAD,RL )VARIABLE REG8:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINIF CLK'EVENT AND CLK ='0' THENIF LOAD ='1' THEN REG8:=DIN;ELSE IF RL='1' THEN REG8(7 DOWNTO 1):=REG8(6 DOWNTO 0);REG8(0):='0';ELSE REG8(6 DOWNTO 0):=REG8(7 DOWNTO 1);REG8(7):='0';END IF;END IF;END IF;QB<=REG8(7 DOWNTO 0);END PROCESS;END behav;2、计数器这个模块主要用来记录得分的。

2010 Second Pacific-Asia Conference on Circuits， Communications and System (PACCS) Design ofVisual Based-FPG A P ing-pang Game withMulti-岛10delsGuoping Zhang1， Mande Xie21) F aculty ofInformatics & E lectronics， Z hejiang Sci-Tech University， Hangzhou， Z hejiang， 3100182) College of Computer & Information E ngineering， Z hejiang G ongshang University， Hangzhou， Z hejiang， 310018Abstract-With the continuous development of micro-electronic industry， FPGA is playing a more and more important role in the modern digital circuit design. From the simple interface circuit to the complex state machines， even the SOC， the importance of FPGA chips has not be ignored. This paper designs and implements a based-FPGA Ping-Pang game system with the T op-Down design method and EDA technologies. The game simulates the daily life ping-pang game and its rules. It uses the PS/2 keyboard to operate the game， uses the VGA monitor to display， and uses speakers as the audio output. It has two game modes: "Robot Mode" and "Double Mode". After the design and implement of system hardware and software are introduced in detail， some run examples are shown. These examples show our system can correctly run in "Robot Mode" and "Double Mode".Keywords-Wireless Sensor Networks， Code Dissemination， Security Authentication， Repr吨ramming.基于FPGA的多模式可视化乒乓游戏设计张国萍l谢满德21)浙江理工大学信息电子学院，杭州，浙江，3100182)浙江工商大学计算机与信息工程学院，浙江杭州310018摘要随着微电子工业的不断发展，FPGA在现代数字电路设计中发挥着越来越重要的作用。

fpga乒乓球课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生理解FPGA的基本原理和功能，掌握FPGA在数字系统设计中的应用。

2. 学生了解乒乓球游戏的规则及算法，能运用FPGA实现乒乓球游戏的简单控制逻辑。

3. 学生掌握Verilog或VHDL等硬件描述语言的基本语法，能够编写简单的硬件程序。

技能目标：1. 学生能够运用FPGA开发板进行基本电路设计和调试。

2. 学生能够分析乒乓球游戏的控制需求，设计并实现相应的硬件逻辑。

3. 学生通过课程实践，提高解决问题的能力和团队协作能力。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子设计及FPGA技术的兴趣，激发创新意识。

2. 学生在项目实践中，学会面对挑战，培养克服困难的决心和信心。

3. 学生通过团队合作，学会尊重他人，提高沟通与协作能力。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论教学和动手实践，培养学生运用FPGA技术解决实际问题的能力。

学生特点：学生具备基本的电子电路知识和编程能力，对FPGA有一定了解，具有较强的学习兴趣和动手能力。

教学要求：课程要求学生在理解基本原理的基础上，通过实践操作，完成乒乓球游戏控制逻辑的设计与实现。

教师需关注学生的学习进度，及时解答疑问，引导学生进行团队合作，提高综合能力。

二、教学内容1. FPGA基本原理与结构：介绍FPGA的基本组成、工作原理以及编程模型，使学生理解FPGA的灵活性和应用优势。

相关教材章节：第1章 FPGA概述。

2. 硬件描述语言基础：讲解Verilog或VHDL的基本语法和编程规范，为后续硬件逻辑设计打下基础。

相关教材章节：第2章 硬件描述语言基础。

3. 乒乓球游戏规则及算法：分析乒乓球游戏的规则，探讨实现乒乓球游戏控制逻辑的算法。

相关教材章节：第3章 数字系统设计实例——乒乓球游戏。

4. FPGA设计流程：介绍FPGA设计流程，包括设计输入、综合、布局布线、仿真和下载等环节。

相关教材章节：第4章 FPGA设计流程及工具。

fpga的乒乓结构
乒乓结构是一种常用于数据流控制的处理技巧，可以实现无缝高速数据流缓存。

FPGA乒乓结构通常由数据选择器和数据缓冲器构成，其中数据缓冲模块可以为任何存储模块，比较常用的存储单元为双口RAM （DPRAM）、单口RAM（SPRAM）、FIFO等。

乒乓RAM结构是将输入数据流通过输入数据选择单元等时地将数据流分配到两个数据缓冲区。

通过两个数据缓冲区的读和写的切换，来实现数据的流水式传输。

在实际应用中，FPGA可以通过Verilog代码来实现乒乓操作，如通过定义两个RAM、读写地址以及RAM索引等，实现交替读写数据，以达到乒乓操作的效果。

乒乓结构在FPGA设计中是一种常见的数据流处理方法，它可以有效提高数据处理的效率和速度。

在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的乒乓结构和实现方式。

《电子设计自动化（EDA）技术》课程设计报告题目: 乒乓球比赛游戏机姓名：院系：应用技术学院专业：电子信息工程学号：指导教师：完成时间:2012年06月25日目录1 课程设计题目、内容与要求………………………………1.1 设计内容………………………………………………1.2 具体要求………………………………………………2 系统设计……………………………………………………2.1 设计思路………………………………………………2.2 系统原理（包含：框图等阐述）与设计说明等内容3 系统实现……………………………………………………注：此部分阐述具体实现，包含主要逻辑单元、模块、源代码等内容4 系统仿真……………………………………………………5 硬件验证（操作）说明……………………………………6 总结………………………………………………………7 参考书目…………………………………………………设计时间：16周、17周组员：1课程设计题目、内容与要求1.1课程设计的题目乒乓球比赛游戏机1.2课程设计目的随着科学技术日益迅速的发展，数字系统已经深入到生活的各个方面。

