基于fpga的四路抢答器课程设计报告
数字电子技术实验报告范文-基于FGPA的4位智能抢答器(verilogHDL)
数字电子技术实验报告范文-基于FGPA的4位智能抢答器(verilogHDL)基于FPGA的4位智能抢答器一、设计任务要求基于EDA/SOPC系统开发平台，运用QuartuⅡ可编程逻辑器件开发软件，设计一个4位智能抢答器，在开发箱上，本系统使用频率为1000赫兹的时钟脉冲。
要求如下：2、系统上电和按下“复位”按键后4位数码管显示“0000”，此时只有“开始”按键有效，其他按键不起作用；4、抢答的有效时间为10秒，如果定时抢答的时间已到而没有选手抢答，本次抢答无效，封锁输入电路，禁止抢答，数码管左边显示“10”，右边显示“00”；此状态一直保持到主持人将系统复位为止；二、设计步骤本次设计主要采用VerilogHDL语言，总体编程思路采用模块化设计方式，主要分为3个模块，一个主控制及按键输入模块，一个计时显示模块，一个抢答组号显示模块，分别对这3个子模块进行独立编程设计，编译仿真通过并生成元件，在顶层使用原理图或者VerilogHDL语言的方式将3个模块连接起来三、模块设计思路对于这个任务来说，计时显示模块和抢答组号显示模块的模块并不复杂，复杂的模块是主控制及按键输入模块，所以我决定再将主控制模块拆分成两个小的模块——按键输入模块、按键输入判断输出模块。
后者使用4个D触发器来实现，当游戏开始的时候4个D触发器都会接收按键按下的信息，并且判断是否出现问题，下面我就真实的程序来进行说明。
1、主控制模块的按键输入模块LED3=how0;LED4=how0;endendEndmodule总体的电路图如下：（有些模糊，是因为电路图的连线过长，截图的时候不得不截成一个明显的长方形图形）四、实验总结：通过这次的实验任务，学习了一些verilogHDL语言的知识，也复习了数字电子技术相关的知识。
以前只是在纸上画过一些原理图，如果需要改动某一个点的时候就会出现牵一发而动全身的现象，对于比较复杂的电路设计，纸上的勾勾画画很显然会很浪费时间，所以对于程序设计电路的方式我相信大多数人是持欢迎态度的。
FPGA四路电子抢答器设计
课程设计报告专业班级_______________________________课程FPGA/CPLD原理及应用题目四路电子抢答器设计学号__________________________________姓名__________________________________同组人_________________________________成绩__________________________________i2013年5月一、设计目的1.进一步掌握QUARTUS软件的使用方法；2.会使用VHDL语言设计小型数字电路系统；3.掌握应用QUARTUS软件设计电路的流程；4.掌握电子抢答器的设计方法。
二、设计要求1.系统总体设计(1)设计一个可以容纳四组参赛队进行比赛的电子抢答器。
(2)具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。
在主持人发出抢答指令后，若有参赛者按抢答器按钮，则该组指示灯亮，显示器显示出抢答者的组别。
同时，电路处于自锁存状态，使其他组的抢答器按钮不起作用。
(3)具有计时功能。
在初始状态时，主持人可以设置答题时间的初始值。
在主持人对抢答组别进行确认，并给出倒计时记数开始信号以后，抢答者开始回答问题。
此时，显示器从初始值开始倒计时，计到0时停止计数，同时扬声器发出超时警报信号。
若参赛者在规定的时间内回答完问题，主持人可以给出计时停止信号，以免扬声器鸣叫。
(4)具有计分功能。
在初始状态时，主持人可以给每组设置初始分值。
每组抢答完毕后，由主持人打分，答对一次加1分，答错一次减1分。
(5)设置一个系统清除开关，该开关由主持人控制。
(6)具有犯规设置电路。
超时抢答者，给予鸣喇叭警示，并显示规范组别。
2.设计方案系统的输入信号有：各组的抢答按钮A、B、C、D,系统允许抢答信号STA 系统清零信号RST计分时钟信号CLK加分按钮端ADD en，减分端SUB sta，计时使能端en时钟信号elk,复位rst ;系统的输出信号有：四个组抢答成功与否的指示灯控制信号输出口可用a1、b1、c1、d1表示，四个组抢答时的计时数码显示控制信号，抢答成功组别显示的控制信号，各组计分显示的控制信号。
基于FPGA的四路抢答器设计
摘要本文介绍了以FPGA为基础的四路抢答器的设计，此次设计是一个有4组抢答输入，并具有抢答计时控制，按键消抖以及积分显示等功能的通用型抢答器。
