八路抢答器.docx
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八路抢答器.docx
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八路抢答器
EDA课程设计报告书
课题名称
八路抢答器
姓名
学号
院系
专业
指导教师
一、设计内容及要求
设计任务:
设计一个八路抢答器
设计要求:
1抢答器可用于八人抢答;
2用LED显示成功抢答者代码
3具有违规显示功能,并显示违规抢答者代码设计要求
指导教师签名:
年月日
二、指导教师评语:
指导教师签名:
年月日
三、成绩
验收盖章
年月日
基于EDA八路抢答器的设计
1设计目的
学习QurtusⅡ的使用及设计过程,熟练掌握EDA工具设计数字设计八路抢答器的方法,掌握VHDL硬件描述语言方法。
2设计原理
2.1总的设计原理及设计框图
前面八个输入端相当于八位抢答者,那一路为低电平就说明那个抢答者成功抢答,出现无低电平或者多个低电平都是无效状态,经过编码器编码,就可以确切知道具体哪一个抢答者抢答成功,并且利用七段显示译码器直观的显示出抢答者编号,而是否输出提示音则是利用译码器en引脚来控制。
图1.1设计框图
2.2论证方案
本八路抢答器是分模块设计的,分为四个模块,优先编码模块,锁存模块,抢答器成功扬声器模块,数码显示器模块。
2.3模块设计
2.3.1优先编码模块
优先编码模块的功能是优先编码编码,当只要有任何一个人按下抢答按钮,其他的人再按下按钮也是没有意义的,但是如果都是同时按到的,编码器将把它们全部编为高电平。
图2.2.1编码器
模块说明:
clr,输入信号
q1---q8,输入信号:
用于编码,q1到q8分别相当于一号至八号抢答者。
m,输出信号:
编码器编的码。
q1---q8分别为01111111时,编出的码m为0001;
q1---q8分别为10111111时,编出的码m为0010;
q1---q8分别为11011111时,编出的码m为0011;
q1---q8分别为11101111时,编出的码m为0100;
q1---q8分别为11110111时,编出的码m为0101;
q1---q8分别为11111011时,编出的码m为0110;
q1---q8分别为11111101时,编出的码m为0111;
q1---q8分别为11111110时,编出的码m为1000;
其他的时候,编出的码m全部输出高电平。
en,输出信号:
其值为q1至q8以及clr的与值,作为抢答器成功扬声器模块的使能输入端。
2.3.2所存模块
抢答者抢答的结果可通过这个模块输入到优先编码模块
图2.2.2锁存功能器
模块说明:
clr,输入信号,清零端,相当于主持人的命令。
s1---s8,输入信号,
q1---q8输出信号,
当clr=‘0’时,q1至q8全部输出‘1’,当clr=‘1’时,q的输出即为对应下标的s的值。
即主持人不允许抢答时,全部输出高电平无效状态,当主持人说出开始抢答时,抢答者可以按下抢答按钮,并输出相应的值。
2.3.3抢答器成功扬声器模块
这个模块的作用就是当有抢答者按下抢答按钮,成功的话,会输出声音,用于判定是否抢答成功。
图2.2.3抢答成功扬声器
模块说明:
clk,输入信号,作为时钟输入信号,上升沿有效
en,输入信号,输入使能端,其值由编码模块决定
sound1,输出信号,
当en=‘0’时,sound1输出‘1’,即有人抢答,当en=‘1’时,sound1输出‘0’。
即没有人抢答。
这就会出现特殊情况,即,只要是q1至q8以及clr中有为0的,en也会为0,扬声器就会发出声音,这时候就看数码显示管现实的号码,如果显示的不是某选手的号码,则就是没有人抢答成功。
2.3.4数码管显示模块
该模块用七段显示译码器来显示抢答者代码,用于判定是谁抢答成功,这里译的码就是编码模块编出的码m。
每一个抢答者对应唯一一个七段显示译码器译出的号码。
图2.2.4数码管显示器
模块说明:
m,输入信号
BCD,输出信号,即各抢答者编号。
当m=“0000”时,BCD输出为“00111111”,没有人抢答成功;
当m=“0001”时,BCD输出为“00000110”,显示一号抢答者编码;
当m=“0010”时,BCD输出为“01011011”,显示二号抢答者编码;
当m=“0011”时,BCD输出为“01001111”,显示三号抢答者编码;
当m=“0100”时,BCD输出为“01100110”,显示四号抢答者编码;
当m=“0101”时,BCD输出为“01101101”,显示五号抢答者编码;
当m=“0110”时,BCD输出为“01111101”,显示六号抢答者编码;
当m=“0111”时,BCD输出为“00000111”,显示七号抢答者编码;
当m=“1000”时,BCD输出为“01111111”,显示八号抢答者编码;
