基于cpld 的4 路抢答器设计

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1、基于CPLD的4路抢答器设计龚江涛（湖南铁道职业技术学院，湖南株洲412001）摘要：本文采用EDA（ElectronicsDesignAutomation）技术在Altera公司的QuartusII集成开发环境下，在MAXII系列CPLD（ComplexProgrammerableLogicDeivce）芯片上完成了4路抢答器的设计，并对设计结果进行了仿真，仿真结果满足设计要求，从而实现了4路抢答器的单芯片方案。该方案具有反应速度快，功耗低，易于实现功能升级、保密性好等优点。关键词：EDACPLD抢答器保密性Thedesignoff

2、ourrouteforestallerforanswerbased-onCPLDGONGJIANG-tao(HunanRailwayProfessionalTechnologyCollege,Zhuzhou,Hunan,412001)Abstract:Thedesignoffourrouteforestallerforanswerbased-onCPLDwascompletedattheCPLDchipofMAXIIseries,usingEDAtechnologyundertheQuartusIIintegrationofAlter

3、aCompany.Thedesignresultswereimitatedandimitatedresultssatisfiedthedesignneed,sothatthesinglechipprojectfordesignoffourrouteforestallerforanswerbased-onCPLDwascompleted.Thisprojectpossessadvantagesofresponsespeedquick,alowerenergeconsume,completingfunctionescalating,and

4、bettersecrecy.Keyword:EDA;CPLD;forestallerforanswer;secrecy一、引言抢答器适用于各类知识竞赛、文娱综艺节目，除了可以把各抢答组号、违例组号、抢答规定时限、答题时间倒计时/正计时在仪器面板上显示外，还可外接大屏幕显示屏显示给赛场观众，活跃现场气氛，便于监督，公平竞争；有的抢答器功能还被用在电脑游戏的抢占上，谁快谁就有奖；有的小型的抢答器还可用来训练小孩的反应能力[1]。市面上的抢答器实现方法很多，有采用数字电路实现的，也有采用单片机实现的，但是采用EDA技术可编程逻辑器件(PLD

5、)来实现的几乎没有。可编程逻辑器件具有设计灵活，速度快，更改方便，功耗低等优点，在数字系统的设计中得到了广泛的应用，逐步将会替代中、小规模的数字集成芯片。同时，它还带来了设计理念的转变，用软件来设计硬件，把更多与设计无关的工作交给计算机去处理，让设计者将精力集中到设计本身，带来了设计效率提高和设计风险降低的双重优势。二、硬件设计简易4路抢答器的功能如下：设置4个按键(S1、S2、S3、S4)作为4路抢答开关，4个LED（D1、D2、D3、D4）作为抢答指示，当按下抢答开始键（S5）开始抢答。一旦某路抢答成功，蜂鸣器发声，同时与抢答开关

6、对应的LED被点亮指示抢答的组别，输出被锁存，抢答开关按键无效直到再次按下抢答开始键(S5)。本设计采用Altera的MAXII系列CPLD芯片EPM240T100C5作为主芯片，在外围配以5个按键、4个电阻、4个放光二极管、1个蜂鸣器等少量元件实现了一个简易的4路抢答器，其硬件连接如图1所示。图1硬件连接示意图三、软件设计1、设计方法EDA设计的核心理念是利用软件来设计硬件。CPLD的设计方式一般分为三种：第一种是采用HDL语言编程来进行描述，常用的语言有VHDL和Verilog两种；第二种是原理图输入的方式。一般的EDA设计工具里

7、面都集成了各种门电路的元件库，设计者可以通过原理图输入方法直接调用这些门电路的元件库，然后采用类似ProtelSE99的画图方法将各个门按照设计要求连接起来，即可完成设计；第三种是状态图描述的方式。本设计采用第二种原理图设计方式进行设计输入，该方法直观方便，容易掌握。QuartusII设计软件是Altera公司的EDA集成开发环境，功能强大，操作界面友好，原理图库元件丰富，本设计的设计输入、综合编译、波形仿真、器件编程等整个EDA流程均在QuartusII设计软件中完成[3]。2、设计思路抢答器具有锁存功能，属于时序逻辑电路的范畴，可

8、采用时序逻辑电路设计的一般思路。QuartusII软件中的库元件74175具有锁存功能，本设计采用74175作为核心元器件，再通过门电路反馈来控制抢答器完成锁存功能[2]。3、设计结果在QuartusⅡ软件中建立抢答器工