基于Verilog语言的二路抢答器设计实验报告
电子科学与工程学院 121180052 璇
一、实验目的
1、掌握数字系统中触发器、计数器的设计要素。
2、掌握触发器、计数器的VerilogHDL代码编写。
3、进一步掌握ISE软件的用法，学习代码下载的方法。
二、实验步骤
1、设计限时和复位电路。
2、编写限时/复位电路的VerilogHDL代码并综合、仿真。
3、实现限时抢答器并下载到开发板上进行验证。
三、实验原理
1、设计二路抢答器
2、设计定时器和复位电路
可使用计数器来实现定时功能。而给定时间的定时，可以让计数器的输出与特定值比较来实现。这个特定的预置数由时钟频率和定时时间决定。
这个基本想法如下图所示。
图中，“时间到”信号接到计数器的清零端，以便下次计数从0开始。
这里，还需要一个计时开始的功能按键，用来启动计数器的计时。那么，计数器就需要一个使能端，受控于“计时开始”按键。我们知道，EN信号是一个持续信号（允许时保持电平），而“时间到”信号是一个持续时间很短的脉冲，因此还需要一个触发器来产生计数器的EN信号。
复位信号由“时间到”信号和复位按键相或来得到。完整的限时和复位电路如下图所示。
四、实验代码
//主程序部分
Module responder (
input clk,
input set,
input reset,
input wire in_a,
input wire in_b,
output wire q_a,
output wire q_b,
output en
);
wire clr;
wire[27:0]t;
wire clk_10;
wire timeout;
reg[27:0] n=28'h1ffffff;
assign clr = reset||timeout;
trig trigger(
.set(set),
.clk(clk_10),
.clr(clr),
.en(en)
);
count counter(
.clk(clk_10),
.clr(clr),
.en(en),
.cnt(cnt)
);
comp comparator(
.cnt(cnt),
.n(n),
.timeout(timeout)
);
fpga_2 main(
.in_a(in_a),
.in_b(in_b),
.clk(clk_10),
.reset(clr),
.q_a(q_a),
.q_b(q_b),
.en(en)
);
endmodule
//触发器trigger部分
module trig(
input set,
input clk,
input clr,
output reg en
);
always(posedge clk)
begin if(clr) en=0;
else
begin if(set) en=1;
else en=en;
end
end
endmodule
//计数器counter部分
module count(
input clk,
input clr,
input en,
output reg[27:0]t
);
always (posedge clk)
begin
if(clr)
t=0;
else if(en)
t=cnt+1;
end
endmodule
//比较器comparator部分
module comp(
input wire[27:0]t,
input wire[27:0] n,
output reg timeout
);
always (*)
if(cnt==n)
timeout=1;
else
timeout=0;
endmodule
//抢答器部分
module fpga_2(
input wire in_a,
input wire in_b,
input wire clk,
input wire reset,
input en,
output reg q_a,
output reg q_b
);
always (posedge clk)
begin
if ( (q_b==1) ||(reset) )
q_a=0;
else if(in_a&&en)
q_a=1;
end
always (posedge clk)
begin
if ( (q_a==1) ||(reset) )
q_b=0;
else if(in_b&&en)
q_b=1;
end
endmodule
五、仿真测试
1、测试代码
// Add stimulus here
set = 1;
reset = 0;
in_a=1;
#1000 in_a=0;
#100 in_b=1;
#1000 reset=1;
#100 in_b=0;
#100 reset=0;
in_b=1;
