基于eda的關于拔河游戲機的課程設計

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文檔簡介

1、　　課程設計　　2011年 3 月2日　　課程設計任務書　　課程 EDA技術課程設計　　題目拔河游戲機　　專業(yè)

2、姓名學號 　　主要內容、基本要求、主要參考資料等　　主要內容：　　電子拔河游戲機是一種能容納甲乙雙方參賽游戲電路。由一排發(fā)光二極管表示拔河的“電子繩”。由甲乙雙方通過按紐開關使發(fā)光二極管向一方的終點延伸，當延伸到某方的

3、最后一個發(fā)光二極管時，則該方獲勝，連續(xù)比賽多局以定勝負。　　基本要求：　　1、設計一個能進行拔河游戲的電路。　　2、電路使用9個發(fā)光二極管，開機后只有中間一個發(fā)亮，此即拔河的中心點。　　3、游戲雙方各持一個按鈕，迅速地、不斷地按動，

4、產(chǎn)生脈沖，誰按得快，亮點就向誰的方向移動，每按一次，亮點移動一次。　　4、亮點移到任一方終端二極管時，這一方就獲勝，此時雙方按鈕均無作用，輸出保持，只有復位后才使亮點恢復到中心。　　5、用數(shù)碼管顯示獲勝者的盤數(shù)。　　主要參考資料：

5、[1] 潘松著.EDA技術實用教程(第二版). 北京：科學出版社,2005.　　[2] 康華光主編.電子技術基礎模擬部分. 北京：高教出版社,2006.　　[3] 閻石主編.數(shù)字電子技術基礎. 北京：高教出版社,2003.　　完成期限 2011.3.2 <p&g

6、t;　　指導教師 　　專業(yè)負責人 　　2011年 3月2日　　一、總體設計思想　　1.基本原理<

7、;p>　　電子拔河游戲機是一種能容納甲乙雙方參賽游戲電路。由一排發(fā)光二極管表示拔河的“電子繩”。由甲乙雙方通過按紐開關使發(fā)光二極管向一方的終點延伸，當延伸到某方的最后一個發(fā)光二極管時，則該方獲勝，連續(xù)比賽多局以定勝負。　　本電路要求使用9個發(fā)光二極管，開機后只有中間一個發(fā)亮，此即拔河的中心點。游戲雙方各持一個按鈕，迅速地、不斷地按動，產(chǎn)生脈沖，誰按得快，亮點就向誰的方向移動，每按一次，亮

8、點移動一次。亮點移到任一方終端二極管時，這一方就獲勝，此時雙方按鈕均無作用，輸出保持，只有復位后才使亮點恢復到中心。最后用數(shù)碼管顯示獲勝者的盤數(shù)。　　由設計內容可知，首先需要一個十進制的計數(shù)器，用于對雙方按鈕的次數(shù)計數(shù)，并通過譯碼器顯示在數(shù)碼管上。設計要求用50MHz的頻率，而設計用到的是1K Hz的頻率，所以要設計一個程序進行分頻。其次，顯視控制部分設計要求在發(fā)光二極管上顯示游戲狀態(tài)，雙方每按

9、十次，亮點向先按十次移動一次，對脈沖進行計數(shù)，每十次移一位。需接入一個清零端，用于復位。再次，運用VHDL程序語言進行各個模塊的程序編寫，控制電路的正常運行。最后，將以上程序組裝起來，就可得到所需要的拔河游戲機。　　2.設計框圖　　圖1. 拔河機游戲機框圖　　二、設計步驟和

10、調試過程　　1、總體設計電路　　電子拔河游戲機是一種能容納甲乙雙方參賽游戲電路。由一排發(fā)光二極管表示拔河的“電子繩”。由甲乙雙方通過按紐開關使發(fā)光二極管向一方的終點延伸，當延伸到某方的最后一個發(fā)光二極管時，則該方獲勝，連續(xù)比賽多局以定勝負。　　圖2.系統(tǒng)RTL圖示</

11、p>　　2、模塊設計和相應模塊程序　　1、文件名：bahe　　LIBRARY IEEE;　　USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;　　USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;&

12、lt;p>　　ENTITY BAHE IS 　　PORT (　　A,B,RST,CLK:IN STD_LOGIC;　　SG,LED:OUT STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0);　　BT:OUT STD_LO

13、GIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)　　);　　END BAHE;　　----------------------------------　　ARCHITECTURE ONE OF BAH

14、E IS　　COMPONENT CNT10　　PORT (　　CLK,RST,EN:STD_LOGIC;　　COUT:OUT STD_LOGIC;　　CQ:OUT STD_LOGIC_VECT

15、OR(3 DOWNTO 0)　　);　　END COMPONENT;　　COMPONENT SCAN 　　PORT (　　CLK :IN STD_LOGI

16、C;　　A1, A2,A3,B1,B2,B3:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);　　SG:OUT STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0);　　BT: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));　　E