主持人有4个按键控制，可以进行开始抢答，对各抢答小组成绩进行相应加减操作以及所有积分重置。
此次设计程序使用verilog语言编写，并且使用modelsim进行相关仿真，最后在FPGA开发板上烧录程序进行实际操作演示实现了相应功能，达到了此次设计的目的。
本设计采用FPGA 来做增强了时序控制的灵活性，同时由于FPGA的IO端口资源丰富，可以再本设计基础上稍加修改可以重复设计出具有多组输入的抢答器。
关键字：按键消抖；显示；仿真；四路抢答；AbstractIn this paper, the design of four channel responder based on FPGA is proposed. The design contains four channel input, and also it has timing function, button-stop-shaking function, score display function. And the result of the design is a universal responder. The host has four buttons to control, in order to start response, add or sub the scores for each group and clear all group scores. The design program uses verilog language to write software. And modelsim is used to simulate the function on computer. At last the actual design results are demonstrated on the FPGA development board, and the functions are well veified. The result achieves the purpose of the design. The design uses FPGA to enhance the flexibility of timing control. At the same time because of IO port resoures in FPGA are much rich, if you want to design more channels responder, you just only repeat design on the basic of the design which is slightly modified.Keywords: button-stop-shaking; display; simulate; four channel responder;目录1引言 (4)2FPGA原理及其相关工具软件的介绍 (4)2.1FPGA开发过程与应用 (4)2.1.1FPGA发展历程及现状 (5)2.1.2FPGA工作原理 (5)2.1.3FPGA开发流程 (5)2.2Quartus II软件 (6)2.3Simulink软件 (7)2.3.1代码仿真 (7)2.3.2门级仿真和时序仿真 (8)3实验步骤及仿真调试结果 (8)3.1功能描述及设计架构 (8)3.2抢答器程序流程图和各模块软件代码分析 (9)3.2.1抢答器程序结构及主程序流程图 (9)3.2.2主控制及按键输入模块 (11)3.2.3计时模块 (13)3.2.4BCD显示模块 (13)3.3顶层模块连线及开发板硬件配置 (14)3.4modelsim仿真 (18)4结论 (20)谢辞.............................................................................................................. 错误!未定义书签。
基于FPGA平台的四位抢答器设计
现代电子系统设计综合题目——抢答器班级：电子信息工程（4）班姓名：尹燕宁学号：07090403日期：2011-12-14合作者：王启俊按照抢答器的设计要求，本设计主要实现以下基本功能：(1) 抢答器可以容纳四组参赛队进行抢答。
(2)系统复位后进入抢答状态，抢答开始后20秒倒计时，20秒倒计时后无人抢答显示超时，并报警。
(3)能显示抢答台号，且一组抢答后，则不接纳其他组抢答。
根据其设计要求，经过仔细试验和比较开始时所设想的两种方案，采用了以下方案以满足要求：倒计时模块应用动态显示方法显示两位变化的数字，倒计时过程中无人抢答则在计时结束后触发bell 信号发出报警声表示超时，有人抢答时则首先按下按钮的人通过一个stop信号屏蔽掉其他人的抢答信号，且不再计时。
