verilogHDL搶答器（兩個(gè)程序）

1、 一、設(shè)計(jì)任務(wù)智力競(jìng)賽搶答器Verilog HDL要求有6位參賽者進(jìn)行搶答，有六個(gè)搶答信號(hào)進(jìn)行搶答。當(dāng)有搶答選手按下?lián)尨疰I后系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確的判斷是那一組選手按下了搶答信號(hào)，由于系統(tǒng)比較小，速度比較快一般不會(huì)有同時(shí)按下的可能，所以只有六種狀態(tài)，然后系統(tǒng)能夠根據(jù)這六種狀態(tài)進(jìn)行適時(shí)的顯示和提示。當(dāng)有選手按下以后就對(duì)搶答信號(hào)進(jìn)行鎖存，其他選手的輸入無(wú)效。然后就是對(duì)搶答進(jìn)行時(shí)間限制了，根據(jù)設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)完成還沒有人搶答的時(shí)候系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)聲音提示時(shí)間已經(jīng)到了。當(dāng)有選手在主持人未按下?lián)尨疰I搶答時(shí)視為超前搶答，系統(tǒng)顯示該選手號(hào)，同時(shí)蜂鳴器響，該搶答無(wú)效。還有清除復(fù)位鍵，搶答完成以后按復(fù)位鍵即

2、可清除已有的狀態(tài)。通過Verilog HDL程序代碼實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各個(gè)功能。二、設(shè)計(jì)目的與要求目的：理論聯(lián)系實(shí)際，鞏固和運(yùn)用所學(xué)課程，提高分析、解決計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)際問題的獨(dú)立工作能力，培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想，嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事的科學(xué)態(tài)度和勇于探索的創(chuàng)新精神。通過對(duì)一個(gè)智力搶答器的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加深對(duì)計(jì)算機(jī)原理以及數(shù)字電路應(yīng)用技術(shù)方面的了解與認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步熟悉數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試的方法和步驟，通過Verilog 程序的編寫，進(jìn)一步熟悉Verilog HDL 的語(yǔ)法知識(shí)；規(guī)化訓(xùn)練學(xué)生撰寫技術(shù)研究報(bào)告，提高書面表達(dá)能力。要求：Ø 掌握FPGA設(shè)計(jì)系統(tǒng)的一般方法。Ø 熟練掌握使用mode

3、lsim軟件設(shè)計(jì)較復(fù)雜的數(shù)字邏輯電路。Ø 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決實(shí)際問題的能力。三、 課程設(shè)計(jì)的容設(shè)計(jì)一搶答器，要求如下：(1)搶答臺(tái)數(shù)為6；(2)具有搶答開始后20s倒計(jì)時(shí)，20秒倒計(jì)時(shí)后6人搶答顯示超時(shí)，并報(bào)警；(3)能顯示超前搶答臺(tái)號(hào)并顯示犯規(guī)報(bào)警；(4)系統(tǒng)復(fù)位后進(jìn)入搶答狀態(tài)，當(dāng)有一路搶答按鍵按下，該路搶答信號(hào)將其余各路搶答信號(hào)封鎖，同時(shí)鈴聲響起，直至該路按鍵松開，顯示牌顯示該路搶答臺(tái)號(hào)。四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求可知,系統(tǒng)的輸入信號(hào)有：主持人按鈕inputEn,各選手的搶答按鈕分別是inputL1、inputL2、inputL3、inputL4，inputL5，i

4、nputL6,主持人和選手搶答按鈕都是低電平有效，系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)clr(高電平有效)，系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)clk，系統(tǒng)的輸出信號(hào)有：六個(gè)人搶答成功與否的指示燈控制信號(hào)輸出口Led2，犯規(guī)搶答時(shí)報(bào)警器Buzzer(低電平有效)。本系統(tǒng)應(yīng)具有的功能有：能夠準(zhǔn)確的判斷出是哪位搶答者，當(dāng)主持人沒按搶答時(shí)，有人搶答了則蜂鳴器報(bào)警，并顯示該選手號(hào)，當(dāng)主持人按了搶答鍵時(shí)有人搶答了，同時(shí)封鎖搶答信號(hào)，其他選手搶答無(wú)效，不顯示該選手號(hào)。五、仿真過程與仿真結(jié)果仿真過程：使用ModelSim進(jìn)行功能測(cè)試，首先在里面進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，在工程文件夾下面會(huì)新建一個(gè)modelsim的文件夾，然后編寫實(shí)現(xiàn)功能的程序和測(cè)試文件，最后保存編

