四路搶答器EDA課程設(shè)計

1、四路搶答器EDA課程設(shè)計EDA課程設(shè)計報告 四路搶答器一 方案設(shè)計將該任務(wù)分成七個模塊進行設(shè)計，分別為：搶答器鑒別模塊、搶答器計時模塊、搶答器記分模塊、分頻模塊、譯碼模塊、數(shù)選模塊、報警模塊，最后是頂層文件。1. 搶答器鑒別模塊：在這個模塊中主要實現(xiàn)搶答過程中的搶答功能，并能對超前搶答進行警告，還能記錄無論是正常搶答還是朝前搶答者的臺號，并且能實現(xiàn)當(dāng)有一路搶答按鍵按下時，該路搶答信號將其余個綠搶答封鎖的功能。其中有四個搶答信號s0、s1、s2、s3；搶答使能信號s；搶答狀態(tài)顯示信號states；搶答與警報時鐘信號clk2；系統(tǒng)復(fù)位信號rst；警報信號tmp。2. 搶答器計時模塊：在這個模塊中主

2、要實現(xiàn)搶答過程中的計時功能，在有搶答開始后進行30秒的倒計時，并且在30秒倒計時后無人搶答顯示超時并報警。其中有搶答時鐘信號clk2；系統(tǒng)復(fù)位信號rst；搶答使能信號s；搶答狀態(tài)顯示信號states；無人搶答警報信號warn；計時中止信號stop；計時十位和個位信號tb，ta。3. 數(shù)據(jù)選擇模塊：在這個模塊中主要實現(xiàn)搶答過程中的數(shù)據(jù)輸入功能，輸入信號a3.0、b3.0、c3.0；計數(shù)輸出信號s；數(shù)據(jù)輸出信號y；計數(shù)脈沖clk2，實現(xiàn)a、b、c按脈沖輪流選通，在數(shù)碼管上顯示。4. 報警模塊：在這個模塊中主要實現(xiàn)搶答過程中的報警功能，當(dāng)主持人按下控制鍵，有限時間內(nèi) 人搶答或是計數(shù)到時蜂鳴器開始報警

3、，有效電平輸入信號i；狀態(tài)輸出信號q；計數(shù)脈沖clk2。5. 譯碼模塊：在這個模塊中主要實現(xiàn)搶答過程中將BCD碼轉(zhuǎn)換成7段的功能。6. 分頻模塊：在這個模塊中主要實現(xiàn)搶答過程中實現(xiàn)輸出雙脈沖的功能。7. 頂層文件：在這個模塊中是對前七個模塊的綜合編寫的頂層文件。二 單元電路設(shè)計（一）搶答模塊源程序LIBRARY IEEE;-搶答鑒別模塊USE qdjb IS PORT(rst,clk2:IN STD_LOGIC; s0,s1,s2,s3:IN STD_LOGIC; states:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);tmp:OUT STD_LOGIC);END

4、 qdjb;ARCHITECTURE ONE OF qdjb ISSIGNAL ST:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINP1:PROCESS(S0,RST,S1,S2,S3,CLK2) BEGIN IF RST='0' THEN TMP<='0'ST<="0000" ELSIF CLK2'EVENT AND CLK2='1' THEN IF (S0='1' OR ST(0)='1')AND NOT( ST(1)='1' OR

5、ST(2)='1' OR ST(3)='1' ) THEN ST(0)<='1' END IF ; IF (S1='1' OR ST(1)='1')AND NOT( ST(0)='1' OR ST(2)='1' OR ST(3)='1' ) THEN ST(1)<='1' END IF ; IF (S2='1' OR ST(2)='1')AND NOT( ST(0)='1' OR ST(1)=

6、'1' OR ST(3)='1' ) THEN ST(2)<='1' END IF ; IF (S3='1' OR ST(3)='1')AND NOT( ST(0)='1' OR ST(1)='1' OR ST(2)='1' ) THEN ST(3)<='1' END IF ;TMP<=S0 OR S1 OR S2 OR S3;END IF ;END PROCESS P1;P2:PROCESS(STATES(0),STATES(1),

7、STATES(2),STATES(3) BEGIN IF (ST="0000") THEN STATES<="0000" ELSIF (ST<="0001") THEN STATES<="0001"ELSIF (ST<="0010") THEN STATES<="0010" ELSIF (ST<="0100") THEN STATES<="0011"ELSIF (ST<="100

