【正文】 4 在實驗室上機對所設(shè)計的內(nèi)容做硬軟件調(diào)試周 5 按規(guī)范撰寫課程設(shè)計報告書學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽字： 楊顯富 2022 年 11 月 1 日系部審核意見： 系主任簽字： 年 月 日 II智 力 競 賽 搶 答 器[摘 要 ]:本課程設(shè)計分為主體電路和擴展電路兩部分共同實現(xiàn)搶答器的鎖存、顯示與報警功能。 課程設(shè)計所需環(huán)境 計算機、設(shè)計軟件 Max+PlusⅡ、EDA 實驗箱 課程設(shè)計任務(wù)要求1． 設(shè)計任務(wù)： 設(shè)計一個能滿足 8 個組同時參加競賽的搶答器，其功能為：電路復(fù)位后，數(shù)碼顯 0，主持人示意搶答開始后，每個組都可以通過各自的按鈕開關(guān)發(fā)出搶答信號，搶答器一旦接收到某組最先發(fā)出的搶答信號后，立即讓數(shù)碼管顯出該組的組號，同時發(fā)出音響提示，且對后來組發(fā)出的搶答信號一律不與理睬。重新復(fù)位后數(shù)碼顯示歸 0，提示音停止，在搶答組回答完問題后，重復(fù)前述過程，可進行下輪搶答。在本次設(shè)計中，系統(tǒng)開發(fā)平臺 Max+plusⅡ ，硬件描述語言是 VHDL ?；卮鹜陠栴}后，由主持人將所有按鍵恢復(fù)，重新開始下一輪搶答。 搶 答 器的 應(yīng) 用 廣 泛 ， 工 廠 、 學(xué) 校 和 電 視 臺 等 單 位 常 舉 辦 各 種 智 力 競 賽 ， 搶 答 器 是 必 要 設(shè) 備 。 （ 2） 在 仿 真 和 設(shè) 計 兩 方 面 支 持 標(biāo) 準(zhǔn) 硬 件 描 述 語 言 的 功 能 強 大 的 EDA 軟 件 不 斷 推 出 。 （ 6） 基 于 EDA 工 具 、 用 于 ASIC 設(shè) 計的 標(biāo) 準(zhǔn) 單 元 已 涵 蓋 大 規(guī) 模 電 子 系 統(tǒng) 及 復(fù) 雜 IP 模 塊 。這 次 實 驗 我 們 會 結(jié) 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(xué) 的 EDA 軟 件 。 在 電 子 產(chǎn) 品 的 設(shè) 計 理 念 、 設(shè) 計 方 式 、 系 統(tǒng) 硬 件 構(gòu) 成 、 設(shè) 計 的 重 用 性 、 知 識 產(chǎn) 權(quán) 、 設(shè) 計周 期 等 方 面 ,EDA 技 術(shù) 具 有 一 定 的 優(yōu) 勢 。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(dāng) 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 。 回 答 完 畢 后 ， 主 持 人 再 次 “復(fù) 位 ”， 如此 循 環(huán) 。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 。 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 平 臺 概 述此 次 設(shè) 計 是 按 照 自 頂 向 下 的 設(shè) 計 方 法 ， 對 整 個 系 統(tǒng) 進 行 方 案 設(shè) 計 和 功 能 劃 分 ， 系 統(tǒng) 的 關(guān)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(shè) 計 ， 最 后 通 過 綜 合 器 和 適 配 器 生 成 最 終 的 目 標(biāo) 器 件 。 MaxplusⅡ 開 發(fā) 系 統(tǒng) 的 特 點 ： 開 放 的 界 面MaxplusⅡ 支 持 與 Cadence， Exemplar logic， Mentor Graphics， Simplicity， View logic 和 其 它 公 司 所 提 供 的 EDA 工 具 接 口 。 模 塊 化 工 具設(shè) 計 人 員 可 以 從 各 種 設(shè) 計 輸 入 、 處 理 和 較 驗 選 項 中 進 行 選 擇 從 而 使 設(shè) 計 環(huán) 境 用 戶 化 。 在 主 持 人 將 系 統(tǒng) 復(fù) 位 并 發(fā) 出搶 答 指 令 后 ， 若 參 賽 選 手 按 下 搶 答 按 鈕 ， 則 該 組 別 的 信 號 立 即 被 鎖 存 ， 并 在 組 別 顯 示 器 上 顯 示該 組 別 ， 同 時 揚 聲 器 也 給 出 音 響 提 示 ， 此 時 ， 電 路 具 備 自 鎖 功 能 ， 使 其 他 搶 答 按 鈕 不 起 作 用 。 搶 答 鑒 別 模 塊 的 元 件 圖 如 下 圖 所 ：圖 321 鑒別模塊原件圖引 腳 作 用 ：輸 入 信 號 ： 各 組 的 搶 答 按 鈕 S0、 S S S S S S S7， 系 統(tǒng) 清 零 信 號 S， 反 饋使 能 端 EN。 