基于eda实现的抢答器设计.docx
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基于eda实现的抢答器设计
内容摘要
抢答器是为智力竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路，竞赛者可以分为若干组，抢答时各组对主持人提出的问题要在最短的时间内做出判断，并按下抢答按键回答问题。
当第一个人按下按键后，则在显示器上显示该组的号码，对应的灯亮，同时电路将其他各组按键封锁，使其不起作用。
若抢答时间内无人抢答，则报警灯亮。
回答完问题后，由主持人将所有按键恢复，重新开始下一轮抢答。
因此要完成抢答器的逻辑功能，该电路应包括抢答器鉴别模块、抢答器计数模块、报警模块、译码模块、分频模块。
关键词：
抢答鉴别封锁计数报警
Abstract
Responderistheanswerforthequizparticipantstoanswerinthedesignwhenaprioritydecisioncircuit,andtheracecanbedividedintoseveralgroups,answerineachgrouponthehostissuesraisedintheshortestpossibletimetomakejudgments,andpresstheanswerinanswerkey.Afterpressingthebuttonwhenthefirstperson,thenthedisplayshowsthenumberofthegroup,thecorrespondinglights,whileothergroupswillbekeycircuitblock,itdoesnotwork.Iftheanswerintime,noanswerin,thealarmlights.Answeringquestions,allthekeysfromthehosttorestoreandre-startthenextroundoftheResponder.Sotocompletetheansweringdevicelogicfunctions,thecircuitshouldincludeResponderidentificationmodule,Respondercountingmodule,alarmmodule,decodingmodule,frequencymodule.
KEY:
ResponderIdentificationBlockadeCountAlarm
一、设计要求
1.抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛，分别用4个按钮S0～S3表示。
2.设置一个系统清除和抢答控制开关rst，该开关由主持人控制。
3．抢答器具有锁存与显示功能。
即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED和数码管上显示，同时提示灯亮。
选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
4.抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如20秒）
5.如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示20。
二、方案设计与论证
1、概述
将该任务分成五个模块进行设计，分别为：
抢答器鉴别模块、抢答器计时模块、报警模块、分频模块、译码模块。
2、抢答器鉴别模块：
在这个模块中主要实现抢答过程中的抢答功能，并能对超前抢答进行警告，还能记录无论是正常抢答还是朝前抢答者的台号，并且能实现当有一路抢答按键按下时，该路抢答信号将其余的抢答信号封锁的功能。
其中有四个抢答信号s0、s1、s2、s3；抢答状态显示信号states；抢答与警报时钟信号clk2；系统复位信号rst；警报信号warm。
3、抢答器计数模块：
在这个模块中主要实现抢答过程中的计时功能，在有抢答开始后进行20秒的倒计时，并且在20秒倒计时后无人抢答显示超时并报警。
其中有抢答时钟信号clk1；系统复位信号rst；抢答使能信号start；无人抢答警报信号warn；计时中止信号stop；计时十位和个位信号tb，ta。
4、报警模块：
在这个模块中主要实现抢答过程中的报警功能，当主持人按下控制键，有限时间内人抢答或是计数到时蜂鸣器开始报警，计数停止信号stop；状态输出信号alm；计数脉冲clk。
5、译码模块：
在这个模块中主要实现抢答过程中将BCD码转换成7段的功能。
6、分频模块：
在这个模块中主要实现抢答过程中所需的时钟信号。
7、顶层文件：
在这个模块中是对前五个模块的综合编写的顶层文件。
三、单元电路设计
（一）抢答鉴别模块
1.VHDL源程序
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entityxuanshouis
port（rst,clk2:
instd_logic;
s0,s1,s2,s3:
instd_logic;
states:
bufferstd_logic_vector（3downto0）;
light:
bufferstd_logic_vector（3downto0）;
warm:
outstd_logic）;
endxuanshou;
architectureoneofxuanshouis
signalst:
std_logic_vector（3downto0）;
begin
p1:
process（s0,rst,s1,s2,s3,clk2）
begin
ifrst='0'then
warm<='0';st<="0000";
elsifclk2'eventandclk2='1'then
if（s0='1'orst（0）='1'）andnot（st
（1）='1'orst
（2）='1'orst（3）='1'）
thenst（0）<='1';
endif;
if（s1='1'orst
（1）='1'）andnot（st（0）='1'orst
（2）='1'orst（3）='1'）
thenst
（1）<='1';
endif;
if（s2='1'orst
（2）='1'）andnot（st（0）='1'orst
（1）='1'orst（3）='1'）
thenst
（2）<='1';
endif;
if（s3='1'orst（3）='1'）andnot（st（0）='1'orst
（1）='1'orst
（2）='1'）
thenst（3）<='1';
endif;
warm<=st（0）orst
（1）orst
（2）orst（3）;
endif;
endprocessp1;
p2:
process（states（0）,states
（1）,states
（2）,states（3）,light）
begin
if（st="0000"）thenstates<="0000";
elsif（st<="0001"）thenstates<="0001";
elsif（st<="0010"）thenstates<="0010";
elsif（st<="0100"）thenstates<="0011";
elsif（st<="1000"）thenstates<="0100";
endif;
light<=st;
endprocessp2;
endone;
2.抢答鉴别仿真图
3．抢答鉴别元件图
（二）计数模块
1.VHDL源程序
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entityJSis
port（clk1,rst,start,stop:
instd_logic;
ta,tb:
bufferstd_logic_vector（3downto0））;
endJS;
architectureoneofJSis