8、0") THEN STATES<="0100" END IF; END PROCESS P2;END ONE;2.仿真圖：3.搶答鑒別模塊符號圖在這個模塊中主要實現(xiàn)搶答過程中的搶答功能，并能對超前搶答進行警告，還能記錄無論是正常搶答還是朝前搶答者的臺號，并且能實現(xiàn)當(dāng)有一路搶答按鍵按下時，該路搶答信號將其余個綠搶答封鎖的功能。其中有四個搶答信號s0、s1、s2、s3；搶答使能信號s；搶答狀態(tài)顯示信號states；搶答與警報時鐘信號clk2；系統(tǒng)復(fù)位信號rst；警報信號tmp。（二）計時模塊源程序LIBRARY IEEE;USE js IS PORT(clk,r

9、st,s,stop:IN STD_LOGIC; warn:OUT STD_LOGIC; TA,TB:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);END js;ARCHITECTURE ONE OF js ISSIGNAL CO:STD_LOGIC;BEGINP1:PROCESS(clk,rst,s,stop,ta) BEGIN IF RST='0' OR STOP='1' THEN TA<="0000" ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN CO<=&

10、#39;0' IF S='1' THEN IF TA="0000" THEN TA<="1001"CO<='1' ELSE TA<=TA-1; END IF; END IF; END IF;END PROCESS P1;P2:PROCESS(co,rst,s,stop,tb) BEGIN IF RST='0' OR STOP='1' THEN TB<="0010" ELSIF CO'EVENT AND CO='1'

11、THEN IF S='1' THEN IF TB="0000" THEN TB<="0011" ELSE TB<=TB-1; END IF; END IF; END IF;END PROCESS P2;END ONE;2.仿真圖3.計時模塊符號圖在這個模塊中主要實現(xiàn)搶答過程中的計時功能，在有搶答開始后進行30秒的倒計時，并且在30秒倒計時后無人搶答顯示超時并報警。其中有搶答時鐘信號clk2；系統(tǒng)復(fù)位信號rst；搶答使能信號s；搶答狀態(tài)顯示信號states；無人搶答警報信號warn；計時中止信號stop；計時十位和個位信號tb，

12、ta。（三）數(shù)據(jù)選擇模塊源程序LIBRARY IEEE;USE sjxz IS PORT (a,b,c: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);clk2,rst: IN STD_LOGIC; s: OUT STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); y: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) ); END sjxz;ARCHITECTURE BODY_CHOOSER OF sjxz IS SIGNAL COUNT: STD_LOGIC_VECTOR (1 DOWNTO 0); BEGIN S<=COUNT; PROCE

13、SS(CLK2,RST) BEGIN IF(RST='0')THEN COUNT<="00" ELSIF(CLK2'EVENT AND CLK2='1')THEN IF(COUNT>="10")THEN COUNT<="00" ELSE COUNT<=COUNT+1; END IF;END IF;CASE COUNT IS WHEN "00"=>Y<=A; WHEN "01"=>Y<=B; WHEN &quo

14、t;10"=>Y<=C; WHEN OTHERS=>NULL; END CASE; END PROCESS; END BODY_CHOOSER;2.仿真圖3.數(shù)據(jù)選擇模塊符號圖在這個模塊中主要實現(xiàn)搶答過程中的數(shù)據(jù)輸入功能，輸入信號a3.0、b3.0、c3.0；計數(shù)輸出信號s；數(shù)據(jù)輸出信號y；計數(shù)脈沖clk2，實現(xiàn)a、b、c按脈沖輪流選通，在數(shù)碼管上顯示。（四）報警模塊源程序LIBRARY IEEE;USE ALARM ISPORT(CLK,I:IN STD_LOGIC; Q:OUT STD_LOGIC);END ALARM;ARCHITECTURE BEHAVE O

15、F ALARM IS SIGNAL WARN:STD_LOGIC; SIGNAL N:INTEGER RANGE 0 TO 20;BEGIN Q<= WARN; PROCESS(CLK) BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN IF I='0' THEN WARN <='0' ELSIF(I='1'AND N<=19)THEN WARN <=NOT WARN; N<=N+1; ELSE WARN <='0' END IF; END IF;E

16、ND PROCESS;END BEHAVE;2.仿真圖3.報警模塊符號圖在這個模塊中主要實現(xiàn)搶答過程中的報警功能，當(dāng)主持人按下控制鍵，有限時間內(nèi)如果人搶答或是計數(shù)到時蜂鳴器開始報警，有效電平輸入信號i；狀態(tài)輸出信號q；計數(shù)脈沖clk2。（五）譯碼模塊源程序LIBRARY IEEE;USE YMQ IS PORT(AIN4: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); DOUT7: OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);END YMQ;ARCHITECTURE ART OF YMQ ISBEGIN PROCESS(AIN4) BEGIN CASE

