【正文】 活 動 （ 搶 答 活 動 ） 中 ， 能 準 確 、 公 正 、 直 觀 地 判 斷 出 搶 答 者 的機 器 ， 通 過 搶 答 者 的 指 示 燈 顯 示 、 數(shù) 碼 顯 示 和 警 示 顯 示 等 手 段 指 示 出 第 一 搶 答 者 。 隨 著 現(xiàn) 代科 學 技 術 的 發(fā) 展 ， 搶 答 器 械 也 由 以 前 的 各 種 傳 統(tǒng) 式 搶 答 器 演 變 到 現(xiàn) 在 的 數(shù) 字 式 搶 答 器 。 搶 答 器的 應 用 廣 泛 ， 工 廠 、 學 校 和 電 視 臺 等 單 位 常 舉 辦 各 種 智 力 競 賽 ， 搶 答 器 是 必 要 設 備 。 在 各 種 競賽 中 我 們 經(jīng) 常 看 到 有 搶 答 的 環(huán) 節(jié) ， 舉 辦 方 多 數(shù) 采 用 讓 選 手 通 過 舉 答 題 板 的 方 法 判 斷 選 手 的 答 題權 ， 這 在 某 種 程 度 上 會 因 為 主 持 人 的 主 觀 判 斷 失 誤 造 成 比 賽 的 不 公 平 性 。 從 而 達 不 到 搶 答 的 真正 效 果 ， 為 了 解 決 此 類 問 題 ， 現(xiàn) 代 科 學 技 術 利 用 一 些 數(shù) 字 集 成 電 路 組 成 ， 數(shù) 字 搶 答 器 能 夠 彌 補以 前 的 諸 多 不 足 之 處 ， 以 提 高 信 號 接 收 的 快 速 性 、 精 確 性 、 應 用 到 日 常 生 活 中 能 夠 給 人 們 帶 來更 大 的 方 便 ， 以 提 高 效 率 。 這 次 實 驗 我 們 將 使 用 EDA 技 術 進 行 操 作 ， 那 么 用 EDA 技 術 的 設 計優(yōu) 勢 的 優(yōu) 勢 是 什 么 呢 ？ （ 1） 使 電 子 設 計 成 果 以 自 主 知 識 產(chǎn) 權 的 方 式 得 以 明 確 表 達 和 確 認 成 為可 能 。 （ 2） 在 仿 真 和 設 計 兩 方 面 支 持 標 準 硬 件 描 述 語 言 的 功 能 強 大 的 EDA 軟 件 不 斷 推 出 。（ 3） 電 子 技 術 全 方 位 進 入 EDA 領 域 ， 除 了 日 益 成 熟 的 數(shù) 字 技 術 外 ， 傳 統(tǒng) 的 電 路 系 統(tǒng) 設 計 建 模理 念 發(fā) 生 重 大 的 變 化 ： 軟 件 無 線 電 技 術 的 出 席 那 ， 數(shù) 字 信 號 處 理 和 圖 像 處 理 的 全 硬 件 是 吸 納 方案 的 普 遍 接 受 ， 軟 硬 件 技 術 的 進 一 步 融 合 等 。 （ 4） EDA 是 的 電 子 技 術 領 域 各 學 科 的 界 限 更 加模 糊 ， 更 加 互 為 包 容 ， 如 模 擬 與 數(shù) 字 、 軟 件 與 硬 件 、 系 統(tǒng) 與 器 件 、 ASIC 與 FPGA、 行 為 與 結構 等 。 （ 5） 更 大 規(guī) 模 的 FPGA 和 CPLD 器 件 的 不 斷 推 出 。 （ 6） 基 于 EDA 工 具 、 用 于 ASIC 設 計的 標 準 單 元 已 涵 蓋 大 規(guī) 模 電 子 系 統(tǒng) 及 復 雜 IP 模 塊 。 （ 7） 軟 硬 件 IP 核 在 電 子 興 業(yè) 的 產(chǎn) 業(yè) 領 域 、技 術 領 域 和 設 計 應 用 領 域 得 到 進 一 步 確 認 和 廣 泛 應 用 。 （ 8） SoC 高 效 低 成 本 設 計 技 術 的 成 熟 。