当m=“1001”时,BCD输出为“01101111”,没有人抢答成功;
当m是别的情况的时候,BCD码输出全为‘0’;没有人抢答成功。
3模块程序、总原理图以及仿真
3.1模块程序及仿真
3.1.1优先编码程序设计及仿真
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
entitybaluis
port(q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7,q8:
instd_logic;
clr:
instd_logic;
m:
outstd_logic_vector(3downto0);
en:
outstd_logic);--端口说明
endbalu;
architectureaofbaluis
begin
process(q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7,q8,clr)
variabletemp:
std_logic_vector(7downto0);
begin
temp:
=q1&q2&q3&q4&q5&q6&q7&q8;
casetempis
when"01111111"=>m<="0001";--一号抢答者抢答成功
when"10111111"=>m<="0010";--二号抢答者抢答成功
when"11011111"=>m<="0011";--一号抢答者抢答成功
when"11101111"=>m<="0100";--一号抢答者抢答成功
when"11110111"=>m<="0101";--一号抢答者抢答成功
when"11111011"=>m<="0110";--一号抢答者抢答成功
when"11111101"=>m<="0111";--一号抢答者抢答成功
when"11111110"=>m<="1000";--一号抢答者抢答成功
whenothers=>m<="1111";--没有人抢答成功
endcase;
en<=temp(7)andtemp(6)andtemp(5)andtemp(4)andtemp(3)andtemp
(2)andtemp
(1)andtemp(0)andclr;--使能en的值由q1至q8以及clr相与的值决定。
endprocess;
enda;
图3.1.1优先编码器仿真波形
波形分析:
由仿真图可以看出,clr和q中只要有0,使能en就为0。
m的值是优先编码器编出的码,由q1至q8决定,当q1至q8中的一位为0,其他七位为1时,则为0的是几号m就是二进制数的几,如仿真图中q1至q8为“10111111”时,则m为“0010”,q1至q8为“11111011”,m为“0110”。
3.1.2锁存程序
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entitylockis
port(s1:
instd_logic;
s2:
instd_logic;
s3:
instd_logic;
s4:
instd_logic;
s5:
instd_logic;
s6:
instd_logic;
s7:
instd_logic;
s8:
instd_logic;
clr:
instd_logic;
q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7,q8:
outstd_logic);--端口说明
endlock;
architectureaoflockis
begin
process(s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s8,clr)
begin
if(clr='0')then
q1<='1';q2<='1';
q3<='1';q4<='1';
q5<='1';q6<='1';
q7<='1';q8<='1';--当clr置0的时候q1至q8全部输出为1
else
q1<=s1;q2<=s2;--当clr置1的时候q1至q8输出的数对应于s1至s8
q3<=s3;q4<=s4;
q5<=s5;q6<=s6;
q7<=s7;q8<=s8;
endif;
endprocess;
end;;
图3.1.2所存功能器仿真波形
波形分析:
由仿真图看出,当clr为0时,q1至q8全部输出为1,当clr为1时,q1至q8输出的数对应于s1至s8的数。
3.1.3抢答器成功扬声器发生程序
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entitycntis
port(clk,en:
instd_logic;
sound1:
outstd_logic);--端口说明
endcnt;
architectureaofcntis
begin
process(en,clk)
begin