17、 AIN4 IS WHEN "0000"=>DOUT7<="1111110" -0 WHEN "0001"=>DOUT7<="0110000" -1 WHEN "0010"=>DOUT7<="1101101" -2 WHEN "0011"=>DOUT7<="1111001" -3 WHEN "0100"=>DOUT7<="0110011"

18、 -4 WHEN "0101"=>DOUT7<="1011011" -5 WHEN "0110"=>DOUT7<="1011111" -6 WHEN "0111"=>DOUT7<="1110000" -7 WHEN "1000"=>DOUT7<="1111111" -8 WHEN "1001"=>DOUT7<="1111011" -9 W

19、HEN OTHERS=>DOUT7<="0000000" END CASE; END PROCESS;END ARCHITECTURE ART;2.仿真圖3.譯碼模塊符號圖在這個模塊中主要實現(xiàn)搶答過程中將BCD碼轉(zhuǎn)換成7段的功能。（六）分頻模塊源程序LIBRARY IEEE;USE clkdiv ISPORT(clk2 : IN STD_LOGIC;clk16 : OUT STD_LOGIC);END clkdiv;ARCHITECTURE rtl OF clkdiv ISSIGNAL count : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);B

20、EGINPROCESS(clk2)BEGINIF (clk2'event AND clk2='1') THENIF(count="1111") THENCount <="0000"ELSECount <= count +1;END IF ;END IF ;END PROCESS;PROCESS(clk2)BEGINIF (clk2'event AND clk2='1') THENIF(count="1111") THENclk16 <= '1'ELSEc

21、lk16 <= '0'END IF ;END IF ;END PROCESS;END rtl;2.仿真圖3.分頻模塊圖在這個模塊中主要實現(xiàn)搶答過程中實現(xiàn)輸出雙脈沖的功能。（七）頂層文件源程序LIBRARY IEEE;USE qiangdaqi IS PORT(clk,clk2,s,s0,s1,s2,s3,stop,rst:IN STD_LOGIC; n,k,q_out:OUT STD_LOGIC; m:OUT STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); a,b,c,d,e,f,g:OUT STD_LOGIC);END qiangdaqi;ARCHITECT

22、URE BHV OF QIANGDAQI ISCOMPONENT QDJB IS PORT(CLK2,RST:IN STD_LOGIC; S0,S1,S2,S3:IN STD_LOGIC; TMP:OUT STD_LOGIC; STATES:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);END COMPONENT;COMPONENT JS IS PORT(CLK,RST,S,STOP:IN STD_LOGIC; WARN:OUT STD_LOGIC; TA,TB:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);END COMPONENT;COMPON

23、ENT SJXZ IS PORT(CLK2,RST:IN STD_LOGIC; S:OUT STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); A,B,C:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); Y:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);END COMPONENT;COMPONENT YMQ IS PORT(AIN4: IN STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0); DOUT7: OUT STD_LOGIC_VECTOR (6 DOWNTO 0);END COMPONENT;COMPONENT ALARM IS

24、PORT(CLK,I:IN STD_LOGIC; Q:OUT STD_LOGIC);END COMPONENT;SIGNAL STATES_OUT,TA_OUT,TB_OUT,Y_OUT:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);SIGNAL LEDOUT:STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);SIGNAL W:STD_LOGIC;BEGINA<=LEDOUT(6);B<=LEDOUT(5);C<=LEDOUT(4);D<=LEDOUT(3);E<=LEDOUT(2);F<=LEDOUT(1);G<=LEDOUT(0

25、);U1:QDJB PORT MAP(CLK2,RST,S0,S1,S2,S3,TMP=>K,STATES=>STATES_OUT);U2:JS PORT MAP(CLK,RST,S,STOP,WARN=>N,TA=>TA_OUT,TB=>TB_OUT);U3:SJXZ PORT MAP(CLK2=>CLK2,RST=>RST,S=>M,A=>STATES_OUT,B=>TA_OUT,C=>TB_OUT,Y=>Y_OUT);U4:YMQ PORT MAP(AIN4=>Y_OUT,DOUT7=>LEDOUT);U5:ALARM PORT MAP(CLK2,S,Q_OUT);END BHV;2.仿真圖3.頂層文件符號圖在這個模塊中是對前七個模塊的綜合編寫的頂層文件。（八）主電路連線圖三 性能測試估計與分析按照電路的設(shè)計，在綁定引腳后成功下載到FPGA板上后，按下rst鍵清零，按下s鍵，觀察數(shù)碼管是否開始倒計時，喇叭是否發(fā)出報警聲，按下s0,觀察數(shù)碼管是否顯示1和搶答的時間，再按s1,均不改變顯示，按下rst鍵，觀察是否清零，再按s鍵，不按別的，直到計時時間到，觀察是否顯