【文章內(nèi)容簡介】 具體功能如下： 設(shè)置搶答開始開關(guān)按鍵inputEN，此按鍵有主此人操控，在主持人宣布搶答開始后，按下此按鍵，各組方可開始進(jìn)行搶答。 搶答器具備限時搶答功能，限時時間為十秒。當(dāng)主持人按下?lián)尨痖_始按鍵后，八個LED燈全亮，并每秒熄滅一個，全部熄滅則算作是無人搶答，此題作廢，主持人可以宣布進(jìn)入下一道題的搶答環(huán)節(jié)。 搶答器具備鎖存功能和現(xiàn)實(shí)功能，也就是說當(dāng)選手搶答時只要按動搶答按鍵后，鎖存相對應(yīng)的組號，當(dāng)主持人對分?jǐn)?shù)進(jìn)行加減完畢之后，在對應(yīng)的數(shù)碼管上顯示搶答者的分?jǐn)?shù)，然后進(jìn)入下一輪搶答。 主持人在選手搶答之后，作答完成之后，進(jìn)入加減分?jǐn)?shù)環(huán)節(jié)，此時主持人可以按兩個按鍵中的一個，其中一個按鍵用來在回答正確之后加分，兩外一個用來在回答錯誤之后減分，主持人之后可選擇兩個按鍵之中的一個來完成此環(huán)節(jié)。完成加減分環(huán)節(jié)之后，主持人可以進(jìn)入下一環(huán)節(jié)。 關(guān)于蜂鳴器，蜂鳴器在選手中任意一人首先按下按鍵之后，鳴響三秒鐘，來宣布此題已經(jīng)被搶到，并在BCD數(shù)碼管上顯示該組的組號。如果倒計(jì)時結(jié)束之后無人搶答，則蜂鳴器不做反應(yīng)。此次設(shè)計(jì)以FPGA為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)數(shù)字搶答器，根據(jù)主要的功能設(shè)計(jì)要求，該設(shè)計(jì)主要包括搶答輸入按鍵、BCD數(shù)碼管顯示、LED倒計(jì)時和FPGA系統(tǒng)。搶答器的結(jié)構(gòu)示意圖如下：FPGA時鐘信號按鍵輸入電路 數(shù)碼管顯示電路LED倒計(jì)時顯示電路：搶答器結(jié)構(gòu)示意圖 設(shè)計(jì)中FPGA最小系統(tǒng)電路為FPGA可以正常工作時的基本電路，由時鐘和復(fù)位電路組成。按鍵輸入電路有八個按鍵組成，數(shù)碼顯示管有兩個個八段共陽極數(shù)碼管組成。LED倒計(jì)時顯示電路有八個個紅色的LED燈組成。 搶答器程序流程圖以及各模塊代碼分析 搶答器程序結(jié)構(gòu)及主程序流程圖本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中程序設(shè)計(jì)采用verilog HDL 語言進(jìn)行編程，總體編程思路采用模塊化編程方式，主要分為三個模塊，一個主控制及按鍵輸入模塊，一個LED倒計(jì)時模塊和蜂鳴器模塊，一個搶答組號及積分顯示模塊，分別對這三個子模塊進(jìn)行獨(dú)立編程設(shè)計(jì)，由于verilog HDL 語言是一種并行運(yùn)行的語言，所以可以在同一個頻率時鐘脈沖下進(jìn)行各模塊的編寫，最終在把各個模塊整合在一起。主要程序運(yùn)行方式采用狀態(tài)機(jī)的方法來實(shí)現(xiàn)對搶答器的各個環(huán)節(jié)的控制。此次所設(shè)計(jì)的狀態(tài)一共有四個狀態(tài)。一、等待主持人按鍵開始搶答，在此狀態(tài)時會一直檢測按鍵信號，當(dāng)收到主持人的開始搶答信號進(jìn)入下一個環(huán)節(jié)。