它具有技术效果好，经济效益高，技术先进，造价较低，可靠性高，维修方便等许多优点。

使我们更加熟练掌握数字系统的设计。

对所学的专业知识有能力更好的应用在实践方面。

1.3课程设计要求（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21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。

1.4课程设计内容设计一个由甲乙双方参赛，有裁判的三人乒乓球游戏机。

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。

电子课程设计——基于Verilog的乒乓游戏设计电路学院：专业、班级:姓名：学号：指导教师：2014年12月引言可编程器件的广泛应用，为数字系统的设计带来了极大的灵活性。

可编程器件可以通过软件编程对硬件的结构和工作方式进行重构，使得硬件的设计可以如同软件设计那样快捷方便。

高速发展的FPGA、CPLD兼有串、并行工作方式和高速、高可靠性的特点，在电子系统设计中得到了广泛应用。

通常使用硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)进行数字电子系统设计。

目前应用广泛的硬件描述语言有：VHDL语言，Verilog HDL 语言，AHDL语言。

Verilog语言由于具有强大的行为描述能力和丰富的仿真语句从而成为系统设计领域最佳的硬件描述语言。

鉴于如上所述，本系统使用Verilog语言进行设计，采用自上向下的设计方法。

利用Quartus II 9.1 进行Verilog程序的编译及综合，然后用Modelism SE 6.0进行功能仿真和时序仿真，并使用EDA实验箱进行下载验证。

基于Verilog的乒乓游戏设计电路一、设计任务及要求任务：设计一个乒乓球游戏机，模拟乒乓球比赛的基本过程和规则，并能裁判和自动计分。

要求如下：1.使用乒乓球游戏机的甲乙双方在不同的位置罚球或击球。

2.乒乓球的位置和移动方向可由发光二极管和依次点亮的方向决定，为球的移动速度为一定值（我们设计中设为0.5秒移动一位）。

使用者可按乒乓球的位置发出相应的动作，在其他时候击球视为犯规，给对方加一分；都犯规双方各加一分。

二、总体框图设计思路根据乒乓球比赛的过程和规则，首先游戏开始，如果一方非正确击球则另一方加分，当分数大于11时获胜，游戏结束，系统设计流程图如图1所示。

图2给出了乒乓球游戏机的原理图。

用5个发光二极管代表乒乓球，在游戏机两侧各设置二个开关，一个是发球开关，一个是击球开关。

即若A方按动发球开关时，靠近A方的第一灯亮，然后二极管由A向B逐次点亮，代表乒乓球在移动。

基于FPGA“乒乓球比赛游戏机”的设计可编程逻辑器件FPGA 以其开发周期短、成本低、功耗低、可靠性高等优势，广泛应用于通信、航空、医疗等领域，近年来在消费电子领域中的应用也日渐增加。

为进一步挖掘FPGA 在家庭娱乐如游戏机开发与应用中的巨大商机，介绍了一款以Altera 公司FP-GA 芯片为控制核心，附加少量外围电路组成的乒乓球比赛游戏机。

整个系统设计模块划分清晰：包括裁判端、选手端、控制端、显示端及模拟乒乓球台；功能齐全：包括发球权控制、犯规提示、局数比分显示等，模拟实际乒乓球比赛相似程度高。

采用了VHDL 语言编程实现，在QuartusⅡ8．1 集成环境下进行了模拟仿真，结果表明在设定的比赛规则下，游戏机运行正常，通过进一步优化可将其商品化，推入市场。

1 系统组成乒乓球比赛游戏机的组成如图1 所示。

比赛规则约定：五局三胜；11 分一局；裁判发出比赛开始信号，触发FPGA 内部随机数发生器模块产生首次发球权方；比赛进行中，选手连续两次获得发球权后，发球权交予对方，如未获发球权方发球，裁判端犯规音响电路鸣响；13 个LED 排列成行模拟乒乓球台；点亮的LED 模拟乒乓球，受FPGA 控制从左到右或从右到左移动；比赛选手通过按钮输入模拟击球信号，实现LED 移位方向的控制；若发亮的LED 运动在球台中点至对方终点之间时，对方未能及时按下击球按钮使其向相反方向移动，即失去一分。

2 功能模块设计图1 中，基于FPGA 设计的控制端为整个系统的核心，其内部主要由简易随机数发生器、发球权控制器、乒乓球位置控制器、甲乙方计分控制器、犯规音响控制器等模块组成。

整个控制端采用模块化设计，先用VHDL 语言编写功能模块，然后用顶层原理图将各功能模块连接起来。

设计的。

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 HDLAbstractIn 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 segmentdecoder 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 tabletennis table tennis competition, and can automatically judge and score, to meet the design requirements.Keywords: EDA; FPGA; Verilog HDL第一章引言1.1课题研究的背景随着微电子技术的飞跃发展，无论是系统级设计、电路设计还是芯片设计，它的复杂程度都在不断的增加，而且它的发展速度也越来越快。