数字系统设计(智力竞赛抢答器verilog hdl建模)

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1、课程设计报告课程名称现代数字系统设计设计题目智力竞赛抢答器VerilogHDL建模系别机械与电子工程系班级学生姓名学号任课教师完成时间南湖学院教务办17目录一、设计任务与要求1二、方案设计与论证12.1方案论证12.2综合分析3三、模块设计及程序清单43.1抢答模块43.2锁存模块53.3计数模块73.4声音警报模块93.5声音信号产生模块11四、仿真过程与仿真结果124.1仿真过程124.2仿真分析14五、结果分析与结论16六、设计心得16七、参考文献16致谢171717起至日期：第17周周一~第19周周一设计题目：智力竞赛

2、抢答器VerilogHDL建模设计要求：1、5组参赛者进行抢答；2、当抢先者按下按钮时，抢答器能准确判断，并以声、光标志（模拟）。要求声响、光亮时间为3s后自动结束；3、抢答器应具有互锁功能，某组抢答后能自动封锁其他各组进行抢答；4、具有限时功能，分5s、10s、15s三档时间，时间到自动发出声响，且计时时间通过数码管显示（以7段译码输出、动态扫描方式）；5、犯规、违章警告信号（如主持人未说“开始抢答”，抢答者按下按钮），以指示灯闪烁标志；6、系统具有一个总复位开关；7、用VerilogHDL对此抢答器进行建模，并在Model

3、simSE或QuartusII平台进行仿真测试，给出仿真结果。设计任务17智力竞赛抢答器的VerilogHDL建模一、设计任务与要求智力竞赛抢答器VerilogHDL要求有5组参赛者进行抢答，有五个抢答信号进行抢答。当有抢答选手按下抢答键后系统能够快速准确的判断是那一组选手按下了抢答信号，由于系统比较小，速度比较快一般不会有同时按下的可能，所以只有五种状态，然后系统能够根据这五种状态进行适时的显示和提示。本系统设计的是以数码管显示对应选手的编码，并且显示选手之前对应的LED灯。当有选手按下以后就对抢答信号进行锁存，其他选手的输

4、入无效。然后就是对抢答进行时间限制了，根据设定的时间进行倒计时，当倒计时完成还没有人抢答的时候系统发出警报声音提示时间已经到了。当有选手在设定的时间里面完成抢答后，系统自动停止计时。系统需要主持人进行控制，当主持人按下开始以后才能抢答，否则抢答无效。还有清除复位键，抢答完成以后按复位键即可清除已有的状态。通过VerilogHDL建模实现系统的各个模块功能，最后将系统连接完成，进行编译仿真。二、方案设计与论证2.1方案论证本系统采用VerilogHDL语言进行建模，总共分为五个模块，分别是抢答模块，锁存器模块，计数模块，声音产生

5、模块、声音信号控制模块。抢答模块有三个输入，分别是抢答信号，清除信号，和使能信号。抢答模块有五组选手进行抢答，当使能信号有效以后，抢答信号其中一个有效则进行抢答锁存，然后输出抢答以后的各种状态，并且显示。计数模块可以进行倒计时，在使能信号有效的时候进行倒计时，然后发出控制信号控制声音控制模块，进行声音警报。17方案一：采用单片机来实现智力竞赛抢答器。基于单片机的智力竞赛抢答器的工作原理是采用单片机最小系统，用程序查询方式采用动态显示组号。主持人按下开始抢答键才可以抢答。主持人没有按下开始抢答按纽（start），有人抢答则抢答违

6、规，报警并显示组号，主持人按下开始抢答开关重新抢答。主持人按下开始抢答按纽（P3.0），蜂鸣响声提示，数码管30秒倒计时抢答，蜂鸣器响声提示并显示他的组号，30秒内有人抢答则最后五秒倒计时警报。单片机最小系统、抢答按键模块（一位数码显示）、显示模块、显示驱动模块、抢答开关模块、蜂鸣器音频输出模块。基于单片机的智力竞赛抢答器硬件原理图如下：图一：基于单片机的智力竞赛抢答器通过软件设计能够完成任务要求的基本功能，软件可以采用C语言编写，由于系统不是很大编写难度不是很大，通过然间查询方式，查询是否有抢答按键按下，当有抢答按键按下的时

7、候系统开始通过数码管DS1显示抢答选手的编码，LED等（D1~D5）显示对应选手面前的LED灯。同时系统开始倒计时，计时器部分可以通过单片机定时器中断实现，当定时器计时完成后还没有抢答则进行报警5s，表示抢答结束。用单片机实现的智力竞赛抢答器是基于软件和硬件的电路，实现起来比较简单，但是在运行时候由于单片机采用的是软件查询的方式，系统在运行的时候要一步一步查询软件的执行，耗时比较多。方案二、采用FPGA来实现智力竞赛抢答器，用Verilog17HDL语言进行建模，然后将各个模块按照设计的方案相连接，进行电路仿真分析通过以后就可

8、以下载到FPGA板通过相应引脚的连接即可以实现电路的功能。FPGA的使用非常灵活，同一片FPGA通过不同的编程数据可以产生不同的电路功能。通过FPGA设计电路首先要建立各个模块，本系统可以通过一个抢答模块，锁存模块，计数模块以及声音控制模块等来实现电路的功能，通过各个模块之间