EDA實(shí)驗(yàn)四人搶答器報(bào)告

河海大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告PAGE-成績指導(dǎo)教師日期張歆奕20五邑大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)課程名稱：電子系統(tǒng)EDA院系名稱：信息學(xué)院專業(yè)名稱：電子信息工程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：四人搶答器班級：學(xué)號：報(bào)告人：設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)是以VerilogHDL語言為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的電子搶答器，在設(shè)計(jì)過程中先將系統(tǒng)模塊化，然后逐步實(shí)現(xiàn)，根據(jù)設(shè)計(jì)功能要求，該設(shè)計(jì)主要包括按鍵搶答輸入，數(shù)碼管顯示組號，蜂鳴器報(bào)警電路，倒計(jì)時電路和數(shù)碼管顯示倒計(jì)時電路。搶答器整體結(jié)構(gòu)圖，如圖1蜂鳴器搶答成功信號搶答模塊K1停止倒計(jì)時信號二進(jìn)制組號或超時K3K4蜂鳴器搶答成功信號搶答模塊K1停止倒計(jì)時信號二進(jìn)制組號或超時K3K4K2譯碼模塊數(shù)碼數(shù)碼管顯示組號LED1倒計(jì)時倒計(jì)時模塊超時超時信號STARTSTARTClk_Clk_1s時鐘信號分頻器分頻器數(shù)碼管數(shù)碼管顯示倒計(jì)時LED2圖1該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)要求中的基本功能，K1，K2，K3，K4為搶答開關(guān)，按下該鍵（Ki=0）進(jìn)行搶答，釋放該鍵（Ki=1）不搶答；按下START鍵后，20秒倒計(jì)時開始，由倒計(jì)時模塊輸出時間到譯碼模塊，譯碼模塊控制LED2顯示倒計(jì)時間。在20秒內(nèi)，當(dāng)有一路搶答鍵最先按下，搶答成功者組號由搶答模塊直接輸出組號對應(yīng)的數(shù)碼管的二進(jìn)制編碼，使數(shù)碼管LED1直接顯示其組號，SPEAKER鳴響，停止倒計(jì)時，同時封鎖其它各路搶答信號；若在20秒內(nèi)沒有搶答鍵按下，LED2顯示00，LED1顯示“F”，表示超時，封鎖所有搶答信號，需按下START，才可以開始下一次搶START為搶答開始開關(guān)。設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)搶答模塊程序代碼：moduleqiangda(clk,start,key,seg_zuhao,s_out,chaoshi,block);inputclk,start,chaoshi;//定義時鐘信號，搶答開始信號，超時信號輸入input[3:0]key;////四路搶答輸入端口outputreg[7:0]seg_zuhao;//輸出七段數(shù)碼管outputregs_out,block;//輸出鎖存信號和蜂鳴器信號reg[3:0]out;regspeaker;//蜂鳴器控制integeri;always@(posedgeclkornegedgestartorposedgechaoshi)beginif(!start)beginseg_zuhao=8'b10111111;//數(shù)碼管顯示“-”block=0; out=4'd0; speaker=1'b0;endelseif(chaoshi==1)beginblock<=1;seg_zuhao<=8'b10001110;endelseif(!block)beginif(key==4'b0111) beginout=4'd1; seg_zuhao=8'b11111001;//數(shù)碼管顯示組號“1”block=1;//封鎖其它人搶答speaker=1'b1;//蜂鳴器endelseif(key==4'b1011)beginout=4'd2;seg_zuhao=8'b10100100;//數(shù)碼管顯示組號“2”block=1;speaker=1'b1;endelseif(key==4'b1101)beginout<=4'd3;seg_zuhao=8'b10110000;//數(shù)碼管顯示組號“3”block=1;speaker=1'b1;endelseif(key==4'b1110)beginout=4'd4;seg_zuhao=8'b10011001;//數(shù)碼管顯示組號“4”block=1;speaker=1'b1;endelseseg_zuhao=8'b11111111;endendalways@(posedgeclk)//蜂鳴器部分beginif(speaker==1)beginif(i<25000000)begins_out<=1;i<=i+1;end//設(shè)計(jì)蜂鳴時長為0.5秒elses_out<=0;endelsebegins_out<=0;i<=0;endendendmodule說明：本段程序?qū)崿F(xiàn)基本的搶答功能，block為鎖存信號，當(dāng)有一組按下?lián)尨鸢粹o后，系統(tǒng)鎖存，其他組別搶答無效；同時通過speaker向蜂鳴器發(fā)出信號，蜂鳴器響一下表示搶答成功；于此同時信號block輸送給倒計(jì)時模塊，用于停止倒計(jì)時；seg_zuhao為靜態(tài)顯示搶答成功的組號，預(yù)置數(shù)為”-”;當(dāng)接受到超時信號chaoshi時，系統(tǒng)鎖存，所有組搶答無效，同時seg_zuhao輸出“F”，表示超時。