5、譯執(zhí)行就可以進(jìn)行功能仿真了。仿真結(jié)果：結(jié)果分析與討論：可以看到0時(shí)刻系統(tǒng)復(fù)位狀態(tài)，2s時(shí)2號(hào)超前搶答(inputEn為高電平，inputL2為低電平)，系統(tǒng)顯示2蜂鳴器并犯規(guī)報(bào)警(Buzzer為低電平)，8s時(shí)系統(tǒng)復(fù)位狀態(tài)，12s時(shí)4號(hào)選手先搶答成功(inputL4為低電平)顯示4，14s時(shí)3號(hào)選手后搶答，不顯示3，20s時(shí)系統(tǒng)復(fù)位。六、總結(jié)通過本次合成設(shè)計(jì)，我又一遍熟悉了Verilog HDL語(yǔ)言進(jìn)行建模，并且通過實(shí)際操作學(xué)會(huì)了怎么使用Modelsim這個(gè)軟件來(lái)完成一個(gè)完整的課程設(shè)計(jì)。以及對(duì)基于FPGA的系統(tǒng)開發(fā)流程有了一個(gè)整體認(rèn)識(shí)，我越來(lái)越認(rèn)識(shí)到一點(diǎn)， 編程對(duì)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)有著至關(guān)重要的， 我們

6、在硬件開發(fā)的過程中更應(yīng)該重視編程， 將編程看作是完善開發(fā)的不可缺少的一部分。雖然題目簡(jiǎn)單，但這也磨練了我的意志。第一次做的太復(fù)雜了，然后一次次修改，做成最簡(jiǎn)單功能的。在一次次的反復(fù)設(shè)計(jì)、論證和測(cè)試中， 提高了邏輯分析能力、全面分析問題的能力以及發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。通過對(duì)各方面資料的收集， 我的知識(shí)面也進(jìn)一步拓寬了。同時(shí)，我也發(fā)現(xiàn)了自己的不足， 像語(yǔ)言表達(dá)還比較差， 不能更清楚地表達(dá)自己的意思， 邏輯分析能力和編程能力有待提高，有些預(yù)先的想法都未能實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也還有很長(zhǎng)的路需要走，這是需要時(shí)間去積累的。在今后的學(xué)習(xí)中我還得加以改進(jìn)。七、程序系統(tǒng)主要Verilog HDL源程序：

7、module QiangDaQi(clk,clr,inputEn,inputL1,inputL2,inputL3,inputL4,inputL5,inputL6,Led2,Buzzer); /一開始聲明有哪些端口input clk,clr,inputEn,inputL1,inputL2,inputL3,inputL4,inputL5,inputL6;output 0:7Led2;/Led2顯示選手號(hào)output Buzzer;/低電平時(shí)蜂鳴器發(fā)出聲音reg EnFlat=1'b0;/EnFlat為高電平時(shí)開始搶答reg 0:2Led2=3'd0;reg Buzzer=1'

8、;b1;always (posedge clk)/時(shí)鐘上升沿begin if(inputEn=1)/如果主持人沒按按鈕就有人搶答 begin if(inputL1=0) begin Led2=3'd1;Buzzer=1'b0;end if(inputL2=0) begin Led2=3'd2;Buzzer=1'b0;end if(inputL3=0) begin Led2=3'd3;Buzzer=1'b0;end if(inputL4=0) begin Led2=3'd4;Buzzer=1'b0;end if(inputL5=0)

9、 begin Led2=3'd5;Buzzer=1'b0;end if(inputL6=0) begin Led2=3'd6;Buzzer=1'b0;endend if(inputEn=1'b0)/為低電平時(shí)表示主持人按下?lián)尨鸢粹o開始搶答 begin EnFlat=1'b1; if(EnFlat=1'b1) begin if(inputL1=1'b0)/一號(hào)選手搶答begin Led2=3'd1; EnFlat=1'b0;/為低電平禁止其他選手搶答B(yǎng)uzzer=1'b1;end else/一開始沒加else

