湖南大學(xué)數(shù)電課程設(shè)計

1、 數(shù)電課程設(shè)計實驗報告 課題：競賽搶答器 學(xué)院：電氣與信息工程學(xué)院 姓名：班級：電子信息工程1001班 目錄一、課程設(shè)計的要求及目的- 1 -二、設(shè)計的功能要求- 2 -三、設(shè)計思路框圖- 3 -四、VHDL程序- 4 -1、鍵盤轉(zhuǎn)按鍵模塊- 4 -2、顯示模塊- 6 -3、主模塊- 9 -五、電路連接圖- 14 -六、心得體會- 14 -一、課程設(shè)計的要求及目的1了解電子設(shè)計的具體流程和方法。 2. 掌握電子設(shè)計的基本要求，能夠運用所學(xué)的知識解決生活中的一些問題。 3. 初步掌握VHDL語言編程，并設(shè)計出一個有意義的小型系統(tǒng)。 4. 掌握Altium Designer 6.9軟件的應(yīng)用，并且

2、了解相關(guān)硬件的組成和功能。 5. 用EDA（Electronic Design Automation）或者原理圖完成一個課題的設(shè)計，并達到相應(yīng)的功能要求。 二、設(shè)計的功能要求 在許多比賽活動中，為了準確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，通常設(shè)置一臺搶答器，通過數(shù)顯、燈光及音響等各種手段批示出第一搶答者。同時，還可以設(shè)置計分、犯規(guī)及獎懲記錄等各種功能。本設(shè)計利用EDA技術(shù)，可容納8組參賽，每組設(shè)置一個按鈕供參賽者搶答使用。主持人按下開始按鍵后，10s倒計時開始，當一組搶答器按下后，1602LCD顯示搶答的組別。由于搶答器具有第一信號鑒別和鎖存功能使其余的組就搶答無效，搶答的組回答問題后由主持人進行

3、加減分，然后主持人按復(fù)位鍵后繼續(xù)進行搶答。1、在1602LCD屏幕上顯示所需組別及分數(shù)；2、考慮到有選手犯規(guī)，在主持人未按下開始鍵但是已經(jīng)有組別按下?lián)尨疰I時會在屏幕顯示該組別犯規(guī)（FG），并由主持人手動減分； 3、按下開始鍵后，有10s的時間供選手們搶答，如果30s后仍無人搶答，則蜂鳴器報警，并在屏幕上顯示超時（CS）；4、每個組別設(shè)置的初始分數(shù)為0分，加分上限為9分； 5、能實現(xiàn)系統(tǒng)手動復(fù)位，復(fù)位后回到初始狀態(tài)，并等待主持人按下開始鍵。三、設(shè)計思路框圖譯碼顯示譯碼優(yōu)先編碼 搶答按鈕控制模塊主持人控制開關(guān)顯示模塊定時模塊秒脈沖產(chǎn)生四、VHDL程序1、鍵盤轉(zhuǎn)按鍵模塊LIBRARY IEEE;US

4、E IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;entity PADTOKEY is port ( CPIN,R,VALIDKEY :IN STD_LOGIC; KEY :IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); KEYOUT: OUT STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0); CLK_1MHZ,RST: OUT STD_LOGIC );end entity ;architecture JGT of PADTOKEY is S

5、IGNAL CTCP: INTEGER RANGE 0 TO 5; SIGNAL CPO :STD_LOGIC:=0; SIGNAL CTCPO :INTEGER RANGE 0 TO 4999; TYPE STATES IS (S0,S1,S2); SIGNAL S: STATES;beginPROCESS(CPIN)BEGINIF CPIN=1 AND CPIN EVENT THEN IF CTCP=5 THEN CPO = NOT CPO; CTCP=0; ELSE CTCP=CTCP+1; END IF;END IF;END PROCESS;PROCESS(CPO,R)BEGINCLK

6、_1MHZ=CPO;IF R=1 THEN RST=0;S=S0;CTCPO=0; KEYOUT=0000000000000000;ELSIF CPO=1 AND CPO EVENT THEN IF CTCPO /= 4999 THEN CTCPO=CTCPO+1; ELSE CTCPORST=0; IF VALIDKEY=1 THEN SKEYOUTKEYOUTKEYOUTKEYOUTKEYOUTKEYOUTKEYOUTKEYOUTKEYOUTKEYOUTKEYOUTKEYOUTKEYOUTKEYOUTKEYOUTKEYOUTNULL; END CASE; ELSE S=S0;KEYOUTR

7、ST=1;SRST=0;S NULL; END CASE; END IF;END IF;END PROCESS; end architecture JGT;此模塊使用狀態(tài)機將鍵盤的16個按鍵轉(zhuǎn)換為16個按鍵信號。2、顯示模塊LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entity QDQLCD is port (CPIN,R,BUSY :IN STD_LOGIC; FS1,FS2,FS3,FS4,FS5,FS6,FS7,FS8,TM :IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO

8、0); ZB : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); TESHU : IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); CLK,RST,STROBE,OUTLINE : OUT STD_LOGIC; DATA : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); ADDR : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) );end entity ;architecture JGT of QDQLCD is TYPE STATES IS (S0,S1,S2,S3,S4); SIGNAL S: STATES; S

9、IGNAL LCDPT : INTEGER RANGE 0 TO 27; SIGNAL CPCT : INTEGER RANGE 0 TO 65535; SIGNAL CP: STD_LOGIC; -SIGNAL ASCEW,ASCSN : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);beginPROCESS(CPIN,R)BEGINCLK=CPIN;IF R=1 THEN CPCT=65535;ELSIF CPIN=1 AND CPIN EVENT THEN IF CPCT=0 THEN CPCT=65535;CP=NOT CP; ELSE CPCTS2 - :Y: S3- ;

10、N; NULL-S2:STROBES1-S1,S2PROCESS(CP,R)BEGINIF R=1 THEN S=S0;LCDPT=0;RST S=S1;LCDPT=0;RST RST=0;STROBE=0; IF BUSY=0 THEN LCDPT=LCDPT+1; IF LCDPT=7 THEN S=S3; ELSE S S=S1;STROBE STROBE=0; IF BUSY=0 THEN IF LCDPT=27 THEN LCDPT=7; ELSE LCDPT=LCDPT+1; END IF; S STROBE=1;S NULL; END CASE;END IF; END PROCE

11、SS;-(LCDPT)-LCDPT=0,NULL- =16 ZB: TM: E 45H,5 W57H,6 S53H,9 N4EH,10PROCESS(LCDPT)BEGINCASE LCDPT ISWHEN 0 = NULL;WHEN 1= DATA=01011010;ADDR=1001;OUTLINE DATA=01000010;ADDR=1010;OUTLINE DATA=00111010;ADDR=0100;OUTLINE DATA=01010100;ADDR=0010;OUTLINE DATA=01001101;ADDR=0011;OUTLINE DATA=00111010;ADDR=

12、1011;OUTLINEDATA=0011&FS1(7 DOWNTO 4);ADDR=0000;OUTLINEDATA=0011&FS1(3 DOWNTO 0);ADDR=0001;OUTLINEDATA=0011&FS2(7 DOWNTO 4);ADDR=0010;OUTLINEDATA=0011&FS2(3 DOWNTO 0);ADDR=0011;OUTLINEDATA=0011&FS3(7 DOWNTO 4);ADDR=0100;OUTLINEDATA=0011&FS3(3 DOWNTO 0);ADDR=0101;OUTLINEDATA=0011&FS4(7 DOWNTO 4);ADDR

13、=0110;OUTLINEDATA=0011&FS4(3 DOWNTO 0);ADDR=0111;OUTLINEDATA=0011&FS5(7 DOWNTO 4);ADDR=1000;OUTLINEDATA=0011&FS5(3 DOWNTO 0);ADDR=1001;OUTLINEDATA=0011&FS6(7 DOWNTO 4);ADDR=1010;OUTLINEDATA=0011&FS6(3 DOWNTO 0);ADDR=1011;OUTLINEDATA=0011&FS7(7 DOWNTO 4);ADDR=1100;OUTLINEDATA=0011&FS7(3 DOWNTO 0);ADD

14、R=1101;OUTLINEDATA=0011&FS8(7 DOWNTO 4);ADDR=1110;OUTLINEDATA=0011&FS8(3 DOWNTO 0);ADDR=1111;OUTLINEDATA=0011&TM(7 DOWNTO 4);ADDR=0101;OUTLINEDATA=0011&TM(3 DOWNTO 0);ADDR=0110;OUTLINEDATA=0011&ZB(3 DOWNTO 0);ADDR=1101;OUTLINECASE TESHU IS WHEN 01= DATA=01000110;ADDR=1110;OUTLINE DATA=01000011;ADDR=

15、1110;OUTLINE NULL; END CASE;WHEN 27=CASE TESHU IS WHEN 01= DATA=01000111;ADDR=1111;OUTLINE DATA=01010011;ADDR=1111;OUTLINE NULL; END CASE;WHEN OTHERS= NULL;END CASE;END PROCESS; end architecture JGT;此模塊采用狀態(tài)機的方法在LCD上按格式顯示搶答器的8個2位BCD碼分數(shù)、搶答的組別、時間。3、主模塊library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use IEEE.S

