VHDL四人搶答器實驗報告

VHDL四人搶答器實驗報告題目：硬件描述語言實驗十三：四人搶答器姓名：***學號：***地點：主樓402時間：５月９日一、實驗目的：進一步練習VHDL語言設計工程的建立與仿真的步驟和方法、熟悉VHDL語言基本設計實體的編寫方法。二、實驗環(huán)境：PC個人計算機、WindowsXP操作系統(tǒng)、QuartusII集成開發(fā)環(huán)境軟件。三、設計要求：設計一個四人搶答的搶答器的邏輯模塊，模塊功能如下描述：（1）上一輪搶答結(jié)束后，主持人按下清零按鈕，系統(tǒng)初始化，此時除了禁止搶答燈外，所有燈滅，而禁止搶答燈亮。（2）主持人按下允許搶答按鈕，允許搶答燈亮，模塊開始計時；當達到設定的允許搶答的時間時，允許搶答燈滅，禁止搶答燈亮。（3）參賽選手在允許搶答的時間內(nèi)按下自己的搶答按鈕，誰第一個按下，他的搶答成功燈亮，其他選手在搶答無效。（4）選手在禁止搶答的時間段按下?lián)尨鸬陌粹o，他的犯規(guī)燈亮，多個選手犯規(guī)，他們的犯規(guī)燈都亮。由上述功能可確定模塊的引腳：每個按鈕對應一個輸入信號，按鈕按下輸入為高電平；每個燈對應一個輸出信號，輸出高電平燈亮。為了計時，還有一個時鐘信號輸入，允許搶答的時間為16個時鐘周期。四、設計思想：搶答器主要由兩個模塊來實現(xiàn)功能：（一）搶答鑒別及鎖存模塊根據(jù)設計要求，首先要有清零按鈕clr，主持人控制按鈕en，四人搶答按鈕a、b、c、d，并由dsp顯示搶答成功的選手號碼，用wrg_lgt表示犯規(guī)燈，用fbd_lgt表示禁止搶答燈，用alw_lgt表示允許搶答燈。為了實現(xiàn)當有選手搶答后鎖存電路使其他選手無法搶答的功能，設置兩個鎖存信號temp1、temp2。按下清零開關(guān)（clr=1)，tmp1、tmp2=0，若主持人未按下允許搶答按鈕（en=0），即禁止搶答燈亮（alw_lgt=1)時，有人搶答，則tmp2=1，關(guān)閉搶答電路，犯規(guī)選手的犯規(guī)燈亮；若主持人按下允許搶答開關(guān)（en=1）后，即允許搶答燈亮（alw_lgt=1)時，有人搶答，則tmp1=1，關(guān)閉搶答電路，搶答成功選手的搶答成功燈亮。（二）倒計時模塊用４位二進制矢量count表示搶答倒計時，從“1111”到“0000”表示16個時鐘周期，由給定的時鐘信號clk觸發(fā)。主持人按下允許搶答按鈕（en=1）后，開始倒計時。為實現(xiàn)有人搶答則暫停計時及16個時鐘周期后停止計時的功能，設置暫停鎖存信號tmp3，按下清零開關(guān)（clr=1）后，tmp3=0，主持人按下允許搶答按鈕（en=1）后，開始倒計時，若有人搶答，則tmp3=1，暫停倒計時；若一直無人搶答，當16個時鐘周期結(jié)束（count=“0000”）時，則tmp3=1，停止倒計時。五、電路圖仿真電路圖如下：六、仿真波形（一）有人搶答時仿真波形圖1由圖1可知，clr=1，系統(tǒng)進入初始狀態(tài)，即count=（二）無人搶答時仿真波形圖2由圖2可知，en=1，16個時鐘周期的時間（count=七、程序代碼libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entityqaisport(clr:instd_logic;--清零按鈕clk:instd_logic;--時鐘信號en:instd_logic;--主持人控制按鈕a,b,c,d:instd_logic;--四個人的搶答按鈕fbd_lgt:outstd_logic;--禁止搶答燈alw_lgt:outstd_logic;--允許搶答燈wrg_lgt:outstd_logic_vector(3downto0);--犯規(guī)燈dsp:outstd_logic_vector(3downto0);--搶答結(jié)果顯示count:outstd_logic_vector(3downto0)--計時信號);endqa;architecturertlofqaissignaldsp1:std_logic_vector(3downto0);--四人搶答成功顯示signalcount1:std_logic_vector(3downto0);--計時信號signaltmp1,tmp2,tmp3:std_logic;--鎖存signalwrg_lgt1:std_logic_vector(3downto0);--犯規(guī)燈signalfbd_lgt1:std_logic;--禁止搶答燈signalalw_lgt1:std_logic;--允許搶答燈beginprocess(clr,en,tmp1,tmp2,a,b,c,d)beginifclr='1'thentmp1tmp2fbd_lgt1alw_lgt1dsp1wrg_lgt1elsifen='1'thenalw_lgt1fbd_lgt1iftmp1='0'thenifa='1'thentmp1dsp1endif;ifb='1'thentmp1dsp1endif;ifc='1'thentmp1dsp1endif;ifd='1'thentmp1dsp1endif;endif;elsifen='0'thenalw_lgt1fbd_lgt1iftmp2='0'thenifa='1'thentmp2wrg_lgt1endif;ifb='1'thentmp2wrg_lgt1endif;ifc='1'thentmp2wrg_lgt1endif;ifd='1'thentmp2wrg_lgt1endif;endif;endif;endprocess;process(clr,clk,tmp1,tmp3)beginif(clk'eventandclk='1')thenifclr='1'thencount1tmp3elsifen='1'andtmp1='0'andtmp3=