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EDA乒乓球?qū)嶒?yàn)報(bào)告

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ID:83710 發(fā)表于 2015-6-25 02:48 | 只看該作者 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
      EDA fpga乒乓球?qū)嶒?yàn)報(bào)告
指導(dǎo)老師:楊月                 姓名:  孫鵬 吳斌 李文伯      

一實(shí)驗(yàn)原理:利用兩個(gè)按鍵表示兩位選手,LED燈表示乒乓球的軌跡,數(shù)碼管顯示擊球結(jié)果。
     本程序由3個(gè)部分組成,第一部分為分頻程序,將de2自帶的50Mhz頻率分為1MHZ,1lKHZ,10hz.第二部分為數(shù)碼管分時(shí)掃描程序,掃描速度1khz.第三部分是擊球狀態(tài)機(jī)程序。
因手上無示波器,也無必要用示波器,分頻仿真如下圖所示:
由乒乓球跳動(dòng)速度來看,乒乓球在接發(fā)球時(shí)速度可以達(dá)到0.4s,乒乓球在運(yùn)行中速度慢些,可以達(dá)到0.8s.
二源代碼如下所示:
module     pinpang(clk_1MHZ,clk_1khz,clk_10hz,clk_27,clk_50,hex0,hex1,hex2,hex3,hex4,hex5,hex6,hex7,clc,set_r,set_l,led_r);            
    input clc,set_r,set_l;      //定義清除鍵,在程序中按下不放為暫停
    input clk_27,clk_50;    //定義輸入時(shí)鐘信號(hào),此程序中只用了clk_50,即50M的頻率
    output clk_1MHZ,clk_1khz,clk_10hz;//定義分頻后信號(hào)1MHZ,1KHZ,10HZ
   reg clk_1MHZ,clk_1khz,clk_10hz;  
    reg[5:0] clk_sum;//1MHZfenpin   //定義分頻1MHZ計(jì)數(shù)器
    reg[9:0] clk_sum1k;//fenpinwei 1khz  //定義分頻1khz分頻器
    reg[6:0] clk_sum10hz;//ledxianshipinlv //定義分頻10hz分頻器
    reg[6:0] hex_buff1;           //定義數(shù)碼管緩存寄存器
    reg[3:0] hex_buff;            //定義數(shù)碼管取值寄存器
    reg[3:0]  hex_sum;          //數(shù)碼管掃描片選信號(hào)
    reg[3:0]  r_sum,l_sum;       //定義每局中左邊或者右邊得分?jǐn)?shù)目默認(rèn)a_為左,b_為右
    reg[3:0]  ju_sum;           //led燈延時(shí)計(jì)數(shù)器,每100ms計(jì)數(shù)一次
    reg[2:0]  a_run,b_run;       //定義左邊和右邊當(dāng)前贏得的局?jǐn)?shù)
    reg[2:0]  state;             //定義狀態(tài)機(jī)所處位置
    reg[3:0]   game_on;        //定義按鍵處于何種狀態(tài)
    reg[31:0]  time_sum;        //定義LED從次態(tài)到現(xiàn)態(tài)時(shí)間
    reg[4:0]  qiu;              //定義當(dāng)前LED燈位置
    output[6:0] hex0,hex1,hex2,hex3,hex4,hex5,hex6,hex7;//8段數(shù)碼管顯示數(shù)
    reg[6:0] hex0,hex1,hex2,hex3,hex4,hex5,hex6,hex7;
    output[17:0]led_r;         
    reg   [17:0]led_r;           //led燈狀態(tài)
    parameter  hexx0=7'b1000000,    //0
               hexx1=7'b1111001,   //1
               hexx2=7'b0100100,   //2
               hexx3=7'b0110000,   //3
               hexx4=7'b0011001,   //4
               hexx5=7'b0010010,   //5
               hexx6=7'b0000010,   //6
               hexx7=7'b1111000,   //7
               hexx8=7'b0000000,   //8
               hexx9=7'b0010000,   //9
               hexxn=7'b1111111;   //null