同 理 其 他 組 別 搶 答 成 功 也 是 這 樣 的 鑒 別 過 程 。039。039。039。039。039。 Q3=S3。 Q7=S7。工 作 原 理 ： 當(dāng) D0、 D D D D D D D7 各 組 的 搶 答 信 號 進 入 鎖 存 模 塊 時 ， 在 鎖存 模 塊 中 ， 對 輸 入 的 各 個 信 號 的 信 息 進 行 或 的 關(guān) 系 運 算 ， 將 計 算 結(jié) 果 輸 給 Q， 通 過 Q 向 外 輸出 。 or d1=39。 or d3=39。 or d5=39。 or d7=39。 當(dāng) 任 何 一 個 輸 入 為 1 時 , 將 1 賦 給 qElse q=39。Q1Q2amp。Q6amp。WHEN01000000=M=0010。WHEN00010000=M=0100。WHEN00000100=M=0110。WHEN00000001=M=1000。END CASE。 聲 音 報 警 模 塊 的 元 件 圖 如 下圖 所 示 ：圖 327 發(fā)聲模塊的元件圖引 腳 作 用輸 入 信 號 ： 時 鐘 信 號 CLK， 復(fù) 位 端 S， 聲 音 響 起 的 使 能 端 EN 。EVENT AND CLK=39。 AND EN=39。 聲 音 響 起 ELSE SOUND=39。該 模 塊 在 Maxplus II 軟 件 中 的 仿 真 結(jié) 果 圖 如 下 圖 ：圖 329 聲音報警模塊仿真圖 組 別 譯 碼 顯 示 模 塊 的 設(shè) 計 與 實 現(xiàn)當(dāng) 搶 答 成 功 后 ， 編 碼 模 塊 將 搶 答 信 息 編 碼 成 四 位 二 進 制 數(shù) ， 傳 送 給 譯 碼 顯 示 模 塊 ， 而 譯 碼顯 示 模 塊 的 功 能 就 是 將 四 位 二 進 制 數(shù) 通 過 數(shù) 碼 管 顯 示 出 來 ， 以 便 于 主 持 人 判 斷 出 是 哪 一 組 搶 答成 功 ， 且 公 布 給 每 個 搶 答 組 。部 分 源 程 序 如 下 所 示 ：BEGIN CASE M IS WHEN 0000 = BCD =00111111。 WHEN 0010 = BCD =01011011。 WHEN 0100 = BCD =01100110。成都學(xué)院（成都大學(xué)）課程設(shè)計報告 12 WHEN 0110 = BCD =01111101。 WHEN 1000 = BCD =01111111。WHEN OTHERS = BCD =00000000。 這 種 連 線 方 法 思 路 清 晰 可 見 ， 而 且 用 的 時 候 很 簡 單 方 便 ， 出 現(xiàn) 錯 誤 也 很 好 檢 查 。圖 41 頂層元件圖由 于 實 驗 室 的 EDA 實 驗 箱 按 鍵 是 低 電 平 有 效 ， 所 以 在 每 個 輸 入 端 口 前 加 上 一 個 非 門 。成都學(xué)院（成都大學(xué)）課程設(shè)計報告 155 課 程 設(shè) 計 總 結(jié) 與 體 會通 過 此 次 課 程 設(shè) 計 ， 我 深 深 地 感 受 到 了 自 己 所 學(xué) 到 知 識 的 有 限 ， 明 白 了 只 學(xué) 好 課 本 上 的 知識 是 不 夠 的 ， 要 通 過 圖 書 館 和 互 聯(lián) 網(wǎng) 等 各 種 渠 道 來 擴 充 自 己 的 知 識 。 在 設(shè) 計 的 過 程 中 我 發(fā) 現(xiàn) 自 己 有 許 多 的 不 足 ， 必 需 向 同 學(xué) 請 教 才能 解 決 問 題 ， 促 進 了 自 己 學(xué) 習(xí) 積 極 性 。致 謝成都學(xué)院（成都大學(xué)）課程設(shè)計報告 16感 謝 學(xué) 校 給 我 們 一 個 良 好 的 實 驗 環(huán) 境 和 實 踐 機 會 ， 雖 然 這 次 課 程 設(shè) 計 報 告 還 有 很 多 不 足 之處 ， 但 是 在 楊 老 師 的 指 導(dǎo) 和 同 學(xué) 們 的 幫 助 之 下 能 夠 順 利 完 成 ， 既 鍛 煉 了 自 己 的 動 手 能 力 ， 也增 強 了 解 決 問 題 的 能 力成都學(xué)院（成都大學(xué)）課程設(shè)計報告 17參 考 文 獻[1]李 中 發(fā) .數(shù) 字 電 子 技 術(shù) （ 第 二 版 ） .北 京 ： 中 國 水 利 水 電 出 版 社 ， 2022[2] 劉 守 義 ， 鐘 蘇 .數(shù) 字 電 子 技 術(shù) .西 安 ： 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 出 版 社 ， 2022[3] 祝 慧 芳 ， 黃 潔 ， 姚 四 改 ， 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) 基 礎(chǔ) .武 漢 ： 中 國 地 質(zhì) 大 學(xué) 出 版 社 ， 2022[4] 曹 漢 房 .脈 沖 與 數(shù) 字 電 路 .武 漢 ： 華