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1 引言 1

1.1 设计背景 1

1.2 VHDL 简介 1

1.3 Q

UARTUS

Ⅱ 简介 2

2 乒乓球比赛游戏机的设计 2

2.1 系统设计要求 2

2.2 设计思路 3

3 乒乓球比赛游戏机的实现 5

3.1 乒乓球比赛游戏机的顶层原理图 5

3.2 系统各功能模块的实现 5

3.2.1 比赛控制模块 5

3.2.2 记分模块 5

3.2.3 数码管显示模块 5

4 各个模块的仿真以及系统仿真、分析 6

4.1 比赛控制模块仿真波形 6

4.2 记分模块仿真波形图 6

4.3 管脚锁定 7

4.4 系统的波形仿真 7

4.5 显示结果的几种情况 8

5 总结 8

5.1 设计制作过程中遇到的问题及解决方案 8

5.2 本设计有以下几个可以改进的地方 8

参考文献错误!未定义书签。

附录 9

游戏控制模块的 VHDL 程序 9

记分模块的 VHDL 程序 11

动态扫描模块的 VHDL 程序 12

译码器模块的 VHDL 程序 13

. . .

1 引言

1.1 设计背景

1.2 VHDL 简介

硬件描述语言已经有几十年的发展历史,并且在系统的仿真、验证和设计、

综合等方面得到成功的应用。目前常用的硬件描述语言有 VHDL、Verilog HDL、

ABEL 等

[2][3][4]

。VHDL 则起源于 20 世纪 70 年代末和 80 年代初,美国国防部提出的

VHSIC 计划,目标是为下一代集成电路的生产、实践阶段性的工艺极限和完成 10

万门级以上的电路设计而建立一种新的描述方法

[5]

。 VHDL 的英文全称为

Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language,是 IEEE

标准化的硬件描述语言 ,并且已经成为系统描述的国际公认标准 ,得到众多 EDA

公司的支持。

VHDL 具有很多的优点使它能够被大多数人认可,被广泛应用在逻辑电路的设

计方面,并且成为了标准化的硬件描述语言,其优点如下：

<1>功能强大和设计灵活。一个简洁的使用 VHDL 语言编写的程序就可以描述

一个复杂的逻辑电路,因为 VHDL 拥有强大的语言结构。VHDL 多层次的设计描述

[6]

功能可以有效地控制设计的实现 ,支持设计库和可重复使用的元件生成 ,还支持

多种设计方式,如层次化设计、模块化设计和同步、异步和随机电路设计。

<2>与具体器件无关。用 VHDL 设计硬件电路时不用先确定设计要用到哪种器

件,也不用特别熟悉器件的内部结构,这样可以使设计人员专注于进行系统设计。

设计完成后,可以根据消耗的资源选择合适的器件,而不造成资源的浪费。

<3>很强的移植能力。VHDL 由很多不同的工具支持,同一个设计的程序可以

在包括综合工具、仿真工具、系统平台等工具中使用。

<4>强大的硬件描述能力。VHDL 可以描述系统级电路和门级电路,而且描述

方式多样,可以采用行为描述、寄存器传输描述或者结构描述,也可以用其混合描

述方式。同时,VHDL 可以准确地建立硬件电路模型,因为它支持惯性延迟和传输

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