always@(posedge clk_50)begin   //fenpinwei1MHZ
         clk_sum<=clk_sum+6'b000001;    //分頻為1MHZ
         if(!clc)
         clk_sum<=0;
         if(clk_sum==24)begin
         clk_sum<=0;
         clk_1MHZ<=~ clk_1MHZ;      
         end
    end     

  always@(posedge clk_1MHZ)begin   //FENPINWEI 1KHZ
         clk_sum1k<=clk_sum1k+10'b0000000001;   //分頻為1KHZ
         if(!clc)
         clk_sum1k<=0;
         if(clk_sum1k==499)begin
         clk_sum1k<=0;
         clk_1khz<=~ clk_1khz;      
         end
    end         



always@(posedge clk_1khz)begin   //FENPINWEI 10HZ//分頻為10hz
         clk_sum10hz<=clk_sum10hz+7'b0000001;
         if(!clc)
         clk_sum10hz<=0;
         if(clk_sum10hz==49)begin
         clk_sum10hz<=0;
         clk_10hz<=~ clk_10hz;   
         end
    end        

  always@(posedge clk_1khz)begin   //FENPINWEI 1kHZ//在1kHz內(nèi)處理數(shù)碼管和按鍵

         hex_sum<=hex_sum+4'b0001;
         if(!clc)
         hex_sum<=0;
         if(hex_sum==8)
         hex_sum<=0;  
   case(hex_sum)
        6:hex_buff<=a_run; //第二位 顯示左邊邊當(dāng)前贏得局?jǐn)?shù),實(shí)際為0
//由于de2開發(fā)板數(shù)碼管位置移位,故該程序中數(shù)碼管非實(shí)驗(yàn)板相應(yīng)位置,需要調(diào)整
        7:hex_buff<=b_run;   //第一位顯示右邊當(dāng)前贏得局?jǐn)?shù)
        0:hex_buff<= a_run;   //第三位顯示左邊贏得局?jǐn)?shù)
        1:hex_buff<= ju_sum%10;//第四位顯示當(dāng)前局?jǐn)?shù)
        2:hex_buff<= r_sum%10; //第五位顯示右邊當(dāng)前得分個(gè)位
        3:hex_buff<= r_sum/10; //第六位顯示右邊當(dāng)前得分十位
        4:hex_buff<= l_sum%10; //第七位顯示當(dāng)前左邊贏得得分個(gè)位
        5:hex_buff<= l_sum/10; //第八位顯示當(dāng)前左邊贏得得分十位
        default:hex_buff=4'b1111;
    endcase

    if(!set_l)
        begin
        if(state==5||state==0)
//左按鍵按下,判斷LED燈是否落在左邊,若果是繼續(xù)下去,否則記為錯(cuò)誤按左鍵
        game_on<=4'b0110;
     else
        game_on<=4'b1110;
        end
  if(!set_r)
       begin
  if(state==2||state==3)
//右按鍵按下,判斷LED燈是否落在右邊,若果是繼續(xù)下去,否則記為錯(cuò)誤按右鍵
       game_on<=4'b0101;
  else
       game_on<=4'b1101;
  end
    end   

   always@(negedge clk_1khz) begin
//在clk-1khz的下降沿中處理函數(shù),將數(shù)碼管中緩存值翻譯過來,賦給數(shù)碼管
     case(hex_buff)
         0:hex_buff1<=hexx0;
         1:hex_buff1<=hexx1;
         2:hex_buff1<=hexx2;
         3:hex_buff1<=hexx3;
         4:hex_buff1<=hexx4;
         5:hex_buff1<=hexx5;
         6:hex_buff1<=hexx6;
         7:hex_buff1<=hexx7;
         8:hex_buff1<=hexx8;
         9:hex_buff1<=hexx9;
         default:hex_buff1<=hexx0;
     endcase