在具体实现方案时，根据给定的电子综合设计实验箱的模块和已有元件的限制，对方案进行了如下调整和补充：首先是进行时钟信号分频，由给定的50MHz的时钟分成1Hz，以实现按秒倒计时；其次是倒计时显示的两位数字，由于只有一个静态显示数码管且被用于显示抢答台号，所以必须运用动态显示来进行两位数字的显示和控制；最后是复位后的初值设定，以使上一次抢答的结果不会影响下一次的抢答过程，增加电路的稳定性。
经过仿真以及实验，本设计能够圆满完成设计要求，且具有电路简洁、方案易懂、操作方便、抗干扰性强等特点，经过适当的轻微改造即可作为实际比赛时的四组抢答器，效果良好。
第一章方案的论证与设计第二章理论计算第三章电路图及相关设计文件第四章仿真与测试分析第五章设计总结第六章参考文献第七章附件（含完整电路图、VHDL设计文件）第一章方案的论证与设计为便于进行电路的方案设计和模块化设计，首先根据要求画出实现抢答器功能的系统框图如下所示：根据其设计要求，按照现有的知识水平和实验设备，提出了以下两种实现抢答器的方案：（一）倒计时部分采用静态显示，方便简单。
四人抢答部分根据抢答信号的高低来判断是否继续倒计时并且屏蔽掉其他后来的抢答信号。
4路抢答器课程设计报告
4路抢答器课程设计报告课程设计报告：4路抢答器一、设计背景和目标抢答器是一种常见的教学装置，用于增强学生参与课堂互动和竞争的积极性。
为了提高现有抢答器的性能和功能，本次设计决定设计一款4路抢答器，以满足现代教育教学的需求。
本设计旨在通过增加抢答器的路数，提高课堂互动和竞争的效果，促进学生参与讨论和思考，培养学生的团队合作和竞争精神。
二、需求分析1.提高路数：既有的抢答器系统只能支持单一路数，不利于多个学生同时参与抢答活动，因此设计4路抢答器，以支持更多学生参与抢答。
2.精准识别：抢答器需要准确识别学生按下按钮的时间顺序，并显示该学生抢答的排名，以减少争议和纠纷。
3.考虑后续扩展：设计的抢答器具备一定的可扩展性，以满足未来可能增加的路数需求。
4.易于使用：抢答器的使用应简单方便，对教师和学生来说操作简单、直观。
三、系统设计1.硬件部分：抢答器由中控主机和多个答题器组成。
中控主机负责控制答题器的启动、暂停和排名显示，答题器则用于学生参与抢答。
中控主机需要具备多路输入和输出接口，以支持多个答题器的同时工作。
2.软件部分：中控主机需要具备按键扫描、计时、显示学生抢答排名等功能。
答题器则需要具备按键输入和与中控主机的通信功能。
四、应用场景本款4路抢答器适用于中小学课堂教学。
教师可以通过抢答器让学生在课堂上积极回答问题，增强学生对知识点的理解和记忆。
在团队竞赛中，抢答器也可以作为评分工具，用于记录团队的答题水平。
五、教学效果和可操作性评价1.教学效果：抢答器可以增强学生的参与度和互动性，培养学生的团队合作和竞争精神，促进学生思考和讨论，提高教学效果。
2.可操作性评价：抢答器的设计考虑到了简单方便的操作，教师和学生只需按下按钮即可完成相应操作，无需复杂的设置和操作过程，易于上手和使用。
六、结论本次设计的4路抢答器满足了现代教育教学的需求，提高了学生参与度和互动性。
通过抢答竞赛，可以培养学生的竞争意识和思考能力。
FPGA设计实践报告 抢答器设计设计
课程设计报告课程设计名称：FPGA设计实践设计课题名称：抢答器设计设计抢答器设计设计报告一、设计目的：本课程的授课对象是电子科学与技术专业本科生，是电子类专业的一门重要的实践课程，是理论与实践相结合的重要环节。
本课程有助于培养学生的数字电路设计方法、掌握模块划分、工程设计思想与电路调试能力，为以后从事各种电路设计、制作与调试工作打下坚实的基础。
二、实验器材和工具软件：实验器材：PC机一台、DE2板；工作软件：QuartusII9.0。
三、设计内容：(1)抢答器可容纳四组12位选手，每组设置三个抢答按钮供选手使用。
(2)电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。
在主持人将系统复位并发出抢答指令后，蜂鸣器提示抢答开始，时显示器显示初始时间并开始倒计时，若参赛选手按抢答按钮，则该组指示灯亮并用组别显示器显示选手的组别，同时蜂鸣器发出“嘀嘟”的双音频声。
此时，电路具备自锁功能，使其它抢答按钮不起作用。
(3)如果无人抢答，计时器倒计时到零，蜂鸣器有抢答失败提示，主持人可以按复位键，开始新一轮的抢答。
(4)设置犯规功能。
选手在主持人按开始键之前抢答，则认为犯规，犯规指示灯亮和显示出犯规组号，且蜂鸣器报警，主持人可以终止抢答执行相应惩罚。
