竞赛抢答器设计

实验任务：
设计一个四人参加的智力竞赛抢答计时器。当有某一参赛者首先按下抢答开关时，相应的显示灯亮并伴有声响，此时抢答器不在接受其他输入信号。
电路具有回答问题时间控制功能。要求回答问题时间小于等于60s（显示为0~59），时间采用倒计时方式。当到达限定时间时，发出声响以表示警告。
由于学校发的FPGA实验板型号为FLEX10K系列，没有报警器，所以以下报警器报警输出用灯光代替。

以下是VHDL代码
模块feng，在任一选手按下按键后，输出高电平给锁存器，锁存当时的按键状态。由于没有时钟同步，所以锁存的时间延时时间只是硬件延时时间，从而出现锁存错误的概率接近零。

library ieee;      
use ieee.std_logic_1164.all;
entity feng is
  port(cp,clr:in std_logic;
	   q:out std_logic);
end feng;
architecture feng_arc of feng is
begin
  process(cp,clr)
  begin
    if clr='0' then
       q<='0';
    elsif cp'event and cp='0' then
      q<='1';
    end if;
  end process;
end feng_arc;

模块sel，产生数码管片选信号

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity sel is
  port(clk:in std_logic;
       a:out integer range 0 to 7);
end sel;
architecture sel_arc of sel is
begin
  process(clk)
  variable aa:integer range 0 to 7;
  begin
    if clk'event and clk='1' then
       aa:=aa+1;
    end if;
    a<=aa;
  end process;
end sel_arc;

模块lockb，锁存器模块，在任一选手按下按键锁存后锁存，锁存的同时送出alm信号，实现声音提示（灯光提示）

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity lockb is
  port(d1,d2,d3,d4:in std_logic;
       clk,clr:in std_logic;
       q1,q2,q3,q4,alm:out std_logic);
end lockb;
architecture lock_arc of lockb is
begin
  process(clk)
  begin
    if clr='0' then
       q1<='0';
       q2<='0';
       q3<='0';
       q4<='0';
       alm<='0';
    elsif clk'event and clk='1' then
       q1<=d1;
       q2<=d2;
       q3<=d3;
       q4<=d4;
       alm<='1';
    end if;
  end process;
end lock_arc;

模块ch41a，将抢答的结果转换为二进制数

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity ch41a is
  port(d1,d2,d3,d4:in std_logic;
       q:out std_logic_vector(3 downto 0));
end ch41a;
architecture ch41_arc of ch41a is
begin
  process(d1,d2,d3,d4)
  variable tmp:std_logic_vector(3 downto 0);
  begin
    tmp:=d1&d2&d3&d4;
    case tmp is
      when "0111"=>q<="0001";
	  when "1011"=>q<="0010";
	  when "1101"=>q<="0011";
	  when "1110"=>q<="0100";
	  when others=>q<="1111";
    end case;
  end process;
end ch41_arc;

模块ch31a，对应数码管片选信号，送出需要显示的信号

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity ch31a is
  port(sel:in std_logic_vector(2 downto 0);
       d1,d2,d3:in std_logic_vector(3 downto 0);
       q:out std_logic_vector(3 downto 0));
end ch31a;
architecture ch31_arc of ch31a is
begin
  process(sel,d1,d2,d3)
  begin
    case sel is
      when "110"=>q<=d1;
      when "101"=>q<=d2;
      when "011"=>q<=d3;
      when others=>q<="1111";
    end case;
  end process;
end ch31_arc;

模块count，实现答题时间的倒计时，在计满60秒后送出声音提示（灯光提示）

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
entity count is
  port(clk,en:in std_logic;
       h,l:out std_logic_vector(3 downto 0);
       sound:out std_logic);
end count;
architecture count_arc of count is
begin
  process(clk,en)
  variable hh,ll:std_logic_vector(3 downto 0);
  begin
    if clk'event and clk='1' then
       if en='1' then
          if ll=0 and hh=0 then
             sound<='1';
          elsif ll=0 then
             ll:="1001";
             hh:=hh-1;
          else
             ll:=ll-1;
          end if;
       else
          sound<='0';
          hh:="0101";
          ll:="1001";
       end if;
    end if;
    h<=hh;
    l<=ll;
  end process;
end count_arc;

模块disp，它是七段译码器

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity disp is
  port(d:in std_logic_vector(3 downto 0);
       q:out std_logic_vector(6 downto 0));
end disp;
architecture disp_arc of disp is
begin
  process(d)
  begin
    case d is
      when"0000"=>q<="0111111";
      when"0001"=>q<="0000110";
      when"0010"=>q<="1011011";
      when"0011"=>q<="1001111";
      when"0100"=>q<="1100110";
      when"0101"=>q<="1101101";
      when"0110"=>q<="1111101";
      when"0111"=>q<="0100111";
      when"1000"=>q<="1111111";
      when"1001"=>q<="1101111";
      when others=>q<="0000000";
    end case;
  end process;
end disp_arc;
    

下图部分只是在sound的上升沿时送出一个时钟周期的高电平，接蜂鸣器可做声音提示

总体框图如下

引脚分配如下：

引脚分配好后烧录程序


数码管片选信号我分配在最后三个数码管，这是初始时倒计时为59秒，任一选手抢答，第一个（黄框内第一个）数码管会显示抢答者的号码，同时pin83号的灯亮了，待倒计时结束，pin83号灯亮表示时间到。

框内是时钟信号接入口，FPGA板背面会介绍不同的频率，调节频率可以改变倒计时的速度。

最后

以上就是瘦瘦小猫咪为你收集整理的竞赛抢答器设计的全部内容，希望文章能够帮你解决竞赛抢答器设计所遇到的程序开发问题。

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