10、發(fā)現(xiàn)仿真結(jié)果隨著輸入數(shù)據(jù)變化而變化 if(inputL2=1'b0)/二號(hào)選手搶答begin Led2=3'd2;EnFlat=1'b0;Buzzer=1'b0;end else if(inputL3=1'b0)/三號(hào)選手搶答beginLed2=3'd3; EnFlat=1'b0;/為低電平禁止其他選手搶答B(yǎng)uzzer=1'b1;endelse if(inputL4=1'b0)/四號(hào)選手搶答beginLed2=3'd4; EnFlat=1'b0;/為低電平禁止其他選手搶答B(yǎng)uzzer=1'b1;en

11、d elseif(inputL5=1'b0)/五號(hào)選手搶答 beginLed2=3'd5; EnFlat=1'b0;/為低電平禁止其他選手搶答B(yǎng)uzzer=1'b1;end elseif(inputL6=1'b0)/六號(hào)選手搶答beginLed2=3'd6;EnFlat=1'b0;/為低電平禁止其他選手搶答B(yǎng)uzzer=1'b1;end end end if(clr)/按下clr鍵以后各組參數(shù)重置，整個(gè)比賽重新開始 begin EnFlat=1'b0;Led2=3'd0;/為低電平時(shí)，選手前的燈點(diǎn)亮Buzzer=1

12、'b1;/為高電平不響 endendendmodule測(cè)試程序timescale 1s/1smodule qiangdaqi_test(); reg clk,clr,inputEn,inputL1,inputL2,inputL3,inputL4,inputL5,inputL6;/輸入口 wire 0:7Led2;/Led2顯示選手號(hào) wire Buzzer;/低電平時(shí)蜂鳴器發(fā)出聲音 QiangDaQi u1(clk,clr,inputEn,inputL1,inputL2,inputL3,inputL4,inputL5,inputL6,Led2,Buzzer); initial begi

13、n #0 clk=1;clr=0;inputEn=1;inputL1=1;inputL2=1;inputL3=1;inputL4=1;inputL5=1;inputL6=1; #2 inputL2=0;/二號(hào)選手超前搶答 #4 clr=1;inputL2=1;/復(fù)位 #2 clr=0; #4 inputEn=0;inputL4=0;/四號(hào)選手先搶答顯示4 #2 inputL3=0;/三號(hào)選手后搶答不顯示3 #4 clr=1;inputEn=1;inputL3=1;inputL4=1; #2 clr=0; end always #1 clk=clk;endmodule程序二module Qian

14、gDaQi(clk,clr,add,stu,inputEn,inputL1,inputL2,inputL3,inputL4,inputL5,inputL6,Led1,Led2,Led3,Buzzer); /一開始聲明有哪些端口input clk,clr,inputEn,inputL1,inputL2,inputL3,inputL4,inputL5,inputL6,add,stu;/輸入口output 0:5Led1;/對(duì)應(yīng)參賽選手前的燈output 0:7Led2,Led3;/Led2顯示選手號(hào)Led3顯示選手分?jǐn)?shù)output Buzzer;/低電平時(shí)蜂鳴器發(fā)出聲音reg EnFlat=1&#

15、39;b1;/EnFlat為高電平時(shí)開始搶答reg BuClk=1'b0;/為高電平時(shí)進(jìn)入蜂鳴器處理程序/reg add,stu;/add答題正確加一分stu答題錯(cuò)誤減一分/reg clr=0;/重置鍵reg 0:5Led1=6'b111111;reg 0:2 answer=3'd0;reg0:3 score=4'd0,score1=4'd0,score2=4'd0;reg0:3 score3=4'd0,score4=4'd0,score5=4'd0,score6=4'd0;/各選手分?jǐn)?shù)計(jì)算reg Buzzer=1

16、;reg 0:4 daojishi=5'd20;/用于產(chǎn)生20s倒計(jì)時(shí)reg 0:7Led2=8'b11111111,Led3=8'b11111111;always (posedge clk)/時(shí)鐘上升沿begin if(inputEn=1)/如果主持人沒按按鈕就有人搶答 begin if(inputL1=0) begin Led1=6'b111110;answer=3'd1;BuClk=1'b1;end if(inputL2=0) begin Led2=6'b111101;answer=3'd2;BuClk=1'b1;e

