简易乒乓游戏机

实验7　简易乒乓游戏机

【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。

【实验所用仪器及元器件】

（1）计算机；

（2）示波器；

（3）直流稳压电源；

（4）万用表；

（5）EDA开发板及相应元器件。

【实验原理】

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。

第一步，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。例如，游戏者的发球和接球是分别设置还是合而为一；发球接球输入用按键BTN还是开关SW等。

第二步，是在进一步理解设计对象的基础上，画出乒乓球游戏机的逻辑流程图来描述游戏机的基本工作过程。在逻辑流程中体现出游戏机的各个具体功能。

第三步，根据逻辑流程图，将不同的输入输出用符合VHDL规范的标识符代表，用圆圈代表系统的状态，用定向线代表各个状态之间的转换，并表明转换条件和各个状态的输出情况，可以将逻辑流程图转化为MDS图。

第四步，在以上几步工作的基础上，画出详细的系统逻辑组成框图。并根据框图进行具体设计实现。

根据外观和构成进一步细化游戏机的功能组成，图8－8是参考的结构框图：

图8－8　乒乓游戏机的结构图

【实验内容】

1.基本内容

两人乒乓游戏机是以8个发光二极管代表乒乓球台，中间两个发光管兼作球网，用发光管按一定的方向依次闪亮来表示球的运动。在游戏机两侧各设一个发球／击球开关，当甲方发球时，靠近甲方的第一个发光管亮，然后依次点亮第二个……球向乙方移动，球过网后到达设计者规定的球位乙方即可击球，若乙方提前击球或未击到球，则甲方得分。然后重新发球进行比赛，直到某一方记分达到规定分，比赛结束。

（1）以8个发光二极管代表乒乓球台，中间两个发光管兼作球网，乒乓球的位置和移动方向由灯亮及依次点亮的方向决定，击球规则可自行设定；

（2）球移动的速度：0.1～0.5s均可；

（3）用数码管分别显示双方的得分；

（4）当某一方比分达到11分时，比赛结束，此时发球／击球开关无效；

（5）设置复位键，按下后比分清零，双方重新开始比赛；

2.提高要求

（1）7局4胜制，能记录和显示双方赢得的局数；

（2）选做：发球权。双方按乒乓球比赛规则获得发球权，没有发球权的一方，发球开关无效；

（3）自拟其他功能。