（ 9） 系 統(tǒng) 級 、 行 為 驗 證 級 硬 件 描 述 語 言 的 出 現(xiàn) ， 使 復 雜 的 電 子 系 統(tǒng) 的 設 計 和 驗 證 趨 于 簡 單 。這 次 實 驗 我 們 會 結 合 Max+plusⅡ 軟 件 進 行 程 序 的 輸 入 、 調(diào) 試 、 仿 真 下 載 ， Max+plusⅡ 是Altera 公 司 提 供 的 FPGA/CPLD 開 發(fā) 集 成 環(huán) 境 ， Max+plusⅡ 界 面 友 好 ， 使 用 便 捷 ， 被 譽 為 業(yè) 界最 易 用 易 學 的 EDA 軟 件 。 在 Max+plusⅡ 上 可 以 完 成 設 計 輸 入 、 元 件 適 配 、 時 序 仿 真 和 功 能 仿真 、 編 程 下 載 整 個 流 程 ， 它 提 供 了 一 種 與 結 構 無 關 的 設 計 環(huán) 境 ， 是 設 計 者 能 方 便 地 進 行 設 計 輸入 、 快 速 處 理 和 器 件 編 程 。成都學院（成都大學）課程設計報告 22 設 計 流 程VHDL 是 一 種 全 方 位 的 硬 件 描 述 語 言 ， 幾 乎 覆 蓋 了 以 往 各 種 硬 件 描 述 語 言 的 功 能 ， 整 個 自 頂向 下 或 自 底 向 上 的 電 路 設 計 過 程 都 可 以 用 VHDL 來 完 成 。 本 系 統(tǒng) 的 設 計 就 是 采 用 VHDL 硬 件 描述 語 言 編 程 ， 基 于 MAXPLUS II 平 臺 進 行 編 譯 和 仿 真 來 實 現(xiàn) 的 ， 其 采 用 的 模 塊 化 、 逐 步 細 化 的設 計 方 法 有 利 于 系 統(tǒng) 的 分 工 合 作 ， 并 且 能 夠 及 早 發(fā) 現(xiàn) 各 子 模 塊 及 系 統(tǒng) 中 的 錯 誤 ， 提 高 系 統(tǒng) 設 計的 效 率 。 在 電 子 產(chǎn) 品 的 設 計 理 念 、 設 計 方 式 、 系 統(tǒng) 硬 件 構 成 、 設 計 的 重 用 性 、 知 識 產(chǎn) 權 、 設 計周 期 等 方 面 ,EDA 技 術 具 有 一 定 的 優(yōu) 勢 。 所 以 本 次 設 計 的 搶 答 器 拋 棄 了 傳 統(tǒng) 的 設 計 方 法 ， 選 擇 了采 用 主 流 的 EDA 技 術 進 行 設 計 。在 設 計 方 面 則 用 了 4 個 模 塊 ， 分 別 是 鎖 存 器 、 與 門 電 路 、 編 碼 器 、 譯 碼 器 ， 輸 出 端 分 別 接上 了 蜂 鳴 器 和 數(shù) 碼 顯 示 管 。 下 面 對 本 課 程 設 計 的 原 理 做 一 下 介 紹 。首 先 ， 輸 入 端 接 入 的 是 八 位 輸 入 信 號 S0~S7， 主 體 電 路 完 成 基 本 的 搶 答 功 能 ， 即 開 始 搶 答后 ， 當 選 手 按 動 搶 答 鍵 時 ， 能 顯 示 選 手 的 編 號 ， 同 時 能 封 鎖 輸 入 電 路 ， 禁 止 其 他 選 手 搶 答 。外 部 電 路 則 顯 示 組 號 和 報 警 。 接 通 電 源 時 ， 節(jié) 目 主 持 人 將 開 關 置 于 “復 位 ”位 置 ， 搶 答 器 處于 禁 止 工 作 狀 態(tài) ， 編 號 顯 示 器 不 顯 示 。 當 主 持 人 松 開 按 鈕 時 ， 開 始 搶 答 ， 這 時 數(shù) 碼 管 將 顯 示第 一 位 搶 答 選 手 的 編 號 ， 其 后 選 手 的 搶 答 將 被 禁 止 。 