17、nd if(inputL3=0) begin Led2=6'b111011;answer=3'd3;BuClk=1'b1;end if(inputL4=0) begin Led2=6'b110111;answer=3'd4;BuClk=1'b1;end if(inputL5=0) begin Led2=6'b101111;answer=3'd5;BuClk=1'b1;end if(inputL6=0) begin Led2=6'b011111;answer=3'd6;BuClk=1'b1;end e

18、nd if(inputEn=1'b0)/為低電平時(shí)表示主持人按下?lián)尨鸢粹o開始搶答beginLed1=6'b111111;/為低電平時(shí)，選手前的燈點(diǎn)亮BuClk=1'b0;Buzzer=1'b1;/為高電平不響end if(EnFlat=1'b1) begin begin if(inputL1=1'b0)/一號(hào)選手搶答 begin EnFlat=1'b0;/為低電平禁止其他選手搶答 answer=3'd1;/為高電平時(shí)轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)選手加減分程序中去 BuClk=1'b1;/轉(zhuǎn)到蜂鳴器程序 end if(inputL2=1'

19、;b0)/二號(hào)選手搶答 beginEnFlat=1'b0;answer=3'd2;BuClk=1'b1; end if(inputL3=1'b0)/三號(hào)選手搶答 beginEnFlat=1'b0;answer=3'd3;BuClk=1'b1; end if(inputL4=1'b0)/四號(hào)選手搶答 beginEnFlat=1'b0;answer=3'd4;BuClk=1'b1; end if(inputL5=1'b0)/五號(hào)選手搶答 beginEnFlat=1'b0;answer=3'

20、;d5;BuClk=1'b1; end if(inputL6=1'b0)/六號(hào)選手搶答 beginEnFlat=1'b0;answer=3'd6;BuClk=1'b1; end end begin if(daojishi!=5'd0)/用于1Hz信號(hào) daojishi=daojishi-1; else/倒計(jì)時(shí)結(jié)束搶答器還沒按下則搶答停止且蜂鳴器響 begin daojishi=5'd20; EnFlat=1'b0; BuClk=1'b1; end end begin if(BuClk=1'b1)/當(dāng)蜂鳴器標(biāo)志為1時(shí)

21、 Buzzer=1'b0;/蜂鳴器發(fā)聲 end begin if(answer =3'd1)/第一組加減分 begin Led1=6'b111110;/點(diǎn)亮該選手前的LED燈 Led2=8'hf9;/選手號(hào)數(shù)碼管顯示1 if(add) score1=score1+1;/當(dāng)主持人判定選手的回答正確時(shí)，按下add鍵進(jìn)行加分操作 else if(stu|inputEn)&&(score1!=0) score1=score1-1;/當(dāng)主持人判定選手的回答錯(cuò)誤時(shí)，按下stu鍵進(jìn)行加分操作 else score1=0; score=score1;/把第一組的

22、分?jǐn)?shù)賦值給分?jǐn)?shù)寄存器 end if(answer =3'd2)/第二組加減分 begin Led1=6'b111101;Led2=8'ha4; if(add) score2=score2+1;/當(dāng)主持人判定選手的回答正確時(shí)，按下add鍵進(jìn)行加分操作 else if(stu|inputEn)&&(score2!=0) score2=score2-1;/當(dāng)主持人判定選手的回答錯(cuò)誤時(shí)，按下stu鍵進(jìn)行加分操作 else score2=0; score=score2;/把第一組的分?jǐn)?shù)賦值給分?jǐn)?shù)寄存器 end if(answer =3'd3)/第三組加減分

23、 begin Led1=6'b111011;Led2=8'hb0; if(add) score3=score3+1;/當(dāng)主持人判定選手的回答正確時(shí)，按下add鍵進(jìn)行加分操作 else if(stu|inputEn)&&(score3!=0) score3=score3-1;/當(dāng)主持人判定選手的回答錯(cuò)誤時(shí)，按下stu鍵進(jìn)行加分操作 else score3=0; score=score3;/把第一組的分?jǐn)?shù)賦值給分?jǐn)?shù)寄存器 end if(answer =3'd4)/第四組加減分 begin Led1=6'b110111;Led2=8'h99;

