基于EDA篮球计时计分系统

1、EDA课程设计报告书课题名称 基于EDA的篮球赛计时计分系统姓 名 学 号 院 系 专 业 指导教师 一、 设计任务及要求：本课题设计一种简单的基于EDA控制的篮球赛计时计分系统的方法,设计主要解决篮球赛中不同情况下的计时计分工作等。 设计要求如下： 1、设计一个对篮球赛进行简单计时计分的系统。 2、计时细分为每节12分钟和4分钟加时。 3、对两队分开计分，区分赛事中1、2、3分的不同得分。 4、上下半场终场提示。指导教师签名： 年 月 日 二、指导教师评语：指导教师签名： 年 月 日 三、成绩验收盖章 年 月 日 基于EDA的篮球赛计时计分系统 1 设计目的 本课题设计一种简单的基于EDA控

2、制的篮球赛计时计分系统的方法, 设计主要解决篮球赛中不同情况下的计时计分等。通过设计不同的计时模块和计分模块，能很好的综合运用我们所学到的EDA,数字电路知识,熟悉VHDL语言的基本应用。2 设计的主要内容和要求 1、设计一个对篮球赛进行简单计时计分的系统 2、计时细分为每节12分钟和4分钟加时 3、对两队分开计分，区分赛事中1、2、3分的不同分制。 4、上下半场提示3 整体设计方案由设计内容可知，主电路包括的模块有分频模块、计时模块、记分模块、脉冲产生模块、滤波模块、选择模块、声光显示模块，显示模块及消抖模块等。分频模块包括1s和5ms，1s用来秒钟计时，5ms用来作为时钟脉冲。计时模块包括

3、每节比赛的12分钟，以及加时的4分钟。这两个模块可以利用12进制，60进制，以及5进制的减法计数器来表示。计分模块可以使用计数器表示双方的比分，加分可采用脉冲产生器来实现。其中，使用一个数据选择模块来选择得分的一方。并且用一个99进制的加法计数器来表示双方得分。脉冲产生过程中考虑到会有毛刺出现，影响脉冲正确产生进而影响加分模块，加入一个滤波模块用以消除毛刺。显示电路5进制计时60进制计时24进制计时99进制计分99进制计分数据选择器赛节显示电路时钟脉冲图3.1 设计方案图4 硬件电路的设计4.1 12进制减法计数器这个计数器用来表示每一节比赛的分钟位，它的时钟脉冲应由前一个60进制计数器的CO

4、提供。具备复位功能。可以将12进制改为任意进制的减法计数器。当计数结束后，计数器不再计数。当CO有效时进行减法计数，当计数器减到0之，SO输出一个高电平。EN等于1时计数器复位，当C05等于1时实现比赛加时操作。生成元件图：图4.1 12进制减法计数器元件图4.2 60进制减法计数器这个计数器用来表示每一节比赛的秒钟位。要求在完成12个60进制的计数后，计数器不再计数。具备清零、暂停以及复位的功能。当CLK有效时进行减法计数，CLR等于1时整个计数器清零，EN等于1时计数器复位，PAUSE等于1时计数器暂停计数，。当计数器减到0之，CO输出一个高电平。生成元件图：图4.2 60进制减法计数器元

5、件图4.3 99进制可逆计数器这个计数器用来表示比赛球队分别的得分。当S出现上升沿时开始记分，CLR等于1时整个计数器清零。生成元件图：图4.3 99进制可逆计数器元件图4.4 1对2数据选择器由于比赛两方的比分不尽相同，所以用一个数据选择器来正确的给某一方加分。当按下P4时，给A队加分，A的输出为CO；当再次按下P4时，给B队加分，B的输出为CO。生成元件图：图4.4 1对2数据选择器元件图4.5 脉冲产生器由于比赛的得分分别为1分，2分，3分。所以对应的，当得分为1时，应当产生1个脉冲，当得分为2时，产生2个脉冲，以此类推。在输入信号CLK存在的情况下，当P1为高电平，则CO产生1个脉冲信

6、号。P2为高电平，产生2个脉冲信号。P3为高电平，产生3个脉冲信号。生成元件图图4.5 脉冲产生器元件图4.6 滤波模块从脉冲产生器仿真的波形图看出，输出脉冲会有毛刺，所以加一个滤波模块，用以消除毛刺。如果高电平持续时间大于某一数值，则判定为是一个脉冲，否则判定为毛刺。LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY LB ISPORT(CLK_50MHZ:IN STD_LOGIC;OUT2:OUT STD_LOGIC;CO:IN STD_LOGIC);END;ARCHITECTURE

7、 ONE OF LB ISSIGNAL QQ:INTEGER RANGE 25000000 DOWNTO 0;BEGINPROCESS(CLK_50MHZ)BEGINIF CLK_50MHZEVENT AND CLK_50MHZ=1 THENIF CO=1 THENQQ=QQ+1;ELSEQQ125500 THENOUT2=1;ELSEOUT2=0;END IF;END PROCESS;END;生成元件图：图4.6 滤波模块元件图4.7 声光显示模块上半场计时中，上半场指示灯亮，时间到，输出3s的声光提示，下半场指示灯亮，时间到，输出5s的声光提示。 4.7.1上下半场指示生成元件图：图4.7