回 答 完 畢 后 ， 主 持 人 再 次 “復 位 ”， 如此 循 環(huán) 。 當 選 手 按 動 搶 答 鍵 時 ， 搶 答 器 要 完 成 以 下 四 項 工 作 ： ① 優(yōu) 先 級 電 路 立 即 分 辨 出 搶答 者 的 編 號 ， 并 由 鎖 存 器 進 行 鎖 存 ， 然 后 由 譯 碼 顯 示 電 路 顯 示 編 號 ； ② 揚 聲 器 發(fā) 出 短 暫 聲 響 ，提 醒 節(jié) 目 主 持 人 注 意 ； ③ 控 制 電 路 要 對 輸 入 編 碼 電 路 進 行 封 鎖 ， 避 免 其 他 選 手 再 次 進 行 搶 答 ；④ 編 號 顯 示 保 持 到 主 持 人 將 系 統(tǒng) 清 零 為 止 。 當 選 手 將 問 題 回 答 完 畢 ， 主 持 人 操 作 控 制 開 關 ， 使系 統(tǒng) 回 復 到 禁 止 工 作 狀 態(tài) ， 以 便 進 行 下 一 輪 搶 答 。成都學院（成都大學）課程設計報告 33設計 硬 件 設 計本 課 題 可 以 使 用 硬 件 描 述 語 言 （ VHDL 語 言 ） 實 現(xiàn) 。實 現(xiàn) 的 思 路 可 以 用 下 面 的 框 圖 來 說 明 ：圖 31 基于 VHDL 語言實現(xiàn)數(shù)字搶答器框圖整 個 系 統(tǒng) 分 為 以 下 幾 個 模 塊 來 分 別 實 現(xiàn) ：1． 搶 答 鑒 別 模 塊 ： 它 的 功 能 是 鑒 別 八 組 中 是 那 組 搶 答 成 功 并 且 把 搶 答 成 功 的 組 別 信 號 輸 出給 鎖 存 模 塊 。2． 復 位 控 制 模 塊 ： 給 節(jié) 目 主 持 人 設 置 一 個 控 制 開 關 ， 用 來 控 制 系 統(tǒng) 的 清 零 和 搶 答 的 開 始 。3． 鎖 存 模 塊 ： 該 電 路 的 作 用 是 當 第 一 個 搶 答 者 搶 答 后 ， 對 第 一 個 搶 答 者 的 組 別 進 行 鎖 存并 顯 示 在 數(shù) 碼 管 上 ， 后 面 的 搶 答 者 信 號 全 都 無 響 應 ， 直 到 主 持 人 按 下 復 位 鍵 。4． 顯 示 報 警 模 塊 ： 就 是 把 各 個 模 塊 的 輸 入 的 不 同 信 號 經(jīng) 過 譯 碼 成 BCD 碼 然 后 直 接 在 數(shù)碼 管 上 顯 示 ， 還 可 以 加 上 蜂 鳴 器 的 聲 音 ， 更 能 給 觀 眾 一 個 準 確 、 簡 明 的 數(shù) 字 。 系 統(tǒng) 的 設 計 平 臺 概 述此 次 設 計 是 按 照 自 頂 向 下 的 設 計 方 法 ， 對 整 個 系 統(tǒng) 進 行 方 案 設 計 和 功 能 劃 分 ， 系 統(tǒng) 的 關鍵 電 路 用 一 片 或 幾 片 專 用 集 成 電 路 （ ASIC） 實 現(xiàn) ， 然 后 采 用 硬 件 描 述 語 言 （ VHDL） 完 成 系 統(tǒng)行 為 級 設 計 ， 最 后 通 過 綜 合 器 和 適 配 器 生 成 最 終 的 目 標 器 件 。 硬 件 平 臺 MaxplusⅡ 概 述MaxplusⅡ 是 Altera 公 司 提 供 的 FPGA/CPLD 開 發(fā) 集 成 環(huán) 境 ， Altera 是 世 界 上 最 大 可 編程 邏 輯 器 件 的 供 應 商 之 一 。 MaxplusⅡ 界 面 友 好 ， 使 用 便 捷 ， 被 譽