(5)抢答器设置抢答时间选择功能。
为适应多种抢答需要，系统设有10秒、15秒、20秒和3O秒四种抢答时间选择功能。
四、设计具体步骤：具体的功能模块的实现：(一)组别判断电路模块（1）实现功能：实现四组十二位选手的组别判断功能，每组设置三个抢答按钮。
若选手成功抢答，则输出选手所在组别。
同时电路自锁功能，使其它抢答按钮不起作用。
如下图所示：（2）端口说明1）输入端a[2..0]：外接第一组三位选手的抢答按钮；b[2..0]：外接第二组三位选手的抢答按钮；c[2..0]：外接第三组三位选手的抢答按钮；d[2..0]：外接第四组三位选手的抢答按钮；clk：外接模块时钟信号；clr：外接模块复位按钮。
基于FPGA的抢答器设计_本科毕业设计
关键词：抢答器，数码显示，硬件描述语言，可编程逻辑门阵列
FPGA-BASED RESPONDER DESIGN
现在市面上也存在着各种各样的抢答器，但主要流行的是单片机抢答器和数字抢答器，虽然这两款抢答器都能实现抢答器的基本功能，但是都或多或少的存在着一些缺点。
单片机抢答器的设计。控制系统主要由单片机应用电路、存储器接口电路、显示接口电路组成。其中单片机89C51是系统工作的核心，它主要负责控制各个部分协调工作.。虽然单片机实现起来相当灵活，但随着抢答器数组的增加则存在着I/O口不足的问题。这就不能为以后进行抢答器组数的增加进行改进了。
The Responder can also supply four players or four teams to answer in the game, respectively, using four buttons a, b, c, d. Settingreset and answerin a systemcontrol switch, which controls required by the moderator.When themoderator allowsto answer, the timer starts countsdown from the 30s until someone answerssuccessfully, by the time the latch latches will to live, then the remaining time andthenumberof theplayerwho respondssuccessfullywill be displayed onthedigitaltube,at thesametimethe LEDof the corresponding playerlightswill belighted.Determinedwhether the contestant answers correctly, the moderator will give points by controllingthe addition and subtraction button.At theend of the game, themoderatorpressesthe reset button, othersmodules are resetedto the initial time for the next round of the game except the scoring module.
基于fpga的四路抢答器课程设计报告
一、课题设计的基础和实验条件1．工作基础（1）数字电路，模拟电路的学习；对所需使用的芯片管脚及功能的了解；掌握了基本的数字电路设计流程。
（2）学会使用MAX+PLUS 软件设计数字电路；了解EDA实验开发系统。
2．实验条件（1）提供有目标芯片：FPGA-型号EP7128SLC84-15的实验开发系统、数码显示器、二极管、三极管、钮子开关；（2）电路设计器件：AND4、NOT、D触发器等二、设计目标1. 4人抢答器（四名选手分别为：R1，R2，R3，R4）；2. 主持人启动及复位开关HT;3. 七段显示码显示选手的编号；4. 抢答器具有“互锁”功能；三设计电路图及仿真该设计属于较为复杂的中小规模数字系统设计，按照系统的功能要求和自顶向下的层次化设计思想，该抢答器可以分为三个模块，他们分别为：抢答器控制模块——IN，该模块用于控制选手及主持人的动作；编码模块——qiwei，用于将选手的编号编码以便用数码管显示输出；（1）抢答器控制模块IN的设计：该模块在任意一位选手首先按下抢答键后，其输出高电平给D锁存器，并将输出结果送至编码器qiwei, 该模块的主持人按键HOST按钮可以实现系统的复位。
