基于FPGA的电子抢答器的程序设计毕业论文设计.doc

基于FPGA的电子抢答器的程序设计 摘 要 随着科学技术日新月异，文化生活日渐丰富，在各类竞赛、抢答场合电子抢答器已经作为一种工具得到了较为广泛的应用。顾名思义，电子抢答器是一种通过抢答者的指示灯显示、数码显示和警示显示等手段准确、公正、直观地判断出最先获得发言权选手的设备。 此次设计有4组抢答输入，每组设置一个抢答按钮供抢答者使用。电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。当第一抢答者按下抢答开关时，该组指示灯亮以示抢答成功。同时，电路也具备自锁功能，保证能够实现在一路成功抢答有效后，其他三路均不能抢答。本设计基于VHDL语言，采用FPGA为控制核心，并结合动手实践完成，具有电路简单、操作方便、灵敏可靠等优点。该四路抢答器使用VHDL硬件描述语言进行编程，分为七个模块：判断模块，锁存模块，转换模块，扫描模块，片选模块，定时报警模块和译码模块。编程完成后，使用QuartersII工具软件进行编译仿真验证。 关键词：VHDL，FPGA，四路抢答器，仿真 目录 1 概述 1 1.1 设计背景 1 1.2 抢答器现状 1 1.3 本论文主要完成的工作 1 1.4 设计心得 2 2 开发工具简介 3 2.1 VHDL语言简介 3 2.2 FPGA开发过程与应用 4 2.2.1 FPGA发展历程及现状 4 2.2.2 FPGA工作原理 4 2.2.3 FPGA开发流程 5 2.3 Quartus II软件 6 3系统设计 8 3.1 系统设计要求 8 3.2 系统设计方案 8 3.2.1 系统硬件设计方案 8 3.2.2 系统软件设计方案 8 3.3.3 系统原理详述 10 4 电路程序设计及仿真 12 4.1 抢答锁存模块设计 12 4.1.1 VHDL源程序 12 4.1.2 抢答锁存电路的模块 13 4.2 仿真 14 总结 15 致谢 17 参考文献 18 郑州轻工业学院 课 程 设 计 任 务 书 题目 基于FPGA的电子抢答器的程序设计 专业班级 电子信息工程10-1班 学号 姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等： 主要内容： 抢答器是在竞赛、文体娱乐活动（抢答活动）中，能准确、公正、直观地判断出抢答者的机器。要求学生使用硬件描述语言（Verilog 或者 VHDL）设计基于FPGA的电子抢答器的源程序。实现如下功能：设计一个四路抢答器；在一路成功抢答有效后，其他三路均不能抢答，并且将抢答成功的一路用指示灯显示出来。 基本要求： 学会quartusII的使用，掌握FPGA 的程序设计方法。 2、掌握硬件描述语言语法。 4、程序设计完成后要求在quartusII中实现功能仿真。 主要参考资料： 1、褚振勇. FPGA设计及应用（第三版）[M].西安电子科技大学出版社.2012,4 2、陈怀琛.MATLAB及在电子信息课程中的应用[M].北京：电子工业出版社.2008,1 完 成 期 限： 2013.6.21—2013.6.25 指导教师签名： 课程负责人签名： 2013年 6月 18日 1 概述 1.1 设计背景 现场可编程门阵列(简称FPGA)是20世纪80年代中期出现的高密度可编程逻辑器件,采用SRAM开关元件的FPGA是易失性的,每次重新加电, FPGA都要重新装入配置数据。突出优点是可反复编程,系统上电时,给FPGA加载不同的配置数据,即可令其完成不同的硬件功能。这种配置的改变甚至可以在系统的运行中进行,实现系统功能的动态重构。“在系统可编程”(简称ISP)是指对器件、电路或整个电子系统的逻辑功能可随时进行修改或重构的能力,支持ISP技术的可编程逻辑器件称为在系统可编程逻辑器件，它不需要专门的编程器，利用计算机接口和一根下载电缆就可以对器件编程了。本设计针对电子技术综合实验的要求，利用EDA技术中quartusII作为开发工具,设计了一款基于FPGA的智力竞赛抢答器。 1.2 抢答器现状 　　在进行智力竞赛抢答题比赛时,各参赛者考虑后都想抢先答题。如果没有合适的设备,有时难以分清他们的先后，使主持人感到为难。为了使比赛能顺利进行,需要有一个能判断抢答先后的设备,我们将它称为智力竞赛抢答器。在许多抢答竞赛、文体娱乐活动，为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，通常需要设置一台这样的抢答器，通过指示灯显示出第一抢答者。 1.3 本论文主要完成的工作 本课程设计基于VHDL语言，采用FPGA为控制核心，并结合动手实践完成，具有电路简单、操作方便、