二、等待四組搶答按鍵狀態(tài)，在此狀態(tài)時，LED倒計(jì)時顯示模塊將開始顯示搶答計(jì)時，如果在規(guī)定時間內(nèi)有人最先搶答則直接進(jìn)入下一個狀態(tài)，而如果無人搶答，計(jì)時時間到后也進(jìn)入下一個狀態(tài)，此狀態(tài)下主持人按除復(fù)位鍵以外鍵無效，而按復(fù)位鍵則直接返回第一個狀態(tài)，并將積分復(fù)位。三、主持人加減分狀態(tài)，在此狀態(tài)時，在主持人完成加減分?jǐn)?shù)之前，其他任何操作都可視為無效。四、對前面狀態(tài)中所獲取的鍵值信號進(jìn)行處理，在程序中為各組設(shè)置一個積分寄存器來放積分，更新并保存各組的積分信息，同時將搶答組號和積分發(fā)送給BCD顯示模塊進(jìn)行顯示，最后自動跳轉(zhuǎn)回第一狀態(tài)。 初始化及搶答模塊本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中初始化模塊主要是為了以后程序的正常運(yùn)行，在這里進(jìn)行初始化，給各個后面要用到的寄存器變量賦初值。主要賦值的對象有搶答標(biāo)志位、蜂鳴器標(biāo)志位、蜂鳴器延時標(biāo)志位、搶答選手標(biāo)志位、分組分?jǐn)?shù)標(biāo)志位、組號顯示初始值等等。詳細(xì)內(nèi)容見附錄。分?jǐn)?shù)顯示BCD組號顯示BCD倒計(jì)時蜂鳴器搶答判斷開始InputEn加減分判斷： 主程序流程圖搶答模塊是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，原理是：當(dāng)主持人按下inputEn按鍵，啟動初始化模塊，搶答標(biāo)志位EnFlat發(fā)生改變，開始進(jìn)入搶答時間。此時各組開始進(jìn)行搶答，無論哪一組先按下按鍵，搶答標(biāo)志位EnFlat改變變?yōu)?’b0，禁止其他各組再次進(jìn)行搶答；同時選手標(biāo)志位進(jìn)行改變，與改組組號相對應(yīng)，主要適用于后續(xù)的加減分模塊；顯示組號的數(shù)碼管顯示搶到題目的這一組的組號；改變蜂鳴器的標(biāo)志位，蜂鳴器發(fā)聲，來告訴大家，此題已經(jīng)有人搶答，大家不要再次搶答了，也告訴主持人可以進(jìn)行問題的提問，并且可以進(jìn)行其他的后續(xù)操作。初始化模塊及搶答模塊的部分源代碼：//初始化模塊always @ (posedge clk)//捕捉時鐘begin //初始化各按鍵并開始搶答 begin if(inputEn==139。b0) begin //初始化各個標(biāo)志位和參數(shù) EnFlat=139。b1。 //倒計(jì)時開始時8個Led燈全亮 Led1=839。b11111111。 //組號顯示靜態(tài)數(shù)碼管(數(shù)碼管為共陽極)的控制端,有8位 Led2=839。b11111111。 //分?jǐn)?shù)顯示數(shù)碼管控制端 Led3=839。b11111111。 //蜂鳴器標(biāo)志位 BuClk=139。b0。 //蜂鳴器的控制管腳,低電平為發(fā)聲音 Buzzer=139。b1。 end end //搶答模塊 begin if(EnFlat==139。b1) begin //如果按鍵1按下 if(inputL1==139。b0) begin //禁止其他選手搶答 EnFlat=139。b0。 //選手標(biāo)志位改變，用于加減分?jǐn)?shù)模塊 answer=3’d1。 //靜態(tài)數(shù)碼管顯示序號39。139。 ，及顯示選手對應(yīng)的組號 Led2=839。hf9。 //指示蜂鳴器發(fā)聲 BuClk=139。b1。 