基于VHDL的乒乓游戏机的设计

摘 要 VHDL是甚高速集成电路硬件描述语言。目前，VHDL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。VHDL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VHDL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VHDL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GW48型EDA实验箱的验证，实现乒乓游戏机的基本功能。 关键词：VHDL；GW48；乒乓游戏机 Abstract VHDL is high speed IC hardware describe language. VHDL already becomes the language of normalizing hardware describe that a lot of design automation implement adopts commonly at present. The VHDL 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 VHDL table tennis game machine, table tennis game machine go to tremble from state machine, marker, decoding display and button. By compiling and composing VHDL procedure to every part, then compiling, simulate, logic synthesis, logic fitting. Carry out programming time be loaded with finally. Then verification and by GW48 type EDA experiment box, realize table tennis game machine’s fundamental function. Key words: VHDL; GW48; Table tennis game machine 乒乓游戏机设计是一种基于VHDL的数字系统实现，它利用了甚高速集成电路硬件描述语言（VHDL）的强大功能。VHDL是一种被广泛应用于电子设计自动化（EDA）工具的语言，具有高度的灵活性和实用性，能覆盖各种复杂的硬件描述需求。 在本设计中，乒乓游戏机由四个主要部分构成：状态机、记分器、译码显示器以及按键去抖电路。这些组件协同工作，确保游戏的正常运行和用户交互。 1. **状态机**：状态机是乒乓游戏机的核心，它控制着游戏的流程和动态。设计中定义了六种不同的状态，包括游戏开始、球的运动、击球判断、得分更新等。状态间的转移规则决定了游戏的逻辑流程。状态机的VHDL程序需要详细描述每个状态的行为以及状态之间的转换条件。 2. **记分器**：记分器负责记录比赛双方的分数。它需要能够根据游戏规则增加或减少分数，并在七段数码管上实时显示。记分器的设计需考虑到防止异常情况，如分数溢出或非法操作。 3. **译码显示器**：七段数码管显示译码器用于将二进制数字转化为七段数码管可以显示的格式。这一部分涉及到数字逻辑和编码解码技术，VHDL程序会处理数码管的段驱动信号，使得数字可以正确显示。 4. **按键去抖电路**：在电子系统中，按键输入往往会产生抖动，导致误操作。按键去抖电路通过滤波和延迟技术消除这种抖动，确保稳定的输入信号。在VHDL中，这通常通过计时器和逻辑门来实现。 设计流程包括编写VHDL代码、编译、仿真、逻辑综合和逻辑适配。在完成这些步骤后，设计会被编程到目标FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）芯片中。GW48型EDA实验箱提供了验证平台，通过该平台可以对设计进行实际硬件测试，确保乒乓游戏机的功能实现。 在实际的硬件测试阶段，我们需要了解GW48系统的主要性能和特点，例如其I/O接口、时钟速度等，并根据FPGA目标芯片的管脚图进行连接。测试过程中，会检查各个模块是否正常工作，包括显示是否准确，按键响应是否灵敏，以及游戏逻辑是否符合预期。 基于VHDL的乒乓游戏机设计是一个集硬件描述、逻辑设计、数字电路原理于一体的项目。它展示了VHDL在数字系统设计中的应用，同时也涵盖了状态机控制、显示驱动、输入处理等多个关键领域，为学习者提供了丰富的实践经验和理论知识。