数字电路与逻辑设计简易乒乓游戏机Word下载.docx

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当有RESET时，对系统进行复位，即当前的分数，熄灭正在运动的球，否则进入游戏。

WAITING：

对一些结果的初始化等操作，由TURN变量控制发球权，当A有按键输入，进入STARTA状态，当B有按键输入，进入STARTB状态。

STARTA：

靠近A的第一个球亮，并进入MOVEB状态。

MOVEB：

球向B移动，当球移动到靠近B的第二个球，如果B有按键输入，则进入MOVEA状态，否则，如果B提前按键，或者球移出球台了，B还没有按键的话，进入SCOREA状态。

STARTB：

靠近B的第一个球亮，并进入MOVEA状态。

MOVEA：

球向A移动，当球移动到靠近A的第二个球，如果A有按键输入，则进入MOVEB状态，否则，如果A提前按键，或者球移出球台了，A还没有按键的话，进入SCOREB状态。

SCOREA：

暂存胜出的变量INCA置1，进入JUDGE状态

SCOREB：

暂存胜出的变量INCB置1，进入JUDGE状态

JUDGE：

如果A或者B的当前分数为11，则相应的大比分加1，并进入GAMEOVER状态，否则，进入游戏的开始等待状态，进入下一轮比赛。

GAMEOVER：

如果A或者B大比分有一个为2，则A或者B的胜利状态的变量置1，让点阵显示，哪一方胜利，并让蜂鸣器响，游戏结束。

否则游戏继续进入，进入下一轮开始状态。

2分频模块：

数码管显示的时钟频率CLK_DISP频率是固定的，500Hz。

而状态转移的时钟频率CLK_GAME由拔码开关决定，当没有拔码开关输入时，频率为1HZ，当QUICK输入有效时，频率为0.5HZ，当QUICKER输入有效时，频率为0.25HZ。

3计分模块：

如果状态机中INCA或者INCB有效时，AGET与BGET累加，输出到数码管显示。

4显示模块：

将当局分数和已赢局数都显示在数码管上。

5点阵显示模块：

当游戏进行时，以CLK_GAME的频率在上面显示“乒”“乓”“加”“油”和一个笑脸。

当游戏结束时，在上面显“左”，“右”，表示哪方胜利。

6总函数：

将各个小模块用信号连接起来。

五，仿真波形

分频器的仿真

说明：

实际中原始频率250MHZ太大，不好仿真，上图为调整频率和分频系数后的仿真。

1在实际的系统中，CLK_DISP是数码管显示的时钟频率，应该在300HZ以上。

它的分频系数是固定的。

上图中它是2分频。

2CLK_GAME是球移动，计分，点阵显示的频率，它的分频系数不是固定的，由QUICK，QUICKER决定。

上图中，当QUICKER=1时，是4分频，球移动的速度最快，当QUICK=1时，是6分频，球移动的速度居中，当QUICKER=0且QUICK=0时，是8分频，球移动的速度最慢。

计分器的仿真

当INCA，INCB（当局比赛结束）有效时，AGET，BGET（累积分数直到11分）开始计分，当CLEAR来到时，AGET，BGET都清零。

状态仿真

当A发球，球向B移动，到达BALL[6]时，B击球，球向A移动，到BALL[1]时，A反击，当球到达BALL[7]时，B没有接住，A加1分。

INCA=1。

当A发球，球向B移动，到达BALL[6]时，B击球，球向A移动，到BALL[1]时，A反击，还没有到达BALL[6]，B提前击球，A赢，A加1分。

A发球，B击球，RESET复位，球灭，然后A发球，B没有击球，A加分，INCA=1；

数码管显示仿真

数码管从右到左依次显示B当局的分数，A当局的分数，B胜的次数，A胜的次数。

所以当数码管点亮时，从右到左依次显示5，0，1，1，2，1。

程序中对显示的设置如下：

WHEN0=>

DISP_SCORE<

="

0111111"

;

WHEN1=>

0000110"

WHEN2=>

1011011"

WHEN5=>

1101101"

点阵显示仿真

当PLEASURE为0，1，2，3，4，或者AWIN，BWIN为1时，COL列选扫描，ROW点要显示的点。

六，源程序

状态机模块

LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

ENTITYTTIS

PORT（CLK_GAME:

