EDA-Verilog拔河游戲機(jī)-課程設(shè)計(jì)(論文)

三、課程設(shè)計(jì)(論文)地點(diǎn)：電子測(cè)控實(shí)驗(yàn)室1)課程設(shè)計(jì)任務(wù)：1)設(shè)計(jì)一個(gè)能進(jìn)行拔河游戲的電路2)電路使用8個(gè)(或7個(gè))發(fā)光二極管，開(kāi)機(jī)后只有中間兩個(gè)(或中間一個(gè))發(fā)亮，此即拔河的終點(diǎn)。3)游戲雙方各持一個(gè)按鈕，迅速地、不斷地按動(dòng)，產(chǎn)生脈沖，誰(shuí)按得快，亮點(diǎn)就向誰(shuí)的方向移動(dòng)，每按一次，亮點(diǎn)就移動(dòng)一次。4)亮點(diǎn)移動(dòng)到任意一端的終端二極管時(shí)，這一方就獲勝，此時(shí)雙方按鈕均無(wú)作用，輸出保持，只有復(fù)位后才使亮點(diǎn)恢復(fù)到中心。5)用數(shù)碼管顯示獲勝者的盤(pán)數(shù)。6)*在亮點(diǎn)移動(dòng)到中端二極管是蜂鳴器報(bào)警一方獲勝。2)課程設(shè)計(jì)論文編寫(xiě)要求(1)課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求(2)總體電路設(shè)計(jì)(3)模塊設(shè)計(jì)---給出各個(gè)模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)思路(4)管腳綁定---列表或截圖給出管腳綁定情況(5)仿真及FPGA開(kāi)發(fā)板調(diào)試---給出運(yùn)行仿真波形截圖，分析運(yùn)行結(jié)果。(6)設(shè)計(jì)體會(huì)與小結(jié)---設(shè)計(jì)遇到的問(wèn)題及解決辦法，通過(guò)設(shè)計(jì)學(xué)到了哪些新知識(shí)，鞏固了哪些知識(shí)，有哪些提高。(7)參考文獻(xiàn)(必須按標(biāo)準(zhǔn)格式列出，可參考教材后面的參考文獻(xiàn)格式)(8)報(bào)告按規(guī)定排版打印，要求裝訂平整，否則要求返工；(9)課設(shè)報(bào)告的裝訂順序如下：封面---任務(wù)書(shū)---中文摘要---目錄----正文---附錄(代碼及相關(guān)圖片)(10)嚴(yán)禁抄襲，如有發(fā)現(xiàn)，按不及格處理。3)課程設(shè)計(jì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：(1)學(xué)習(xí)態(tài)度：10分：(2)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：20分；(3)代碼調(diào)試：20分；(4)回答問(wèn)題：20分；(5)論文撰寫(xiě)：30分。4)課程設(shè)計(jì)進(jìn)度安排進(jìn)度安排：本設(shè)計(jì)持續(xù)10天，其中最后一天為答辯時(shí)間。第1-2天：講解題目，準(zhǔn)備參考資料，檢查、調(diào)試實(shí)驗(yàn)軟硬件，進(jìn)入設(shè)計(jì)環(huán)境，開(kāi)始設(shè)計(jì)方案和驗(yàn)證方案的準(zhǔn)備；第3-4天：完成設(shè)計(jì)與驗(yàn)證方案，經(jīng)指導(dǎo)老師驗(yàn)收后進(jìn)入模塊電路設(shè)計(jì)；第5-7天：完成模塊電路設(shè)計(jì)，進(jìn)行代碼輸入，并完成代碼的初步仿真；第8-9天：代碼功能仿真正確，約束設(shè)計(jì)，綜合、下載，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，并指導(dǎo)老師驗(yàn)收設(shè)計(jì)；整理設(shè)計(jì)資料，撰寫(xiě)報(bào)告、準(zhǔn)備答辯；第10天：驗(yàn)收合格后進(jìn)行答辯。(1)學(xué)習(xí)態(tài)度(10分):優(yōu)()、良()、中()、一般()、差();(2)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(20分):優(yōu)(良()、中()、一般()、差();)、中()、差();(4)回答問(wèn)題(20分):優(yōu)()、良()、中()、一般()、差();(5)論文撰寫(xiě)(30分):優(yōu)()、良()、中()、一般()、差();摘要本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)使用VerilogHDL語(yǔ)言，完成拔河游戲機(jī)的設(shè)計(jì)。