24、if(add) score4=score4+1;/當(dāng)主持人判定選手的回答正確時(shí)，按下add鍵進(jìn)行加分操作 else if(stu|inputEn)&&(score4!=0) score4=score4-1;/當(dāng)主持人判定選手的回答錯(cuò)誤時(shí)，按下stu鍵進(jìn)行加分操作 else score4=0; score=score4;/把第一組的分?jǐn)?shù)賦值給分?jǐn)?shù)寄存器 end if(answer =3'd5)/第五組加減分 begin Led1=6'b101111;Led2=8'h92; if(add) score5=score5+1;/當(dāng)主持人判定選手的回答正確時(shí)，按下

25、add鍵進(jìn)行加分操作 else if(stu|inputEn)&&(score5!=0) score5=score5-1;/當(dāng)主持人判定選手的回答錯(cuò)誤時(shí)，按下stu鍵進(jìn)行加分操作 else score5=0; score=score5;/把第一組的分?jǐn)?shù)賦值給分?jǐn)?shù)寄存器 end if(answer =3'd6)/第六組加減分 begin Led1=6'b011111;Led2=8'h82; if(add) score6=score6+1;/當(dāng)主持人判定選手的回答正確時(shí)，按下add鍵進(jìn)行加分操作 else if(stu|inputEn)&&(

26、score6!=0) score6=score6-1;/當(dāng)主持人判定選手的回答錯(cuò)誤時(shí)，按下stu鍵進(jìn)行加分操作 else score6=0; score=score6;/把第一組的分?jǐn)?shù)賦值給分?jǐn)?shù)寄存器 end begin case(score)/? 4'd0:Led3=8'hc0;4'd1:Led3=8'hf9;4'd2:Led3=8'ha4; 4'd3:Led3=8'hb0;4'd4:Led3=8'h99;4'd5:Led3=8'h92; 4'd6:Led3=8'h82;4'

27、;d7:Led3=8'hf8;4'd8:Led3=8'h80; 4'd9:Led3=8'h90;default:Led3=8'hff; endcase end end end if(clr)/按下clr鍵以后各組參數(shù)重置，整個(gè)比賽重新開始 begin EnFlat=1'b1; daojishi=5'd20; Led1=6'b111111;/重置時(shí)六個(gè)Led全滅 Led2=8'b11111111;/熄滅選手號(hào)靜態(tài)數(shù)碼管 Led3=8'b11111111;/熄滅分?jǐn)?shù)顯示數(shù)碼管 BuClk=1'b0;/蜂

28、鳴器標(biāo)志位重置 Buzzer=1'b1;/蜂鳴器控制管腳重置 score=0; /score1=4'd0;score2=4'd0;score3=4'd0; /score4=4'd0;score5=4'd0;score6=4'd0; answer=3'd0; endendendmodule測(cè)試程序timescale 1s/1smodule qiangdaqi_test(); reg clk,clr,add,stu,inputEn,inputL1,inputL2,inputL3,inputL4,inputL5,inputL6; /re

29、g clr;/重置鍵 /reg add,stu;/add答題正確加一分stu答題錯(cuò)誤減一分 wire 0:5Led1;/對(duì)應(yīng)參賽選手前的燈 wire 0:7Led2,Led3;/Led2顯示選手號(hào)Led3顯示選手分?jǐn)?shù) wire Buzzer;/低電平時(shí)蜂鳴器發(fā)出聲音 QiangDaQi u1(clk,clr,add,stu,inputEn,inputL1,inputL2,inputL3,inputL4,inputL5,inputL6,Led1,Led2,Led3,Buzzer); initial begin #0 clk=1;add=0;stu=0;clr=0;inputEn=1;inputL1=1;inputL2=1;inputL3=1;inputL4=1;inputL5=1;inputL6=1; #2 inputEn=0;inputL1=1;inputL2=0;inputL3=1;inputL4=1;inputL5=1;inputL6=1;add=1; #2 clr=1;add=0;stu=0;inputEn=1;inputL1=1;inputL2=1;inputL3=1;inputL4=1;inputL5=1;inputL6=1; #2 clr=0; #2 inputEn=0;inputL1=1;inputL2=0;in