INSTD_LOGIC;

RESET:

KA:

KB:

AGET:

ININTEGERRANGE0TO11;

BGET:

A_GAME:

BUFFERINTEGERRANGE0TO2;

B_GAME:

VICTOR:

OUTSTD_LOGIC;

AWIN:

BWIN:

CLEAR:

INCA:

INCB:

MYAH:

BUFFERINTEGERRANGE0TO4;

BALL:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（7DOWNTO0））;

ENDENTITY;

ARCHITECTUREBOFTTIS

TYPEALL_STATEIS（WAITING,STARTA,STARTB,MOVEA,MOVEB,SCOREA,SCOREB,JUDGE,GAMEOVER）;

SIGNALCURRENT_STATE:

ALL_STATE;

SIGNALSR:

INTEGERRANGE0TO8;

SIGNALTURN:

STD_LOGIC;

BEGIN

P1:

PROCESS（RESET,CLK_GAME,CURRENT_STATE）

BEGIN

IFRESET='

1'

THEN--当RESET有效时，当--前的分数，胜败的状态都清零，CLEAR有效

CLEAR<

='

AWIN<

0'

BWIN<

SR<

=0;

VICTOR<

CURRENT_STATE<

=WAITING;

TURN<

A_GAME<

B_GAME<

MYAH<

ELSIFCLK_GAME'

EVENTANDCLK_GAME='

THEN

CASECURRENT_STATEIS

WHENWAITING=>

--等待状态时，CLEAR无效，MYAH是点阵显示的--状态转移信号，让它从0到4之间依次变化

INCA<

INCB<

BWIN<

IFMYAH=4THENMYAH<

ELSEMYAH<

=MYAH+1;

ENDIF;

IFTURN='

THEN--TURN是控制发球权的变量

IF（KA='

ANDKB='

）THEN

CURRENT_STATE<

=STARTA;

TURN<

--当A有按键输入时，进入STARTA状态，

--同时，TURN变化，从而下一次发球由B发球

ELSE

--如果A没有按键输入，则继续等待

ELSE

IF（KA='

）THEN

=STARTB;

turn<

--当B有按键输入时，进入STARTB状态，同时，

--TURN变化，从而下一次发球由A发球

ELSE

current_STATE<

--如果B没有按键输入，则继续等待

WHENSTARTA=>

SR<

=1;

=MOVEB;

--A发完球后，球向B移动

WHENSTARTB=>

=8;

=MOVEA;

--B发完球后，球向A移动

WHENMOVEB=>

=SR+1;

IF（KB='

ANDSR=7）THENCURRENT_STATE<

--若在规定的地点，靠近B的第二个球，

--B有击球，则进入球向A移动状态

ELSIF（KB='

ANDSR/=7）THENCURRENT_STATE<

=SCOREA;

--若不在规定的地点，靠近B的第二个，

--B有击球，则进入A加分状态

ANDSR=8）THENCURRENT_STATE<

--若不在规定的地点，靠近B的第二个球之--后，B还没有击球，也进入A加分状态

ELSECURRENT_STATE<

--若B没有击球，球也没有到靠近B的第二个球--之后，则球继续向B移动

WHENMOVEA=>

=SR-1;

ANDSR=2）THENCURRENT_STATE<

--若在规定的地点，靠近A的第二个球，A

--有击球，则进入球向B移动状态

ELSIF（KA='

ANDSR/=2）THENCURRENT_STATE<

=SCOREB;

--若不在规定的地点，靠近A的第二个球之前，--A有击球，则进入B加分状态

ANDSR=1）THENCURRENT_STATE<

--若不在规定的地点，靠近A的第二个球--后，A还没有击球，也进入B加分状态

--若B没有击球，球也没有到靠近A的第二--个球之后，则球继续向A移动

WHENSCOREA=>

INCA<

=JUDGE;

--A胜一局，A加一分

WHENSCOREB=>

--B胜一局，A加一分

WHENJUDGE=>

--A或B加完一分后一定要记得复位，否则会一次记两分

IF（AGET=11）THENCLEAR<

A_GAME<

=A_GAME+1;

=GAMEOVER;

--A若满11，则A胜一局

ELSIF（BGET=11）THENCLEAR<

=B_GAME+1;

