vhdl課程設計--四路搶答計時器設計(已修改)
2025-01-28 03:36 本頁面
【正文】 《 VHDL 語言》 課程設計 報告 四路搶答計時器 班級 : 學號 : 姓名 : 第 1 章 課程設計 概述 設計目的 本次設計的目的就是在掌握 MAX+plus II實驗開發(fā)系統(tǒng)的初步使用基礎上，了解并掌握 VHDL硬件描述語言的設計方法和思想， 使自己能將已學過的數(shù)字電子系統(tǒng)設計、 VHDL 程序設計等知識綜合運用于電子系統(tǒng)的設計中，掌握運用 VHDL 設計電子系統(tǒng)的流程和方法，加強和培養(yǎng)自己對電子系統(tǒng)的設計能力。 任務是通過二周的時間，基本掌握 EDA的基本方法，熟悉一種 EDA軟件（ MAX+plus II），并能利用 EDA軟件設計一個電子技術綜合問題。通過學習的 VHDL語言結(jié)合電子電路的知識理論聯(lián)系實際，掌握所學的課程知識，學習基本單元電路的綜合設計應用通過對四路搶答計時器的設計，鞏固和綜合運用所學的課程，擺脫一維的思維模式，以多維并發(fā)的思路來完成 VHDL的程序設計。 目前市場上已有各種各樣的搶答器 , 但絕大多數(shù)是早期設計的 , 以模擬電路、數(shù)字電路或者模擬電路與數(shù)字電路相結(jié)合的產(chǎn)品。這部分搶答器已相當成熟 , 但功能越多的電路相對來說就越復雜 , 且成本偏高 , 故障高 , 顯示方式簡單 ( 有的甚至沒有顯示電路 ) , 無法判斷提前搶按按鈕的行為 , 不便于電路升級換代。而與非門和非門后的反饋信號的高電平作為解鎖存，用 555定時器的模型來倒計時，同時以脈沖信號來控制加法器和減法器來控制搶答過程中的計分，應用二極管和數(shù)碼顯示管為主要部件來設計掃描顯示器則降低了其復雜性、高故障性以及顯示方式簡單的問題。 通過課程設計深入理解 VHDL語言的精髓 和掌握運用所學的知識 ，達到課程設計的目標。 設計內(nèi)容 通過 VHDL 程序設計一個 4 人參加的智力競賽搶答計時器，當有某一參賽者首先按下?lián)尨痖_關時，相應顯示燈 亮并伴有聲響，此時搶答器不再接受其他輸入信號。 電路具有回答問題時間控制功能。要求回答問題時間小于等于 100s(顯示為0~99)，時間顯示采用倒計時方式。當達到限定時間時，發(fā)出聲響以示警告。 要完成以上功能，所用的的程序分為七大模塊： 1. 實現(xiàn)按鍵搶答與復位的模塊 LXL； 2. 產(chǎn)生數(shù)碼管片選信號的模塊 SEL； 3. 能在任一選手按下按鍵后鎖存，鎖存的同時送出 ALM 信號，實現(xiàn)聲音提示的鎖存器模塊，命名為 LOCKB； 4. 將搶答的結(jié)果轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)的模塊 CH41A； 5. 對應數(shù)碼片選信號，送出需要顯示的信號的模塊 CH31A； 6. 模塊 COUNT，它實現(xiàn)答題計時器的倒計時功能，在計滿 100s 后送出聲音提示； 7. 模塊 DISP，它是七段譯碼器，驅(qū)動數(shù)碼管。 而所需的聲音提示功能需要利用上升沿觸發(fā)實現(xiàn)，即在 SOUND 的上升沿送出一個始終周期的高電平，接蜂鳴器可做聲音提示。 在該搶答器中，設置其為四路搶答，在任一選手按下按鍵后，鎖存器完成鎖存，對其余選手的請求能不做響應，只有在主持人按下按鍵復位后才可以再次搶答。這個搶答器的搶答部分具有較高的靈活性，可以在不變動很多代碼的基礎上將四路搶答器該為其他的如八路搶答器等，只是工作量加大而其中的原 理類似，不用大的改動。而在倒計時模塊中，同樣存在著靈活多變的特點， 倒計時可以實現(xiàn) 100 秒，當然也同樣可以實現(xiàn) 30 秒 或者其它。所以這個四路搶答計時器的靈活多變的特性就決定了它強大的 功能。 第 2 章 四路搶答計時器的 設計思想 四路搶答計時器的總體思想 利用 VHDL 設計 該四路 搶答 計時 器的各個模塊，并使用 MAX+plus II 對 各模塊 進行仿真驗證 。 該四路搶答計時器 的設計 分為 七 個 模塊： LXL 模塊、 SEL 模塊、 LOCKB模塊 、 CH41A 模塊 、 CH31A 模塊、 COUNT 模塊、 DISP 模塊 。 把各個模塊整 合后，通過電路的輸入輸出對應關系連接起來。設計成一個有如下功能的搶答器： （ 1）具有第一搶答信號的鑒別鎖存功能。在主持人發(fā)出搶答指令后，若有參賽者按搶答器按鈕，則該組指示燈亮，顯示器顯示出搶答者的組別。同時電路處于自鎖狀態(tài)，使其他組的搶答器按鈕不起作用。 （ 2）具有 倒計時 功能。在初始狀態(tài)時，主持人可以設置答題時間的初始值。在主持人對搶答組別進行確認，并給出倒計時計數(shù)開始信號以后，搶答者開始回答問題。此時，顯示器從初始值開始計時，計至 0 時停止計數(shù)。 （ 3）具有計分功能。在初始狀態(tài)時，主持人可以給每組設置初始分 值。第三者組搶答完畢后，由主持人打分，答對一次加 10 分階段，錯則減 10 分。 （ 4）掃描顯示功能。在初始狀態(tài)時，各組計分給出一個固定的值并將它掃描顯示在屏幕上，當計分或者要顯示的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，再次掃描并顯示出來。 鑒別鎖存模塊的關鍵是準確判斷出第一搶答者并將其鎖存，實
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