signalco:
std_logic;
begin
p1:
process（clk1,rst,start,stop,ta）
begin
ifrst='0'orstop='1'then
ta<="0000";
elsifclk1'eventandclk1='1'then
co<='0';
ifstart='1'then
ifta="0000"then
ta<="1001";co<='1';
elseta<=ta-1;
endif;
endif;
endif;
endprocessp1;
p2:
process（co,rst,start,stop,tb）
begin
ifrst='0'orstop='1'then
tb<="0010";
elsifco'eventandco='1'then
ifstart='1'then
iftb="0000"thentb<="0011";
elsetb<=tb-1;
endif;
endif;
endif;
endprocessp2;
endone;
2.计数仿真图
3.计数元件图
（三）报警模块
1.VHDL源程序
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
entityshengyinis
port（rst:
instd_logic;
warn:
instd_logic;
clk:
instd_logic;
ta,tb:
inintegerrange0to9;
stop:
instd_logic;
alm:
outstd_logic）;
end;
architecturebhvofshengyinis
begin
process（warn,ta,tb,stop,clk）
begin
ifrst='0'then
alm<='0';
elsifstop='1'then
alm<='0';
elsifta=0andtb=0then
alm<=clk;
elsifwarn='1'then
alm<=clk;
elsealm<='0';
endif;
endprocess;
end;
2.报警仿真图
3.报警元件图
（四）七段译码器模块
1.VHDL源程序
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITYYMQIS
PORT（bcd:
INSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
dout:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（6DOWNTO0））;
ENDYMQ;
ARCHITECTURErtlOFYMQIS
BEGIN
PROCESS（bcd）
BEGIN
CASEbcdIS
WHEN"0000"=>dout<="1000000";
WHEN"0001"=>dout<="1111001";
WHEN"0010"=>dout<="0100100";
WHEN"0011"=>dout<="0110000";
WHEN"0100"=>dout<="0011001";
WHEN"0101"=>dout<="0010010";
WHEN"0110"=>dout<="0000010";
WHEN"0111"=>dout<="1111000";
WHEN"1000"=>dout<="0000000";
WHEN"1001"=>dout<="0010000";
WHENOTHERS=>dout<="1111111";
ENDCASE;
ENDPROCESS;
ENDrtl;
2.译码元件图
（五）分频模块（用500HZ的时钟和1HZ的计数时钟）
1．Div100
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
entitydiv100is
port（
clk:
instd_logic;
clk100:
outstd_logic
）;
enddiv100;
architectureartofdiv100is
signalnum:
integerrange0to99;
signaltemp:
std_logic;
begin
process（clk）
begin
ifclk'eventandclk='1'then
ifnum=99then
num<=0;temp<=nottemp;
elsenum<=num+1;
endif;
clk100<=temp;
endif;
endprocess;
endart;
仿真图：
Div100元件图：
2.DIV50M:
这是一个50M分频，将50MHZ的信号分为1HZ。
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYfenpinIS
PORT（clk:
INSTD_LOGIC;
clk50:
OUTSTD_LOGIC）;
ENDfenpin;
ARCHITECTURErtlOFfenpinIS
SIGNALcount:
STD_LOGIC_VECTOR（25DOWNTO0）;
BEGIN
PROCESS（clk）
BEGIN
IF（clk'eventANDclk='1'）THEN
IF（count="10111110101111000010000000"）THEN
Count<="00000000000000000000000000";
ELSE
Count<=count+1;
ENDIF;
ENDIF;
ENDPROCESS;
PROCESS（clk）
BEGIN
IF（clk'eventANDclk='1'）THEN
IF（count="10111110101111000010000000"）THEN
clk50<='1';
ELSE
clk50<='0';
ENDIF;
ENDIF;
ENDPROCESS;
END;
fenpin元件图
（六）顶层文件
1.仿真图：
2.QDQ_1主电路图连线
四锁定引脚及下载
1.选择锁定引脚，再重新编译一次。
在编程窗的Mode中选择ActiveSerialprogramming编程模式，打开编程文件，选中QDQ.pof，并选中打钩前3个编程项目，在ED2板上选择PROG模式，然后下载。
2.锁定引脚:
时钟信号clkN2
发光二极管LEDRO-LEDR3（AE23.AF23.AB21.AC22）
数码管num0-num6（AB12.AC12.AD11.AE11.V14.V13）
ta0-ta6（AB23.V22.AC25.AC26.AB26.AB25.Y24）
tb0-tb6（Y23.AA25.AA26.Y26.Y25.U22.W24）
开关rstAF14
SW0-SW3（N25.N26.P25.AE14）
SOUNDAA14
STARTAD13
STOPAC13
五、心得体会
通过这次实验在做实验前,一定要将课本上的知识吃透,因为这是做实验的基础,否则,在老师讲解时就会听不懂,这将使你在做实验时的难度加大,浪费做实验的宝贵时间.比如做应变片的实验,你要清楚电桥的各种接法,如果你不清楚,在做实验时才去摸索,这将使你极大地浪费时间,使你事倍功半.做实验时,一定要亲力亲为,务必要将每个步骤,每个细节弄清楚,弄明白,实验后,还要复习,思考,这样,你的印象才深刻,记得才牢固,否则,过后不久你就会忘得一干二净,这还不如不做.做实验时,老师还会根据自己的亲身体会,将一些课本上没有的知识教给我们,拓宽我们的眼界,使我们认识到这门课程在生活中的应用是那么的广泛.
通过这次测试技术的实验,使我学到了不少实用的知识,更重要的是,做实验的过程,思考问题的方法,这与做其他的实验是通用的,真正使我们受益匪浅.
题目：
交通灯的Protel设计
专业班级：
09级自动化2班
学号：
222009322072068
姓名：
靳亚飞
成绩：
原理图
PCB图
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