if(clk'eventandclk='1')then
if(en='0')then
sound1<='1';--当使能端en为0时,扬声器发声
else
sound1<='0';--当使能端en为1时,扬声器不发声
endif;endif;
endprocess;
enda;
图3.1.3扬声器仿真波形
波形分析:
由仿真图可以看出,时钟信号clk的上升沿有效,在这种前提下,当en为低点平时。
sound1输出高电平,即扬声器发声,当en为高电平时,sound1输出为低电平,即扬声器不发声。
3.1.4数码管显示器
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entitydisplayis
port(m:
instd_logic_vector(3downto0);
BCD:
outstd_logic_vector(7downto0));--端口说明
enddisplay;
architectureaofdisplayis
begin
process(m)
begin
casemis
when"0000"=>BCD<="00111111";--没有人抢答成功
when"0001"=>BCD<="00000110";--显示一号抢答者编码
when"0010"=>BCD<="01011011";--显示二号抢答者编码
when"0011"=>BCD<="01001111";--显示三号抢答者编码
when"0100"=>BCD<="01100110";--显示四号抢答者编码
when"0101"=>BCD<="01101101";--显示五号抢答者编码
when"0110"=>BCD<="01111101";--显示六号抢答者编码
when"0111"=>BCD<="00000111";--显示七号抢答者编码
when"1000"=>BCD<="01111111";--显示八号抢答者编码
when"1001"=>BCD<="01101111";--不是任何抢答者编号,无人抢答成功
whenothers=>BCD<="00000000";--没有人抢答成功
endcase;
endprocess;
enda;
图3.1.4数码管显示器仿真波形
波形分析:
由仿真图可以看出,不同的m值对应不同的BCD码值,这是由七段译码显示器的程序决定的,当m是二进制数“0000”至“1001”时BCD码会显示不同的编号,但是当m的至不是这些数的时候,BCD码则为“00000000”,如:
图中的m为“1100”、“1111”、“1011”及“1110”时,BCD码显示为“00000000”。
这其中,只有m的值是“0001”至“1000”时,BCD码才是显示的选手编号,其他均为无效。
3.2系统结构
这个系统是分为四个模块分别实现其功能最终实现八路抢答器的功能。
图3.2.1系统功能模块
图3.2.2系统功能模块仿真波形
波形分析:
由仿真图可以看出,当清零端clr至0时,BCD码输出全为零,因为clr清零后抢答是无效的。
当clr置1时,可以进行抢答,抢答成功后,BCD码显示抢答者编号,时钟信号clk,清零端clr及s1至s8共同决定扬声器sound1的输出。
由仿真图可以看出,clk的上升沿有效,在此前提下,clr和s1至s8中只要有一个为零,sound1就为1。
总的来说,当扬声器发出声音,并且BCD码显示的是正常的抢答者编号,那么就表示其中某人抢答成功。
总结与心得
在课程设计的这段时间里,我认为收获还是很多的,不但进一步掌握了数字电子技术的基础知识及一门专业仿真软件的基本操作,还提高了自己的设计能力及动手能力,同时对于智能抢答器来了个系统的总结。
更多的是让我看清了自己,明白了凡事需要耐心,实践是检验学习的唯一标准。
理论知识的不足在这次课设中表现的很明显。
这将有助于我今后的学习,端正自己的学习态度,从而更加努力的学习。
总之,通过本次课程设计不但让我又学到了一些知识,而且也提高了我的综合能力。
使我在各方面都得到了锻炼,非常感谢我的同组同学,也非常感谢我们的指导老师,使我们这次的课程设计任务圆满完成。
参考文献
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西安电子科技大学出版社,第3版;47-52
[2]潘松等.主编.EDA技术实用教程[M].科学出版社,2006;35-41
[3]雷伏容.主编.VHDL电路设计[J].北京:
清华大学出版社,2006;12-25
[4]王冬梅,张建秋.八路抢答器设计与实现[J].佳木斯大学学报(自然科学版),2009,(06).22-26
[5]王树昆,赵晓巍.EDA技术在教学中的应用[M].吉林:
吉林工程技术师范学院学报,2003;19(9):
4-7
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- 八路 抢答