数字电子技术课程设计报告基于FPGA的四位智能抢答器

数字电子技术课程设计报告--基于 FPGA的四位智能抢答器

专业：xxx

班级：xxx

姓名：xxx

学号：xxx

一、设计任务及要求

基于EDA/SOPC系统开发平台，运用QuartusⅡ可编程逻辑器件开发软件，设计一个4位智能抢答器。要求如下：

1、可以同时供4名选手抢答，其编号分别为1、

2、

3、4，各用

抢答按键S1、S2、S3、S4，按键编号与选手编号对应。主持人设置有一个开始按键S5，一个清零按键S6，用于控制抢答的开始和系统的清零；

2、抢答器具有定时抢答的功能，一次抢答的时间为10秒。当主

持人启动“开始”按键后，用4 位LED 数码管左边两位显示10s 的倒计时；

3、抢答器具有数据锁存和显示的功能，抢答开始后，如果有选手

按动按键，其编号立即锁存并显示在数码管上（显示在右边的两个数码管上），同时封锁输入电路，禁止其他选手抢答；优先选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止；

4、参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工

作，显示器上显示抢答时刻的时间（左边两个数码管上）和参赛选手的编号（显示在右边的两个数码管上），并保持到主持人将系统清零为止；如果定时抢答的时间已到而没有选手抢答，本次抢答无效，封锁输入电路，禁止抢答，定时器显示“00”并闪烁，闪烁频率为0.5H Z；一直保持到主持人将系统清零为止；

5、在主持人未按下开始按键时，如果有人抢答则犯规，在显示器

上右边两位闪烁犯规选手的编号，闪烁频率为0.5H Z；一直保持到

主持人将系统清零为止；

6、说明：系统上电和按下清零按键后显示“0000”，设计中的时

钟脉冲频率为1000赫兹；

7、附加：加入按键软件消抖功能及加减分数显示计分功能；能够

设置不同的抢答时间，以便应用于不同的抢答系统。

二、设计原理及方案

本次设计主要采用verilog HDL 语言，总体编程思路采用模块化设计方式，主要分为3个模块，一个主控制及按扭输入模块，一个LED计时提示模块，一个抢答组号显示模块，分别对这3个子模块进行独立编程设计，并生成元件，并在顶层使用原理图的方式将3个模块连接起来完成整个设计。锁定管脚并编译通过，下载到试验箱进行测试。

总设计框图：

解析：在上图框架中LED计时提示模块、抢答组号显示模块都为译码器，主控制及按钮输入模块实现具体功能。主控制及按钮输入模块主要功能为计时、显示、闪烁、分频。其先将需要输出的内容以8421BCD 码的形式输入给下一级，再通过LED计时提示模块和抢答组号显示模块的程序将8421BCD码译为对应的数据显示，最后和对应的共阳极数码显示管的管脚相连，显示最后的数据。

三、电路源文件

1、主控制与按钮输入模块

module zhukongzhi(clk,clear,start,p1,p2,p3,p4,answer1,answer2,q1,q2);

input clk,clear,start,p1,p2,p3,p4;

output[3:0] q1，q2

output [3:0] answer1，answer2;

wire[3:0] qq1， qq2;

wire co;

reg [3:0] answer1， answer2;reg st;reg cr;reg en;reg kp;reg [10:0] tm;reg temp;reg temp2;reg [3:0] temp3;reg [3:0]q1;reg [3:0]q2;reg flag;reg flag1;reg flag2;

initial

begin

flag2=1;st=1;cr=1;flag1=1;tm=0;temp=0;flag=0;kp=0;

answer1=4'b0000;answer2=4'b0000;

end

always@(negedge start or negedge clear)

begin

if(!start) begin st=0;cr=1;end

else if(!clear) begin st=1;cr=0;end

end

jishi2 cou(clk,cr,st,qq1,qq2,co,kp); always @(posedge clk )

begin

begin

if(st==1'b1)

begin

flag=1;

begin

if(!clear)

flag1=1;

end

begin

begin

if((p1==1'b0)&flag1)

begin

flag1=0;temp3=4'b0001;

end

else if((p2==1'b0)&flag1)

begin

flag1=0;temp3=4'b0010;

end

else if((p3==1'b0)&flag1)

begin

flag1=0;temp3=4'b0011;

end

else if((p4==1'b0)&flag1)

begin

flag1=0;temp3=4'b0100;

end

end

if(flag1==0)

if((tm>=0)&(tm<1000)&(temp))

begin

tm=tm+1; answer1=temp3;answer2=0;

end

else if((tm>=0)&(tm<1000)&(!temp))

begin

tm=tm+1; nswer1=4'b1010;answer2=4'b1010;

end

else if((tm==1000))

begin

tm=0;temp=~temp;

end

end

if(flag1)

begin

answer1=4'd0000; answer2=4'd0000;

end

end

end

end

begin

if((!start)&(flag2))

kp=1;

end

begin

if(!clear)

flag2=1;

end

begin

if(st==1'b0)