17、ND COMPONENT;　　COMPONENT LMOV　　PORT (　　KL ,KR:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) ;　　LED:OUT STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0)

18、;　　EN : OUT STD_LOGIC;　　RST:IN STD_LOGIC　　);　　END COMPONENT;　　SIGNAL E,F,CA1,CA2,CB1,CB2:STD_LOG

19、IC;　　SIGNAL CQA1,CQA2,CQA3,CQB1,CQB2,CQB3:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);　　BEGIN　　U1: CNT10 PORT MAP (EN=>E,RST=>RST,CLK=>A,COUT=&g

20、t;CA1,CQ=>CQA1);　　U2: CNT10 PORT MAP (EN=>E,RST=>RST,CLK=>CA1,COUT=>CA2,CQ=>CQA2);　　U3: CNT10 PORT MAP (EN=>E,RST=>RST,CLK=>CA2,CQ=>CQA3);

21、　　U4: CNT10 PORT MAP (EN=>E,RST=>RST,CLK=>B,COUT=>CB1,CQ=>CQB1);　　U5: CNT10 PORT MAP (EN=>E,RST=>RST,CLK=>CB1,COUT=>CB2,CQ=>CQB2);　　U6: C

22、NT10 PORT MAP (EN=>E,RST=>RST,CLK=>CB2,CQ=>CQB3);　　U7: SCAN PORT MAP (A1=>CQA1,A2=>CQA2,A3=>CQA3,B1=>CQB1,　　B2=>CQB2,B3=>CQB3,CLK=>CLK,SG=>SG

23、,BT=>BT);　　U8:LMOV PORT MAP (EN=>E,KL=>CQA2,KR=>CQB2,RST=>RST,LED=>LED);　　END ARCHITECTURE ONE;　　2、文件名：scan　　LIBRARY I

24、EEE; --數(shù)碼管顯示模塊　　USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;　　USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;　　ENTITY SCAN IS 　　PORT (

25、　　CLK :IN STD_LOGIC;　　A1,A2,A3,B1,B2,B3:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);　　SG:OUT STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0);　　BT: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0

26、)　　);　　END;　　ARCHITECTURE ONE OF SCAN IS　　SIGNAL CNT4:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);<

27、;p>　　SIGNAL A :STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);　　SIGNAL CLK1:STD_LOGIC;　　BEGIN 　　P1:PROCESS(CNT4)　　BEGIN&l

28、t;/b>　　CASE CNT4 IS　　WHEN "000"=>BT<="10000000";A<=A1;　　WHEN "001"=>BT<="01000000";A<=A2;</p&

29、gt;　　WHEN "010"=>BT<="00100000";A<=A3;　　WHEN "011"=>BT<="00000100";A<=B1;　　WHEN "100"=>BT<=&q

30、uot;00000010";A<=B2;　　WHEN "101"=>BT<="00000001";A<=B3;　　WHEN OTHERS=>BT<="00000000";　　END CASE ;</p&

31、gt;　　END PROCESS P1;　　---------------------------------　　P2:PROCESS (CLK)　　VARIABLE CT:INTEGER RANGE 0 TO 50000;　　BE

32、GIN 　　IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN --1000HZ 　　IF CT<49999 THEN　　CT:=CT+1;　　CLK1<='0&

33、#39;;　　ELSE 　　CT:=0;　　CLK1<='1';　　END IF;<b&

34、gt;　　END IF;　　END PROCESS P2;　　PROCESS(CLK1)　　BEGIN 　　IF CLK1'EVENT AND CLK1='1' THEN

35、　　IF CNT4<5 THEN　　CNT4<=CNT4+1;　　ELSE 　　CNT4<="000";　　END IF;</p&

36、gt;　　END IF;　　END PROCESS;　　------------------------------------　　PROCESS (A)　　BEGIN &l

37、t;/p>　　CASE A IS 　　WHEN "0000"=>SG<="100000000";　　WHEN "0001"=>SG<="111110001";　　WHEN "