16、TD_LOGIC_ARITH.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;- Uncomment the following library declaration if instantiating- any Xilinx primitives in this code.-library UNISIM;-use UNISIM.VComponents.all;entity qdmain1 is Port ( TESHU : out STD_LOGIC_VECTOR (1 downto 0); CPIN : in STD_LOGIC; KEYOUT : in STD_L

17、OGIC_VECTOR (15 downto 0); R : in STD_LOGIC; FS1 : out STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0); FS2 : out STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0); FS3 : out STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0); FS4 : out STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0); FS5 : out STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0); FS6 : out STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0); FS7 : out

18、 STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0); FS8 : out STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0); TM : out STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0); ZB : out STD_LOGIC_VECTOR (3 downto 0);end qdmain1;architecture Behavioral of qdmain1 isSIGNAL KSKEY:STD_LOGIC:=0;SIGNAL YIDA:STD_LOGIC:=0;SIGNAL JIAFLAG,JIANFLAG:STD_LOGIC;SIGNAL CPCT :

19、INTEGER RANGE 0 TO 4999;SIGNAL CP: STD_LOGIC;SIGNAL CP1S : INTEGER RANGE 0 TO 999;SIGNAL CPCNT: STD_LOGIC; SIGNAL TM1 : STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0); SIGNAL ZB1 : STD_LOGIC_VECTOR (3 downto 0);- SIGNAL F1,F2,F3,F4,F5,F6,F7,F8 : STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0); SIGNAL Fk1,Fk2,Fk3,Fk4,Fk5,Fk6,Fk7,Fk8 :

20、 STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0);beginTM=TM1;ZB=ZB1;FS1=Fk1; FS2=Fk2; FS3=Fk3;FS4=Fk4; FS5=Fk5;FS6=Fk6; FS7=Fk7;FS8=Fk8;process(R,CPIN)BEGIN IF R=1 THEN CPCT=4999; ELSIF CPIN=1 AND CPIN EVENT THEN -20MHZ IF CPCT=0 THEN -cp shi 500us; CPCT=4999;CP=NOT CP; ELSE CPCT=CPCT-1; END IF; END IF;END PROCESS;pr

21、ocess(R,CP)begin IF R=1 THEN CP1S=0; ELSIF CP=1 AND CP EVENT THEN IF CP1S=999 THEN CP1S=0; CPCNT=NOT CPCNT; -CPCNT shi 1s; ELSE CP1S=CP1S+1; END IF; END IF;end process;process(CPIN,CPCNT)beginIF CPIN=1 AND CPIN EVENT THEN IF KEYOUT= THEN Fk1=00000000; Fk2=00000000; Fk3=00000000;Fk4=00000000; Fk5=000

22、00000; Fk6=00000000;Fk7=00000000; Fk8=00000000; ELSIF R=1 THEN YIDA=0; KSKEY=0; TM1=00001001; ZB1=0000; TESHU=00; JIAFLAG=1; JIANFLAGKSKEYYIDA=1;ZB1=0001; -Fk1YIDA=1;ZB1=0010; -Fk2YIDA=1;ZB1=0011; -Fk3YIDA=1;ZB1=0100; -Fk4YIDA=1;ZB1=0101; -Fk5YIDA=1;ZB1=0110; -Fk6YIDA=1;ZB1=0111; -Fk7YIDA=1;ZB1=1000

23、; -Fk8YIDA=0;KSKEYNULL; END CASE; IF KSKEY=1 THEN IF CPCNT=1 AND CPCNT EVENT THEN IF TM1/=00000000 THEN TM1=TM1-1; END IF; END IF; IF TM1=00000000 THEN TESHU=10; -chao shi END IF; END IF; ELSE IF KSKEY=0 THEN TESHUFk1=Fk1-1; JIANFLAGFk2=Fk2-1; JIANFLAGFk3=Fk3-1; JIANFLAGFk4=Fk4-1; JIANFLAGFk5=Fk5-1;

24、 JIANFLAGFk6=Fk6-1; JIANFLAGFk7=Fk7-1; JIANFLAGFk8=Fk8-1; JIANFLAGNULL; END CASE; END IF; END IF; ELSE IF KEYOUT= THEN IF JIAFLAG=1 THEN CASE ZB1 IS WHEN 0001=Fk1=Fk1+1;JIAFLAGFk2=Fk2+1;JIAFLAGFk3=Fk3+1;JIAFLAGFk4=Fk4+1;JIAFLAGFk5=Fk5+1;JIAFLAGFk6=Fk6+1;JIAFLAGFk7=Fk7+1;JIAFLAGFk8=Fk8+1; JIAFLAGNULL; END CASE; END IF; END IF; END IF; END IF; END IF; END IF;end process;end Behavioral; ELSE CPCT=CPCT-1; END IF;EN