實(shí)用軟件有QuartusII13和ModelSim-Altera10.1d,在其環(huán)境下進(jìn)行代碼的編EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 1 2 3 7 8 七、參考文獻(xiàn) 一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1)設(shè)計(jì)一個(gè)能進(jìn)行拔河游戲的電路。2)電路使用8個(gè)(或7個(gè))發(fā)光二極管，開(kāi)機(jī)后只有中間兩個(gè)(一個(gè))發(fā)亮，3)游戲雙方各持一個(gè)按鈕，迅速地、不斷地按動(dòng)，產(chǎn)生脈沖，誰(shuí)按得快，4)亮點(diǎn)移到任一方終端二極管時(shí)，這一方就獲勝，此時(shí)雙方按鈕均無(wú)作5)用數(shù)碼管顯示獲勝者的盤(pán)數(shù)。6)附加，亮點(diǎn)移動(dòng)到任意一方終點(diǎn)時(shí)，蜂鳴器報(bào)警提醒。1)全部使用VerilogHDL硬件描述語(yǔ)言編寫(xiě)。2)使用ModelSim-Altera軟件進(jìn)行仿真并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。3)分析預(yù)期現(xiàn)象與實(shí)際現(xiàn)象之間產(chǎn)生差別的原因。二、總體電路設(shè)計(jì)在20MHz的時(shí)鐘信號(hào)作用下，經(jīng)過(guò)分頻模塊分頻成1KHz和10Hz的時(shí)鐘信號(hào)，數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描使用1KHz的頻率，按鍵掃描使用10Hz的頻率，通過(guò)按鍵掃描將雙方的按鍵情況輸入，并產(chǎn)生與之相對(duì)應(yīng)晶體管亮點(diǎn)位置并使獲勝方的分?jǐn)?shù)加一，將分?jǐn)?shù)通過(guò)譯碼在數(shù)碼管上顯示出來(lái)?？梢酝ㄟ^(guò)游戲復(fù)位按鍵是晶體管亮點(diǎn)回到中心，通過(guò)分?jǐn)?shù)復(fù)位按鍵使雙方分?jǐn)?shù)全部1KHz時(shí)鐘掃描模塊亮點(diǎn)移動(dòng)譯碼掃描10Hz時(shí)鐘數(shù)碼管計(jì)分圖2-1拔河游戲機(jī)總體設(shè)計(jì)框圖分分頻1、分頻模塊設(shè)計(jì)由于FPGA芯片內(nèi)部提供的時(shí)鐘信號(hào)為20MHz,因此需要將其分頻為10Hz,1KHz的信號(hào)，為后續(xù)的按鍵掃描，,蜂鳴器報(bào)警以及數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃時(shí)鐘脈沖下計(jì)數(shù)，并將輸出時(shí)鐘翻轉(zhuǎn)，最終輸出的分別是1KHz,10Hz的cnt1khzclk1clk1khz20MHz999999時(shí)翻轉(zhuǎn)clk10hz圖3-1分頻模塊框圖s1和s2是按鍵經(jīng)過(guò)消抖后的輸入變量，8位ledtemp是亮點(diǎn)當(dāng)前位置的狀態(tài)變量，初值為00011000,t是亮點(diǎn)位移的中間變量初值為3即亮點(diǎn)自減1,當(dāng)key1不按下key2按下時(shí)，t自加1,其他情況t之外用assign語(yǔ)句將ledtemp賦值給輸出led。EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告不是S1/S2為1/0是t=t+1不是t保持原值S1/S2為0/1是t=t-1tledtemp圖3-2按鍵掃描與亮點(diǎn)位移框圖3、比賽計(jì)分以及游戲鎖定模塊拔河游戲機(jī)在任意一方將亮點(diǎn)按動(dòng)到自己那邊終點(diǎn)后，所得分?jǐn)?shù)就會(huì)加一，且此時(shí)按動(dòng)游戲按鍵無(wú)效。按動(dòng)按鍵使亮點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)即t等于0或者等于6,0為左端終點(diǎn)，6為右端終點(diǎn)。故可以設(shè)定一個(gè)游戲使能變量k且賦初始值為1,計(jì)數(shù)使能變量j初始值為1,在k等于1時(shí)按鍵有效，然后每當(dāng)t變化一次之后就對(duì)其進(jìn)行判斷，當(dāng)t到達(dá)了0或者6,將游戲時(shí)能變量k置0,且對(duì)相應(yīng)的分?jǐn)?shù)變量left與right加一，并將計(jì)數(shù)使能變量j置0,同時(shí)在這之中放入BCD碼轉(zhuǎn)換模塊，將二進(jìn)制的left和right轉(zhuǎn)不是k=1t變化是t=0是k=0j=0不是j=0圖3-3比賽計(jì)分與游戲鎖定框圖在時(shí)鐘脈沖激勵(lì)下，檢測(cè)并判斷t的值，若t等于0或6,蜂鳴器變量ring置1,是蜂鳴器報(bào)警。