38、;0010"=>SG<="001001000";　　WHEN "0011"=>SG<="001100000";　　WHEN "0100"=>SG<="000110010";<p&g

39、t;　　WHEN "0101"=>SG<="000100100";　　WHEN "0110"=>SG<="000000100";　　WHEN "0111"=>SG<="111110000";</

40、p>　　WHEN "1000"=>SG<="000000000";　　WHEN "1001"=>SG<="100011111";　　WHEN "1010"=>SG<="0001001

41、00";　　WHEN "1011"=>SG<="000011000";　　WHEN "1100"=>SG<="010001100";　　WHEN "1101"=>SG<

42、="001001000";　　WHEN "1110"=>SG<="001000000";　　WHEN "1111"=>SG<="000011111";　　WHEN OTHERS=>NU

43、LL;　　END CASE ;　　END PROCESS;　　END;　　3、文件名：cnt10　　LIBRARY IEEE; --頻率計數(shù)模塊<p&g

44、t;　　USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;　　USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; 　　ENTITY CNT10 IS　　PORT(　　CLK,RST,EN:STD_LOGIC;<

45、;/p>　　COUT:OUT STD_LOGIC;　　CQ:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)　　);　　END;　　ARCHITECTU

46、RE ONE OF CNT10 IS　　BEGIN　　PROCESS(CLK,RST,EN)　　VARIABLE CQI:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);　　BEGIN

47、　　IF RST='1' THEN 　　CQI:=(OTHERS=>'0');　　ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN 　　IF EN='1' THEN </p

48、>　　IF CQI<9 THEN CQI:=CQI+1;　　ELSE CQI :=(OTHERS=>'0');　　END IF ;　　END IF;<p

49、>　　END IF;　　IF CQI=9 THEN COUT<='0' ;　　ELSE COUT<='1';　　END IF;

50、　CQ<=CQI;　　END PROCESS;　　END;　　4、文件名：imov　　LIBRARY IEEE; --LED指示模塊　　USE IEEE.S

51、TD_LOGIC_1164.ALL;　　USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;　　ENTITY LMOV IS 　　PORT (　　KL ,KR:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO

52、 0) ;　　LED:OUT STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0);　　EN : OUT STD_LOGIC;　　RST:IN STD_LOGIC　　);

53、　　END ;　　ARCHITECTURE ONE OF LMOV IS　　BEGIN 　　PROCESS(RST,KL,KR)　　BEGIN <

54、p>　　IF RST='1' THEN LED<="111101111";EN<='1';　　ELSIF KL-KR=1 THEN LED<="111011111";EN<='1';　　ELSIF KL-KR=2 THEN LED&

55、lt;="110111111";EN<='1';　　ELSIF KL-KR=3 THEN LED<="101111111";EN<='1';　　ELSIF KL-KR=4 THEN LED<="011111111";EN<='

56、0';　　ELSIF KR-KL=1 THEN LED<="111110111";EN<='1';　　ELSIF KR-KL=2 THEN LED<="111111011";EN<='1' ;　　ELSIF K

57、R-KL=3 THEN LED<="111111101";EN<='1';　　ELSIF KL-KR=4 THEN LED<="111111110";EN<='0';　　ELSIF KR-KL=0 THEN LED<="111101111&qu

58、ot;;EN<='1';　　ELSE NULL;　　END IF;　　END PROCESS;　　END;　　3、仿真及仿真結果分析

59、　　計數(shù)器仿真波形　　LED顯示模塊仿真波形　　系統(tǒng)仿真波形　　4、實驗調試結果　　1編程下載及配置，選擇Assig

60、nments —Assignments Editor ,在Assignments Edito窗口中選擇pin標簽頁，按下圖分配引腳。　　2 重編譯，并進行編程下載到SOPC開發(fā)板進行功能驗證。　　3 驗證，按key 1和key10，觀察led燈和數(shù)碼管的顯示變化是否符合設計要求，如果和設計不符合對程序進行更改，知道符合設計要求。

61、　　三、結論及心得體會　　這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合的重要性，單單理論遠不能完成工作，只有把所學的理論知識與實踐結合起來，從實踐中積累經(jīng)驗才能提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在實踐的過程中遇到了許多問題在老師和同學的幫助下最終解決了，并完成了設計。在以后的學習中不僅要深刻理解基礎知識，還要多做設計。通過這次課程設計，我也

62、越來越強烈地感到要掌握一門技術，唯一的辦法也是最好的辦法就是實踐。只有通過實踐才能將書本上的知識應用，也只有實踐才能發(fā)現(xiàn)很多問題，真正掌握知識，學以致用。雖然遇到的問題很多，但是同時得到很多有用的經(jīng)驗。　　參考資料　　[1] 潘松著.EDA技術實用教程(第二版). 北京：科學出版社,2005.

63、　　[2]《電子設計自動化（EDA）技術實驗教程》　　[3]《VHDL硬件描述實驗指導書》　　[4]《VHDL數(shù)字電路設計與應用實踐教程》　　[5] 焦素敏.《EDA應用技術》清華大學出版社，2002　　[6] 高吉祥. 電子技術基礎實驗與課程設計.

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