      case(hex_sum)
        0: hex0<=hex_buff1;
        1: hex1<=hex_buff1;
        2: hex2<= hex_buff1;
        3: hex3<= hex_buff1;
        4: hex4<=hex_buff1;
        5: hex5<= hex_buff1;
        6: hex6<= hex_buff1;
        7: hex7<= hex_buff1;
        default:
        begin
        hex0<=hexxn;
        hex1<=hexxn;
        hex2<=hexxn;
        hex3<=hexxn;
        hex4<=hexxn;
        hex5<=hexxn;
        hex6<=hexxn;
        hex7<=hexxn;
        end  
     endcase
    end

  always@(posedge clk_10hz)begin //每100ms進(jìn)行狀態(tài)機(jī)設(shè)置
    time_sum<=time_sum+1;
    led_r=0;      //避免LED全亮,先將LED全滅
    if(time_sum==8)   //每個(gè)LED燈間隔發(fā)光的時(shí)間不超過0.8s
    time_sum<=0;  
      case(state)
         5:   //狀態(tài)5左邊發(fā)球
         if(game_on==4'b0110)//如果檢測(cè)到左鍵正確按下,執(zhí)行程序
         begin
         led_r[qiu]=1;   
         if(time_sum==3)begin  //如果LED燈已走了0.4s,則點(diǎn)亮下個(gè)LED燈
           time_sum<=0;
           led_r[qiu]=0;      //先將現(xiàn)態(tài)LED燈光滅,在點(diǎn)亮下個(gè)LED燈
           qiu<=qiu-5'b00001;
           led_r[qiu]=1;
            if(qiu<=14)     
//因?yàn)槎x了18個(gè)LED燈作為實(shí)驗(yàn)乒乓球臺(tái),所以當(dāng)左邊已發(fā)完球后,應(yīng)立即進(jìn)入左邊運(yùn)球給右邊的狀態(tài)4
               state<=4;
            end
           end
         else
         begin      / /如果沒有檢測(cè)到左鍵正確按下,則LED【17】常亮
         led_r[17]<=~led_r[17];
         end
         4:       //左邊運(yùn)球到右邊的狀態(tài)
         begin
            led_r[qiu]=1;    //若果球已到右邊接球邊界,進(jìn)入右邊接球狀態(tài)3
            if(qiu<=3)
            state<=3;
            if(state==4)
            begin
          if(game_on==4'b1101)begin
            l_sum<=l_sum+4'b0001;
            state<=2;          //若右鍵在運(yùn)球中錯(cuò)誤按下,算右邊犯規(guī),左邊加一分
             led_r[qiu]=0;      //球歸右邊并自動(dòng)發(fā)球
             qiu<=0;
             led_r[qiu]=1;
             time_sum<=1;
            end
          if(time_sum==0)begin
            led_r[qiu]=0;
            qiu<=qiu-5'b00001;
            led_r[qiu]=1;     //運(yùn)球沒有失誤,進(jìn)入右邊接球狀態(tài)3
             if(qiu<=3)
            state<=3;
        end
       end
       end
       3:
       begin
           if(game_on==4'b0101)
           begin
           state<=2;
              led_r[qiu]=0;
           qiu<=qiu+5'b00010;         //若已接球,立即進(jìn)入狀態(tài)2或1
            led_r[qiu]=1;
            end
           if(state==3)
           begin
           led_r[qiu]=1;
           if(time_sum==3)begin    //接球中LED燈閃動(dòng)速度為0.4s
           time_sum<=0;
           led_r[qiu]=0;
           qiu<=qiu-5'b00001;
           led_r[qiu]=1;
            if(qiu==0)begin
           state<=2;
           l_sum<=l_sum+4'b0001; //若接球失敗,進(jìn)入右邊準(zhǔn)備發(fā)球狀態(tài),左邊得一分
           end
       end
       end
       end
       2:
       if(game_on==4'b0101)
         begin
         led_r[qiu]=1;
          if(qiu>=3)     //若超出界限,立即進(jìn)入狀態(tài)右邊運(yùn)球左邊的狀態(tài)1
           state<=1;
         if(state==2)begin
         if(time_sum==3)begin
           time_sum<=0;
           led_r[qiu]=0;
           qiu<=qiu+5'b00001;
           led_r[qiu]=1;
           if(qiu>=3)
           state<=1;
           end
         end
         end
           else
           begin
         led_r[0]<=~led_r[0]; //若當(dāng)前沒有有效右鍵按下,一直處于等待階段。
         end
       1:
         begin
            led_r[qiu]=1;
            if(qiu>=14)
            state<=0;      
            if(state==1)begin  
       if(game_on==4'b1110)begin
            r_sum<=r_sum+4'b0001;
            state<=5;      
//運(yùn)球過程中,左邊錯(cuò)誤按下,右邊得一分,球立即從左邊發(fā)出
             led_r[qiu]=0;
             qiu<=17;
             led_r[qiu]=1;
             time_sum<=1;
            end
          if(time_sum==0)begin
            led_r[qiu]=0;
            qiu<=qiu+5'b00001;
            led_r[qiu]=1;  //球到左邊接球邊界,進(jìn)入左邊接球狀態(tài)0
            if(qiu>=14)
            state<=0;
       end   
       end
       end
       0:
              begin
          if(game_on==4'b0110)
          Begin      //左鍵正確按下,進(jìn)入左邊發(fā)球狀態(tài)
            state<=5;
             led_r[qiu]=0;
            qiu<=qiu-5'b00010;
             led_r[qiu]=1;
           end
            if(qiu==17)begin
//初始狀態(tài)球可能賦值為零,這里強(qiáng)制轉(zhuǎn)換到狀態(tài)5,實(shí)際沒有出現(xiàn)這種狀態(tài)
             state<=5;     
             r_sum<=r_sum+4'b0001;
            end
           led_r[qiu]=1;
           if(state==0)
           begin   
           if(time_sum==3)begin
           time_sum<=0;
           led_r[qiu]=0;
           qiu<=qiu+5'b00001;
           led_r[qiu]=1;
        if(qiu==17)begin
//左邊球落到最后一個(gè)LED上,說明球已過線,左邊接球失敗,右邊加一分
             state<=5;
             r_sum<=r_sum+4'b0001;
             end
           end
       end
       end

