Verilog设计：基于FPGA的乒乓球游戏机实战教程

本文介绍了一种基于FPGA (Field-Programmable Gate Array) 的乒乓球游戏机的设计实现，使用的是Altera公司Cyclone II系列的EP2C5T144C8芯片，并采用Verilog硬件描述语言进行编程。设计目标是构建一个可以模拟真实乒乓球比赛的游戏平台，包括五局三胜的规则、发球权的随机分配、LED灯光模拟乒乓球运动以及玩家通过按钮输入击球信号等功能。 系统结构方面，乒乓球游戏机主要包括以下几个核心模块： 1. **比赛控制系统**：这是整个设计的核心部分，负责调度游戏流程，包括简易随机数发生器确定首次发球权，发球权控制器管理发球权的交替，乒乓球位置控制器控制LED灯的移动，甲乙方计分控制器记录得分，以及犯规音响控制器处理违规情况。 2. **随机数发生器**：为了保证比赛的公平性，设计了一个简单但能满足需求的随机数生成器。它利用系统时钟周期内的square信号，当比赛开始信号(start信号)上升沿触发时，根据square信号的当前状态作为随机数输出。设计时考虑了时序关系，确保square信号周期足够长以避免干扰。 3. **发球权控制器**：根据随机数决定发球权的归属，确保每次发球的不确定性。 4. **LED模拟**：六个LED灯模拟乒乓球台，比赛开始时中间两个灯亮起，随着乒乓球的移动，LED会相应地左右移动。玩家通过按钮控制LED的移动方向。 5. **规则判定**：如果乒乓球在中点与对方边界之间移动，且对方未能及时按下击球按钮，就会判为失分。 该设计采用模块化方法，先编写每个功能模块，再通过顶层原理图整合，确保各个模块的协同工作。整个系统运行在50MHz的系统时钟下，通过Quartus II软件进行编译、仿真和下载调试，最终实现在开发板上的实际运行。 总结来说，这篇文章详细阐述了如何利用FPGA技术实现一款乒乓球游戏机，通过Verilog编程实现了游戏规则的逻辑控制和界面显示，对于初学者学习FPGA设计和Verilog语言具有很好的参考价值。