其原理图为：选手的输出信号发出之后，需要把输出转换为数字，故需要加一个七位译码器。
（2）七位译码器的设计：通过编程定义生成了一个七位译码器：生成此七位译码器的程序如下：（3）生成完整设计图：两个模块进行连接即得到最终的实验电路图：（4）设计图的仿真：对设计的电路进行仿真得到仿真图如下：从仿真结果可以看出符合功能要求。
（5）连接引脚图：根据设计图选择适当的引脚连接得到下图的引脚图连接完引脚图后，通过PROGRAMER即可通过开发板来进行调试验证。
最终通过多次的调试与验证，终于完成了实验。
四心得体会：本次实践我认为完成的比较艰辛，首先在上第一节课的时候，听老师讲到这门课程设计需要学到一些先修课程。
但是单片机，PLC，FPGA我之前都没学过，而且之前学的数电和模电也很多知识都有些记不清了。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、课题设计的基础和实验条件
1．工作基础
（1）数字电路，模拟电路的学习；对所需使用的芯片管脚及
功能的了解；掌握了基本的数字电路设计流程。
（2）学会使用MAX+PLUS 软件设计数字电路；
了解EDA实验开发系统。
2．实验条件
（1）提供有目标芯片：FPGA-型号EP7128SLC84-15的实验开发系统、数码显示器、二极管、三极管、钮子开关；
（2）电路设计器件：
AND4、NOT、D触发器等
二、设计目标
1. 4人抢答器（四名选手分别为：R1，R2，R3，R4）；
2. 主持人启动及复位开关HT;
3. 七段显示码显示选手的编号；
4. 抢答器具有“互锁”功能；
三设计电路图及仿真
该设计属于较为复杂的中小规模数字系统设计，按照系统的功能要求和自顶向下的层次化设计思想，该抢答器可以分为三个模块，他们分别为：抢答器控制模块——IN，该模块用于控制选手及主持人的动作；编码模块——qiwei，用于将选手的编号编码以便用数码管显示输出；
（1）抢答器控制模块IN的设计：
该模块在任意一位选手首先按下抢答键后，其输出高电平给D锁存器，并将输出结果送至编码器qiwei, 该模块的主持人按键HOST按钮可以实现系统的复位。
其原理图为：
选手的输出信号发出之后，需要把输出转换为数字，故需要加一个七位译码器。
（2）七位译码器的设计：
通过编程定义生成了一个七位译码器：
生成此七位译码器的程序如下：
（3）生成完整设计图：
两个模块进行连接即得到最终的实验电路图：
（4）设计图的仿真：
对设计的电路进行仿真得到仿真图如下：
从仿真结果可以看出符合功能要求。
（5）连接引脚图：
根据设计图选择适当的引脚连接得到下图的引脚图
连接完引脚图后，通过PROGRAMER即可通过开发板来进行调试验证。
最终通过多次的调试与验证，终于完成了实验。
四心得体会：
本次实践我认为完成的比较艰辛，首先在上第一节课的时候，听老师讲到这门课程设计需要学到一些先修课程。
但是单片机，PLC，FPGA我之前都没学过，而且之前学的数电和模电也很多知识都有些记不清了。
所以觉得特别慌，于是在第一节课后就在课下看老师给的参考资料。
开始的时候觉得好多都不懂完全不明白讲的是什么。
后来在找了一些视频之后对FPGA和MAX+PLUS平台有了一定的了解。
后来又在选择电路的设计之前我认真复习了《数字电子技术》，对试验中涉及到的器件进行了重点复习；而且认真学习了《MAX+PLUS11操作指南》，后来在实验室开放后每天都去做实验调试。
最终能够熟练地使用该软件完成中小规模的集成电路。
虽然准备了不少，而且也自觉还是挺认真尽力的，但是之前的课程学的不好还是挺伤的，对于一些复杂的设计还是有挺多不太懂的，只能参考网上查到的资料去理解。
从开始做到成功共尝试过三个项目，第一个比较简单算是熟悉软件。
本来是希望做好一个流水灯的但是后来发现输出电路太复杂，经过多次调试始终在仿真时打不到自己的要求，被迫作罢。
最后选择做4位抢答器，设计图画出来并没有花费太多时间，但是调试真是花了大量的时间，因为开发板的接线经常会出现一些接触不良，导致即使仿真结果是对的，但是却在开发板上达不到自己的要求。
只能一步一步通过排除法来修改更换接触不良的引脚。
最终，终于解决了所有问题完成了设计。
虽然设计不算特别高明特别复杂。
但是毕竟是自己一点一点做出来的，所以还是觉得挺有成就感。
就具体收获来说，首先知识上，通过此课程设计，让我复习了之前学习的知识，同时让我对FPGA有了一个整体的了解，对MAX+PLUS软件也比较熟悉了。
除此之外，我觉得在这个实验的过程中也锻炼了我的耐心，让我能比较专注的去做一件事情。
而且经历了这次试验我认识到电路设计是一个踏踏实实的过程，设计过程中我们需要循序渐进，一步一个脚印，来不得半
点马虎和浮躁心理。