--B若满11，则A胜一局

WHENGAMEOVER=>

IFA_GAME=2THENAWIN<

VICTOR<

--若A或B胜两局，则游戏结束

ELSIFB_GAME=2THENBWIN<

ENDCASE;

ENDPROCESSP1;

P2:

PROCESS（CLK_GAME,SR）--球移动时，LED的显示，1表示点亮

IFCLK_GAME'

THEN

CASESRIS

BALL<

00000001"

00000010"

WHEN3=>

00000100"

WHEN4=>

00001000"

00010000"

WHEN6=>

00100000"

WHEN7=>

01000000"

WHEN8=>

10000000"

WHENOTHERS=>

00000000"

ENDIF;

ENDPROCESSP2;

ENDB;

分频模块

libraryieee;

useieee.std_logic_1164.all;

useieee.std_logic_arith.all;

useieee.std_logic_unsigned.all;

ENTITYFREQIS

PORT（CLK:

CLK_DISP:

CLK_GAME:

QUICKER:

QUICK:

INSTD_LOGIC

）;

ENDFREQ;

ARCHITECTUREAOFFREQIS

SIGNALTMP_GAME:

INTEGERRANGE0TO25000000;

SIGNALTMP_DISP:

INTEGERRANGE0TO100000;

PROCESS（CLK）

ifCLK'

eventandCLK='

then------clk的上升沿到来时

IF（QUICKER='

）THEN

--若有按键QUICKER，则分频后频率为8HZ，控制速度最快

ifTMP_GAME<

6250000then

TMP_GAME<

=TMP_GAME+1;

------计数器未满时加1

else

------否则计数器重新计数

endif;

=3125000then--使其占空比为50%

CLK_GAME<

ELSIF（QUICK='

--若有按键QUICK，则分频后频率为4HZ，控制速度居中

12500000then

=6250000then--使其占空比为50%

25000000then

--若没有按键，则分频后频率为2HZ，控制速度最慢

=12500000then

--下面以同样的方法给数码管显示分频，分频后为500HZ。

ifTMP_DISP<

100000then

TMP_DISP<

=TMP_DISP+1;

=50000then

CLK_DISP<

ENDPROCESS;

ENDA;

计分模块

ENTITYCOUNTIS

PORT（CLK_GAME:

OUTINTEGERRANGE0TO11;

OUTINTEGERRANGE0TO11）;

ARCHITECTURECOFCOUNTIS

SIGNALSA,SB:

INTEGERRANGE0TO11;

--设置此类型变量是为了能对分数进入IF语句里判断

PROCESS（CLK_GAME,CLEAR,INCA,INCB）

IF（CLEAR='

SA<

SB<

THEN

--时钟频率上升沿到来时击球，下降沿到来时开始计分

IF（INCA='

IF（SA=11）THEN

SA<

--若A到11分了，则清零，进入下一轮比赛

=SA+1;

--若A有胜一局，则累记一分

ELSIF（INCB='

）THEN

IF（SB=11）THEN

SB<

--若B到11分了，则清零，进入下一轮比赛

=SB+1;

--若B有胜一局，则累记一分

ENDIF;

AGET<

=SA;

--把累加后的值赋值给OUT类型输出信号

BGET<

=SB;

ENDC;

点阵显示模块

entitySHOWis

port（clk_scan:

instd_logic;

--扫描频率500hz

awin:

bwin:

--myah:

pleasure:

ININTEGERRANGE0TO4;

col:

outstd_logic_vector（7downto0）;

--列选

row:

outstd_logic_vector（7downto0）--行选

end;

architectureoneofSHOWis

signalflag:

inintergerrange0to7;

begin

process（clk_scan,awin,bwin）

ifclk_scan'

eventandclk_scan='

then--时钟下降沿输出字符

ifawin='

then

--显示“左”，在实验室做时是倒着看的，所以在这里倒着写，在板子就可以正着看了

caseflagis

when0=>

row<

col<

11111110"

flag<

when1=>

11111100"

11111101"

=2;

when2=>

00100001"

11111011"

=3;

when3=>

01110010"

11110111"

=4;

when4=>

11101111"

=5;

when5=>

11111111"

11011111"

=6;

when6=>

10111111"

=7;

when7=>

01111111"

endcase;

elsifbwin='

then--同样，显示“右”字，表示B方获胜

01111100"

=