8、 上下半场指示元件图 4.7.2、上半场声光提示图4.8 上半场声光提示元件图 4.7.3、下半声声光提示图4.9 下半场声光提示元件图4.8 显示模块由于试验箱采用动态显示，所以需要将BCD码转换成段码和位码。D0到D7分别表示8个LED管。程序可以表示为：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY DISP ISPORT(CLK:IN STD_LOGIC;m_ge,m_shi,f_ge,f_shi,a_ge,a_shi,b_ge,b_shi:IN STD_LOGIC_VECT

9、OR(3 DOWNTO 0);sel:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);LED7S:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);END;ARCHITECTURE ONE OF DISP ISSIGNAL QQ:INTEGER RANGE 25000000 DOWNTO 0;SIGNAL CLK2:STD_LOGIC;SIGNAL Q:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);signal sel1:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);BEGIN PROCESS(CLK)-数码管扫描分频BEGINIF C

10、LKEVENT AND CLK=1 THENIF QQ25000 THENQQ=QQ+1;ELSEQQ=0;CLK2=NOT CLK2;END IF;END IF;END PROCESS;PROCESS(CLK2)-扫描数码管选择BEGINIF CLK2EVENT AND CLK2=1 THENsel1Q=m_ge; selQ=m_shi;selQ=f_ge; selQ=f_shi;selQ=a_ge; selQ=a_shi;selQ=b_ge; selQ=b_shi;selNULL;END CASE;END PROCESS;PROCESS(Q)-数码管显示BEGINCASE Q ISWHEN

11、 0000=LED7SLED7SLED7SLED7SLED7SLED7SLED7SLED7SLED7SLED7SNULL;END CASE;END PROCESS;END;生成元件图：图4.10 显示模块元件图4.9 顶层电路 将上述模块相互连接，即可得到篮球计分计时系统所需的顶层电路。图4.11 顶层电路图5 软件设计设计过程中软件设计流程如下结束计时开始有进球?是否时间到?记分LED灯、蜂鸣器响指示否图5.1 主程序流程图开始EN=0？C05=0？十位等于1，个位等于2，SO=0个位0？十位0？个位减1，SO=0否是否CO有上升沿？是十位等于0，个位等于5，SO=0是否是否是个位等于9，十

12、位减1SO=1结束图5.2 12进制减法计数器程序流程图十位等于0，个位等于0脉冲上升沿？个位0?是个位减1，CO=0开始否是个位等于9，十位减1CLR=1 或EN=1？否是PAUSE=0?是是否CO=1，十位0?SO=0?十位等于5，个位等于9结束图5.3 60进制减法计数器程序流程图开始否CLR=0？是个位等于0，十位等于0S有上升沿？是否个位9?是个位等于0个位加1否十位9？是十位加1十位等于0结束图5.4 99进制可逆计数器程序流程图6 系统仿真对各电路分别创建一个仿真波形文件，输入引脚，并对所有input引脚赋初值，保存仿真波形文件。开始仿真，若仿真没有出错，则可观察仿真得到的波形图

13、。6.1 12进制减法计数器仿真 对12进制减法计数器引脚赋值，观察波形图可知该元件符合设计要求。图6.1 12进制减法计数器仿真波形图6.2 60进制减法计数器仿真 对60进制减法计数器引脚赋值，观察波形图可知该元件符合设计要求。图6.2 60进制减法计数器仿真波形图6.3 99进制可逆计数器仿真 对99进制减法计数器引脚赋值，观察波形图可知该元件符合设计要求。图6.3 99进制可逆计数器仿真波形图6.4 1对2选择器仿真 对1对2选择器引脚赋值，观察波形图可知该元件符合设计要求。图6.4 1对2选择器仿真波形图6.5 脉冲产生器仿真 对脉冲产生器引脚赋值，观察波形图可知该元件符合设计要求。

14、图6.5 脉冲产生器仿真波形图6.6 上下半场声光指示波仿真 对上下半场声光指示器引脚赋值，观察波形图可知该元件符合设计要求。图6.6 上下半场声光指示仿真波形图6.7 上半场声光提示仿真 对上半场声光提示器引脚赋值，观察波形图可知该元件符合设计要求。图6.7 上半场声光提示仿真波形图6.8 下半场声光提示仿真 对下半场声光提示器引脚赋值，观察波形图可知该元件符合设计要求。图6.8 下半场声光提示仿真波形图6.9 顶层电路仿真 顶层电路模块去除声光显示模块后，创建仿真波形文件，对各引脚赋值。观察波形图可知顶层电路连线无误，符合设计要求。图6.9 顶层电路仿真波形图7 使用说明 本设计中的基于EDA篮球计时计分系统能实现篮球赛中简单规则下的计时计分任务。8 设计总结 本次课程设计让我对EDA及QuartusII软件有了新的的理解。在设计的过程中，我意识到了自己在专业知识上的匮乏。更加坚定我在学习道路上的决心。EDA和VHDL语言是电子类专业的重要组成部分，必须多下功夫才能扎实地掌握。经过这次的课程设计，让我理