PAGEPAGE7分頻器程序代碼:moduletime_1s(clk,clk_1s);inputclk;outputregclk_1s;integerm;always@(posedgeclk)beginif(m<'d25000000)m<=m+'d1;elsebeginm<='d0;clk_1s<=~clk_1s;endendendmodule說明：輸入時鐘信號和搶答模塊的一樣都是50MHZ,通過計(jì)數(shù)25000000次翻轉(zhuǎn)一次電平實(shí)現(xiàn)分頻，以此達(dá)到輸出一秒時鐘周期的時鐘信號，用于計(jì)時模塊。倒計(jì)時模塊程序代碼：moduledaojishi20(clk_1s,ji20_gewei,ji20_shiwei,chaoshi,start,block);inputclk_1s,start,block;outputreg[3:0]ji20_gewei,ji20_shiwei;outputregchaoshi;reg[5:0]ji20;always@(posedgeclk_1s,negedgestart)beginif(start==0)beginji20=6'd20;ji20_gewei=4'd0;ji20_shiwei=4'd2;chaoshi=0;endelseif(!block)beginif(ji20==0)beginji20_gewei=0;ji20_shiwei=0;chaoshi=1;endelseif(ji20<11)beginji20=ji20-6'b1;ji20_gewei=ji20;ji20_shiwei=4'd0;endelsebeginji20=ji20-6'b1;ji20_gewei=ji20-6'd10;ji20_shiwei=4'd1;endendendendmodule說明：該部分有倒計(jì)時功能和將兩位倒計(jì)時時間轉(zhuǎn)化輸出到譯碼模塊的功能。當(dāng)start為高電平時，開始搶答，20秒倒計(jì)時開始，在此期間，若有人搶答成功則停止計(jì)時，否則一直計(jì)時至0；當(dāng)ji20為20時，ji20_shiwei輸出2，ji20_gewei輸出4'd0，ji20自減一;當(dāng)ji20小于20時，ji20_shiwei輸出1，ji20_gewei輸出ji20-6'd10，ji20自減一;當(dāng)ji20小于10時，ji20_shiwei輸出0，ji20_gewei輸出ji20，ji20自減一；當(dāng)ji20等于0時，ji20_shiwei輸出0，ji20_gewei輸出0，并且輸出超時信號到搶答模塊，用于停止搶答。當(dāng)start為低電平時，ji20重置為20，超時信號重置為0。譯碼模塊程序代碼：moduleyimaqi(datain,dataout);input[3:0]datain;outputreg[7:0]dataout;always@(*)begincase(datain)4'd0:dataout=8'b11000000;//04'd1:dataout=8'b11111001;//14'd2:dataout=8'b10100100;//24'd3:dataout=8'b10110000;//34'd4:dataout=8'b10011001;//44'd5:dataout=8'b10010010;//54'd6:dataout=8'b10000010;//64'd7:dataout=8'b11111000;//74'd8:dataout=8'b10000000;//84'd9:dataout=8'b10010000;//9default:dataout=8'b11111111;endcaseendendmodule說明：功能主要是將接收到的數(shù)字信號，轉(zhuǎn)化成七段數(shù)碼管可以顯示出來的七位二進(jìn)制數(shù)字。設(shè)計(jì)的結(jié)果搶答器原理圖，如圖2所示圖2原理圖仿真圖圖320秒內(nèi)無人搶答仿真圖圖4幾人搶答仿真圖分析：zuohao_display顯示的組號是對應(yīng)七段數(shù)碼管的，time_d_shiwei和time_d_gewei分別對應(yīng)倒計(jì)時的十位和各位，只是用觀測倒計(jì)時輸出的時間是否正確，要想在數(shù)碼管上顯示還必須通過譯碼模塊譯碼才可以，time_display_shiwei和time_display_gewei則是譯碼之后的對應(yīng)七段數(shù)碼管的二進(jìn)制數(shù)。Clk_1s為了驗(yàn)證分頻輸出的時鐘是否為1秒的周期信號。從圖3可以看出，20秒內(nèi)無人搶答，倒計(jì)時正常計(jì)數(shù)，雖然20秒后有人搶答，但是無效。從圖4可以看出，20秒內(nèi)有四人都搶答，但是只有第一個搶答的第一組有效，蜂鳴器也響了0.5秒。設(shè)計(jì)完成度從總體情況來看，設(shè)計(jì)還算