end 加減分?jǐn)?shù)模塊加減分?jǐn)?shù)模塊主要是用來對選手的積分進(jìn)行更改，有主持人控制。在選手回答完問題，由主持人判定答案是否正確，然后決定是加分還是減分。加減分模塊主要有一個選手標(biāo)志位，此標(biāo)志位在搶答模塊進(jìn)行改變，四個分?jǐn)?shù)寄存器來存放分?jǐn)?shù)，最后把各個組的分?jǐn)?shù)放到一個總的寄存器中，主要是為了節(jié)省代碼。主要代碼如下：//第一組加減分if(answer ==3’d1) begin begin if(add) score1=score1+1。//當(dāng)主持人判定選手的回答正確時，按下add鍵進(jìn)行加分操作 else if(stu) score1=score11。//當(dāng)主持人判定選手的回答錯誤時，按下stu鍵進(jìn)行減分操作 endscore=score1。//把第一組的分?jǐn)?shù)賦值給分?jǐn)?shù)寄存器 end其他各組與第一組類似，依次類推即可，詳細(xì)代碼，參見附錄。 倒計(jì)時模塊 倒計(jì)時模塊的主要功能是用來提醒大家趕快進(jìn)行搶答，當(dāng)搶答標(biāo)志位EnFlat為1’b1即開始搶答時，倒計(jì)時開始。因?yàn)樗玫膶?shí)驗(yàn)箱的頻率為48MHz，因此需要現(xiàn)有一個1Hz的分頻，即一個計(jì)數(shù)模塊；計(jì)數(shù)結(jié)束之后進(jìn)入LED燈的左移模塊，此處主要使用一個左移運(yùn)算符來進(jìn)行倒計(jì)時，當(dāng)然也可以通過其他的算法來實(shí)現(xiàn)這個功能，但是應(yīng)該都沒有這一個運(yùn)算符來的簡潔。還有一種情況，就是沒有人進(jìn)行搶答，遇上這種情況，如果在倒計(jì)時結(jié)束之后，沒有人進(jìn)行搶答，則搶答標(biāo)志位，蜂鳴器標(biāo)志為改變，蜂鳴聲結(jié)束之后可以進(jìn)行下一輪操作。部分源代碼如下：//倒計(jì)時模塊 begin if(EnFlat==139。b1) begin if(t!=3239。d48000000)//計(jì)時實(shí)現(xiàn)1HZ分頻 t=t+3239。d1。 else begin t=3239。d0。 Led1=839。b11111111139。b1。//Led1左移一個單位，實(shí)現(xiàn)一秒的倒計(jì)時 end end if(Led1==839。b0)//倒計(jì)時結(jié)束還沒有按鍵按下，則搶答停止且蜂鳴器響 EnFlat=139。b0。 BuClk=139。b1。 end 蜂鳴器模塊蜂鳴器模塊的主要功能是提醒作用，可以增添搶答器的使用性，蜂鳴器模塊主要有一下幾部分組成，一個蜂鳴器標(biāo)志位，蜂鳴器發(fā)聲標(biāo)志位，以及一個用于延時的計(jì)數(shù)模塊。蜂鳴器標(biāo)志位為高電平時，發(fā)聲標(biāo)志位改變，蜂鳴器開始發(fā)聲。因?yàn)闀r鐘信號的時間太短，根本聽不到，需要加入一個延時模塊來，讓聲音變得可以聽清。由此得到的蜂鳴器模塊代碼如下： //蜂鳴器模塊 //當(dāng)蜂鳴器標(biāo)志位置1時 //進(jìn)入此蜂鳴器處理程序 begin if(BuClk==139。b1) begin //蜂鳴器發(fā)聲 Buzzer=139。b0。 //延時變量加1 BuL = BuL + 839。d1。 //當(dāng)?shù)竭_(dá)延時的時間時關(guān)掉蜂鳴器 if(BuL==839。d255) begin //延時變量復(fù)位 BuL=839。d0。 //蜂