是圖3-4獲勝報(bào)警模塊框圖5、動(dòng)態(tài)掃描、數(shù)碼管選擇與譯碼模塊通過(guò)綁定三個(gè)通選信號(hào)，對(duì)8個(gè)數(shù)碼管進(jìn)行掃描。在代碼中設(shè)定輸出q賦予初值為0,令其在1KHz的時(shí)鐘下自加一，而當(dāng)其等于7時(shí)置零。選擇譯碼管使用case語(yǔ)句，在q所對(duì)應(yīng)的數(shù)qtemp=qtemp+不是qtemp=7是qtemp=0圖3-5動(dòng)態(tài)掃描模塊框圖6、按鍵消抖模塊按鍵所用開(kāi)關(guān)為機(jī)械彈性開(kāi)關(guān)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開(kāi)、閉合時(shí)，由于機(jī)械也不會(huì)一下子斷開(kāi)。所以在閉合及斷開(kāi)的瞬間均伴隨有一連串的抖動(dòng)，為了不產(chǎn)生這種現(xiàn)象我們需要將其消抖。不斷地檢測(cè)輸入信號(hào)，與上個(gè)及上上個(gè)信號(hào)進(jìn)行或運(yùn)算，除非連續(xù)出現(xiàn)三個(gè)低電平才能說(shuō)出現(xiàn)下降沿認(rèn)為是表一管腳綁定NodeNameDirectionabCdefg2、8位led對(duì)應(yīng)8位發(fā)光二極管。4、3位q為數(shù)碼管通選信號(hào)。7、rstn、rstsn分別為發(fā)光二級(jí)管與游戲使能端的復(fù)位以及游戲分?jǐn)?shù)清零的按鈕。1、rstn對(duì)使能端的復(fù)位在rstn一開(kāi)始為高電平時(shí)，j、k、t變量沒(méi)有給賦值所以為高阻態(tài)，而當(dāng)rst_n復(fù)位為低電平之后就對(duì)他們進(jìn)行了賦值，使三個(gè)變量j=1、k=1、/tug_th/rat_n/hig_th/dk/tug/batbkhig/batbk2回1t1U年111圖5-1rst_n復(fù)位仿真圖像EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告sss咨咨sss咨咨酒的陷當(dāng)左邊玩家按下按鍵右邊玩家沒(méi)有按下時(shí)，即key1為0、key2為1則led應(yīng)該一直往左移直到11000000停止，而當(dāng)右邊玩家按下按鍵左邊玩家沒(méi)有按下時(shí)，即key1為1、key2為0則led應(yīng)該一直往右移直到00000011停止，其他情況時(shí)led保持初值00011000不變。g_bAeyiig_tbfst_n/ugig_tbfst_n/hg_bk一/ig國(guó)B]0圖5-2keyl/key2為0/1時(shí)led仿真圖像/tugtb/keyiAug_b/fstsn/hig_b/cktb/led閉同時(shí)國(guó)團(tuán)01日土3ns圖5-3key1/key2為1/0時(shí)led仿真圖像EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告3、計(jì)分與蜂鳴器的報(bào)警在rstn置0將led復(fù)位后，再將rstsn置0將left和right置0,而后移動(dòng)led。當(dāng)led位移到最左端或者最右端時(shí)，停止移動(dòng)，并且蜂鳴器置1,最左端則left加一最右斷則right加一。Wave-Default=/hg_tb/keyi1100000000000000/tug_fstn/ug_t/ets.n/hig_th/ck+-1/higt/ed/ag_tb/ring0000000000000000/ug_tb/0000000000000000/ug_tb/rght圖5-4左邊玩家獲勝仿真圖像圖5-5右邊玩家獲勝仿真圖像程設(shè)計(jì)實(shí)在是小巫見(jiàn)大巫。實(shí)驗(yàn)僅僅只是一個(gè)小模塊，而課程設(shè)計(jì)確實(shí)眾仿真以及燒寫(xiě)到板子上調(diào)試，每一步都不簡(jiǎn)單，每一步都會(huì)涉及到方方面慮，在代碼的編寫(xiě)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題比如同一個(gè)變量一會(huì)兒使用阻塞賦值一會(huì)兒使用非阻塞賦值，或者是同一個(gè)變量在不同always塊中被賦值，這些都是不允許的。還有就是代碼的邏輯問(wèn)題，可能你的代碼編譯出來(lái)沒(méi)有錯(cuò)誤，仿真貌似也是正確的圖像，但是燒寫(xiě)到開(kāi)發(fā)板上就是不對(duì)，那么就要考慮代碼邏輯的問(wèn)題了，在幾個(gè)變量當(dāng)中誰(shuí)的優(yōu)先級(jí)更高，判斷通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我學(xué)到了許多以前沒(méi)有重視的東西，不僅豐富了知識(shí)量，還提高了自己的實(shí)踐能力。