基于VHDL课程设计乒乓球游戏.doc

Shanghai Normal University
课程设计
名称乒乓球游戏程序
姓名
专业班级通信工程(1)班
学院信息与机电工程学院
完成日期 2017年5月
目录
摘要 1
第一部分绪论 2
课题设计背景 2
FPGA简介 2
硬件描述语言VHDL 2
QuartusⅡ简介 2
课题主要内容 3
第二部分系统设计 4
4
5
6
第三部分模块设计 9
9
引脚功能 9
核心代码及解释 10
RTL图 13
分频模块 14
引脚功能 14
核心代码及解释 14
RTL图 15
按键处理模块 15
引脚功能 15
核心代码及解释 15
RTL图 16
锁楼层模块 17
引脚功能 17
核心代码及解释 17
RTL图 18
第四部分操作配图 19
第五部分结论 23
23
23
第六部分附录 24
基于FPGA的乒乓球游戏程序的设计
摘要
VHDL是高速集成电路硬件描述语言,、覆盖面广、灵活性高,具有很好的实用。本文设计一个基于VHDL的乒乓游戏机模拟乒乓球比赛。用VHDL编程模拟乒乓球比赛,电路模块由分频、状态机等部分组成,对各部分编写VHDL算法,进行编译及程序下载。通过验证,乒乓游戏机能模拟乒乓球比赛的基本过程和规则,并能自动裁判和记分,还能根据接球快慢改变球运行的速度。实现乒乓游戏机的功能。
关键词:乒乓游戏机、VHDL、状态机
第一部分绪论
课题设计背景
FPGA简介
FPGA(Field-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,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。
硬件描述语言VHDL
VHDL 的英文全名是VHSIC Hardware Description Language(VHSIC硬件描述语言)。VHSIC是Very High Speed Integrated Circuit的缩写,是20世纪80年代在美国国防部的资助下始创的,并最终导致了VHDL语言的出现。1987 年底,VHDL被 IEEE 和美国国防部确认为标准硬件描述语言。VHDL主要用于描述数字系统的结构,行为,功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外,VHDL的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计,或称设计实体(可以是一个元件,一个电路模块或一个系统)分成外部(或称可视部分,及端口)和内部(或称不可视部分),既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后,一旦其内部开发完成后,其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。
QuartusⅡ简介
Altera Quartus II 作为一种可编程逻辑的设计环境, 由于其强大的设计能力和直观易用的接口,越来越受到数字系统设计者的欢迎。Altera Quartus II ()设计软件是业界唯一提供FPGA和固定功能HardCopy器件统一设计流程的设计工具。
  Quartus  II design 是最高级和复杂的,用于system-on-a-programmable-chip (SOPC)的设计环境。 QuartusII design 提供完善的 timing closure 和 LogicLock? 基于块的设计流程。QuartusII design是唯逐一个包括以timing closure 和基于块的设计流为基本特征的programmable logic device (PLD)的软件。 Quartus II 设计软件改进了性能、提升了功能性、解决了潜伏的设计延迟等,在产业领域率先提供FPGA与mask-programmed devices开发的同一工作流程。
课题主要内容
随着可编程逻辑电路和EDA技术的发展,在逻辑电路设计和嵌入式系统设计方面,以CPLD/FPGA为代表的可编程逻辑器