   if(r_sum==11||l_sum==11)begin
//11分為一局,一局結(jié)束后進(jìn)行下一局,左邊右邊當(dāng)前局?jǐn)?shù)歸零,總局?jǐn)?shù)加一
         if(l_sum==11)a_run<=a_run+1;
         if(r_sum==11)b_run<=b_run+1;
         r_sum<=0;
         l_sum<=0;
         ju_sum<=ju_sum+4'b0001;
end
//若已進(jìn)行7局,則比賽從新開始
  if(ju_sum==7)begin
          ju_sum<=0;
          a_run<=0;
          b_run<=0;
    end

  end  
endmodule

//本程序僅供參考,可能與實(shí)際不符
三實(shí)驗(yàn)感想:
通過一天多來的努力,我們終于把老師交給我們的任務(wù)完成了,明白了fpga編程的一些小技巧。開始第一天因?yàn)殡娔X系統(tǒng)原因,無法安裝驅(qū)動(dòng),后來?yè)Q了電腦驅(qū)動(dòng)就可以安裝了。到網(wǎng)上沒有找到引腳庫(kù)文件,所以只好自己一個(gè)一個(gè)定義引腳。
  在編程過程中,發(fā)現(xiàn)直接賦值常數(shù)語(yǔ)句最好用x’b---比較好,否則程序默認(rèn)常數(shù)為32位,出現(xiàn)警告。在整個(gè)模塊中,寄存器值只能在某個(gè)always語(yǔ)句中被賦值,否則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。定義的輸入輸出引腳,寄存器引腳也最好使用,否則也會(huì)出現(xiàn)警告,若這些變量不需要使用,可以注釋掉,以便不時(shí)之需。


   



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