基于vhdl的数显抢答器new

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1、湖南大学课程设计报告第XXIV页数字电子技术课程设计报告设计课题：抢答器学生姓名：杨列坤学生学号：20090710522专业班级：09级电自4班学院名称：电气与信息工程学院2012-6-27湖南大学课程设计报告第XXIV页基于VHDL语言的八路数字抢答器系统的设计本课题的实现可以通过不同的方法来进行，第一种使用单元集成电路实现，第二种使用硬件描述语言（VHDL语言）实现。第一种方法实现的大体的思路如下图所示：优先编码电路抢答按钮锁存器译码电路显示电路主持人控制开关定时电路报警电路图2-1数字抢答器框图第二种方法实现的思路可以用下面的框图来说明：抢答鉴别复位控制组

2、别锁存声音报警答题倒计时译码输出图2-2基于VHDL语言实现数字抢答器框图以上两种实现方法中，第一种方法电路较复杂不便于制作，可靠性低，实现起来很困难；而第二种方法只需要软件仿真出来，在一块EDA实验箱上就能实现，制作简单，而且成本低。综合比较之下，我决定采用第二种方案实现本课题。根据第二种方案的的框图所示，整个系统分为以下几个模块来分别实现：1．抢答判别模块：它的功能是鉴别八组中是那组抢答成功并且把抢答成功的组别信号输出给锁存模块。2．复位控制模块：给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答的开始。3．锁存模块：该电路的作用是当第一个抢答者抢答后，

3、对第一个抢答者的组别进行锁存并显示在数码管上，后面的抢答者信号全都无响应，直到主持人按下复位键。湖南大学课程设计报告第XXIV页4．显示报警模块：就是把各个模块的输入的不同信号经过译码成BCD码然后直接在数码管上显示，还可以加上蜂鸣器的声音，更能给观众一个准确、简明的数字。5．在以上功能实现后，还可以扩展实现一些其他功能，比如答题倒计时等功能。本课题采用VHDL语言编写应用程序并调试通过,在MAX+PLUSII或者Altiumdesigner软件中仿真并分析仿真波形。1系统的设计平台概述此次设计是按照"自顶向下"的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统

4、的关键电路用一片或几片专用集成电路（ASIC）实现，然后采用硬件描述语言（VHDL）完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。1.1传统和现代的数字系统设计方法比较传统的数字系统设计方法：基于电路板的设计方法——采用固定功能的器件（通用型器件），通过设计电路板来实现系统功能，在系统硬件设计的后期进行仿真和调试。现代的数字系统设计方法：基于芯片——采用PLD，利用EDA开发工具，通过芯片设计来实现系统功能，在系统硬件设计的早期进行仿真。此系统的设计就是采用的现代的数字系统设计方法——EDA的设计方法。其与传统的设计方法的具体优劣比较如下表：表3

5、-1传统设计方法与EDA设计方法的比较传统设计方法EDA设计方法自底向下自顶向下手动设计自动设计软硬件分离打破软硬件屏障原理图设计方式原理图、HDL等设计方式系统功能确定系统功能易改不易仿真易仿真难测试和修改易测试和修改模块难移植和共享模块可移植共享设计周期长设计周期短由以上对比图可知，数字抢答器的设计采用自顶向下的设计方法较优。而传统的电子设计的基本思路还是选择标准集成电路"自底向上"（Bottom-Up）地构造出一个新的系统，这样的设计方法就如同一砖一瓦地建造金字塔，不仅效率低、成本高而且还容易出错。湖南大学课程设计报告第XXIV页2数字抢答器系统的设计与实

6、现2.1抢答器系统设计要求一般来说，设计一台数字抢答器，必须能够准确判断出第一位抢答者，并且通过数显、蜂鸣这些途径能让人们很容易得知谁是抢答成功者，并设置一定的回答限制时间，让抢答者在规定时间内答题，主持人根据答题结果控制抢答器的清零复位，掌握比赛的进程。所以我在设计8路数字抢答器的模块需要满足鉴别、抢答报警、回答倒计时、数显等功能，具体设计要求如下：（1）抢答器可容纳八组选手，并为每组选手设置一个按钮供抢答者使用；为主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（组别显示数码管灭灯）和抢答开始；（2）电路具有对第一抢答信号的锁存、鉴别和显示等功能。在主持人将系统复位

7、并发出抢答指令后，若参赛选手按下抢答按钮，则该组别的信号立即被锁存，并在组别显示器上显示该组别，同时扬声器也给出音响提示，此时，电路具备自锁功能，使其他抢答按钮不起作用。（3）抢答器具有限时回答问题的功能，当主持人启动倒计时开始键后，要求计时器采用倒计时，同时最后计时器倒计时到00时扬声器会发出声响提示；2.2系统总体设计思想本设计为八路数字抢答器，所以这种抢答器要求有八路不同组别的抢答输入信号，并能识别最先抢答的信号，直观地通过数显和蜂鸣等方式显示出组别；对回答问题所用的时间进行计时、显示、超时报警，同时该系统还应有复位、倒计时启动功能。抢答过程：主持人按下系

8、统复位键（CLR），系统