我認(rèn)為學(xué)習(xí)這種課程就應(yīng)該多多實(shí)踐，多找閑暇時(shí)間做一做比較有代表性的項(xiàng)目，豐富見(jiàn)識(shí)，積累經(jīng)驗(yàn)，這樣不單單能鞏固課堂所學(xué)，還可以汲取更多的課外知識(shí)，真正有效的提高自己[1]王金明.數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與VerilogHDL[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.出版社，2013.[3]夏宇文.Verilog數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，技術(shù)實(shí)用教程(第三版).北京：科學(xué)出版社，2006[5]孟濤.電子電工與EDA實(shí)踐教程(第二版).北京：電子工業(yè)出版社，2012附錄moduletug(clk,rstn,rstsn,led,q,keyl,key2,a,b,c,d,e,f,g,Ring);inputkeyl,key2,clk,rst_n,rsts_n;output[7:0]led;regring;outputrega,b,c,d,e,f,g;reg[7:0]ledtemp;always@(posedgeclkornegedgerstnbeginbeginbeginEDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告//--------------10hz分頻--------------always@(posedgeclkornegedgerstn)beginbeginelseif(cnt10hz==999999)beginclk10hz<=~clk10hz;cnt10hz<=cnt10hz+1;//--------------主函數(shù)------------beginif(!rstn)begink<=1;j<=1;beginleft<=0;elseif(k==1)begincase({keyl,key2})2’b10:t<=t+1;default:t<=t;endcaseif(t>=6||t<=0)beginif(t==6&&j==1)beginif(right[3:0]==9)beginright[3:0]<=0;if(right[7:4]==9)right[7:4]<=0;beginright[7:4]<=right[7:4]+1;j<=0;beginright[3:0]<=right[3:0]+1;j<=0;elseif(t==O&&j==1)beginif(left[3:0]==9)beginleft[3:0]<=0;if(left[7:4]==9)left[7:4]<=0;beginleft[7:4]<=left[7:4]+1;j<=0;beginleft[3:0]<=left[3:0]+1;j<=0;begink<=k;begin3'd1:ledtemp<=8'b01100000;3'd3:ledtemp<=8'b00011000;3'd5:ledtemp<=8'b00000110;//--------------響鈴模塊----------always@(posedgeclk)beginbeginelseif(t==0|t==6)begin//---------------動(dòng)態(tài)掃描----always@(posedgeclklkhzornegedgerstn)beginqtemp<=0;elseif(qtemp==7)qtemp[2:0]<=0;//--------------數(shù)碼管選擇模塊------------begincase(q)endcase//--------------譯碼模塊----------begin4'd0:{a,b,c,d,e,f,g}=7’b11111104'd1:{a,b,c,d,e,f,g}=7’b01100004'd2:{a,b,c,d,e,f,g}=7’b1101101;4’d3:{a,b,c,d,e,f,g}=7’b1111001;4’d4:{a,b,c,d,e,f,g}=7’b0110011;4’d5:{a,b,c,d,e,f,g}=7’b1011011;4'd6:{a,b,c,d,e,f,g}=7’b1011111;4’d7:{a,b,c,d,e,f,g}=7’b1110000;4'd8:{a,b,c,d,e,f,g}=7’b1111111;4'd9:{a,b,c,d,e,f,g}=7’b1111011;EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告第18頁(yè)default:{a,b,c,d,e,f,g}=7’b0000000;endcaseXiaodouendm