#1000 in_b=0;
#100 in_a=1;
#1000 reset=1;
#100 in_a=0;
#100 reset=0;
end
always #10 clk=~clk;
2、仿真结果
六、验证限时电路和复位电路
1在工程中加入DCM
my_clk my_dcm(
.CLK_IN1(clk),
.CLK_OUT1(clk_10),
.RESET(1'b0),
.LOCKED()
);
2、为模块中的输入输出信号添加管脚约束（管脚定义），在工程中添加UCF文件。
七、实验总结反思
1、通过本次实验，掌握了数字系统中触发器、计数器的设计要素。掌握了触发器、
计数器的VerilogHDL代码编写。熟悉并掌握了ISE软件的用法，学习了代码下
载的方法。
2、编程调试是繁琐复杂的过程，需要极大的耐心。通过犯错、调试、改错、调试
过程的反复，了解了VerilogHDL代码编写过程中容易犯的错误，并避免以后犯
类似的错误。
3、VerilogHDL与c语言有相似又有不同，对硬件模块功能的反映比较直观。起初
在对实验原理没有完全掌握的情况下就尝试编程，显然是事倍功半的。因此在
以后的VerilogHDL代码编写过程中应注意先把硬件模块的功能及整个实验思路
了解清楚，这样才能有效率地完成代码编写。
4、实验后与同学交流心得，也发现了一些更简洁的代码编写方法，提高VerilogHDL
代码编写能力还需不断学习交流。本次实验所编代码虽然不够简洁，但模块清
晰直观，功能明了。
抢答器(-Verilog-HDL实现)
桂林电子科技大学信息科技学院《EDA技术与应用》实训报告 学号0952100110 姓名赵万里 指导教师：江国强杨艺敏 2011年04月20日
实训题目：智能电子抢答器 1.系统设计 1.1 设计要求 1.1.1 设计任务 设计并制作一台智能电子抢答器。 1.1.2 技术要求 ①用EDA实训仪的I/O设备和PLD芯片实现智能电子抢答器的设计。 ②智能电子抢答器可容纳4组参赛者抢答，每组设一个抢答钮。 ③电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人将复位按钮按下后开始抢答，并用EDA实训仪上的八段数码管显示抢答者的序号，同时扬声器发出“嘟嘟”的响声，并维持3秒钟，此时电路自锁，不再接受其他选手的抢答信号。 ④设计一个计分电路，每组在开始时设置为100分，抢答后由主持人计分，答对一次加10分，答错一次减10分。 ⑤设计一个犯规电路，对提前抢答和超时抢答者鸣喇叭示警，并显示犯规的组别序号。 1.2 方案比较 (1) 设计制作一个可容纳四组参赛者的数字智力抢答器，每组设置一个抢答按钮。 (2) 电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人按下复位按钮后，若参加者按抢答开关，则该组指示灯亮。此时，电路应具备自锁功能，使别组的抢答开关不起作用。
（3）自锁后，用八段数码管显示抢答者的序号，同时指示灯亮。(4) 设置计分电路。每组在开始时预置成100，抢答后由主持人计分，答对一次加10，否则减10分。 （5）电路具有淘汰功能，当每组的100分减少到0时，该组被淘汰，以后每次抢答，该组抢答按钮都无效。 1.3 方案论证 1.3.1 总体思路 总体分为四部分：倒计时模块、计分模块、抢答模块和分屏显示模块。 倒计时模块用一个20000000分频。产生一个进位，连接一个30的减法计数器构成。 计分模块中分为两部分，一部分用于计分，另一部分用于处理计数器的进制问题，当加到A时自动向前进位，并且把A变为0。当减少到F时，向前借位，并且把F变为9。这就实现了把十六进制变成一般用的十进制。 抢答模块分两部分，复位模块和抢答模块，每次抢答都要初始化按键。抢答模块又分为误抢，无人抢答和正确抢答。每次抢答，当有一组按下抢答，立即锁定，亮相应的分数和组号，并且亮起各种抢答所对应的灯信号。（即所要求的蜂鸣器） 分屏显示模块中用每次抢答的组号作为输入，当抢答后立即换屏显示其组号分数。 1.3.2 设计方案 （1）根据设计要求需要一个时钟的接入端clk，清除端clrn，使倒
电子线路设计与测试 实验报告 一、实验名称 多功能数字钟设计 二、实验目的 1.掌握可编程逻辑器件的应用开发技术 ——设计输入、编译、仿真和器件编程； 2.熟悉一种EDA软件使用； 3.掌握Verilog设计方法；
4.掌握分模块分层次的设计方法； 5.用Verilog完成一个多功能数字钟设计。 三、设计内容及要求 1．基本功能 具有“秒”、“分”、“时”计时功能，小时按24小时制计时。 具有校时功能，能对“分”和“小时”进行调整。 2.扩展功能 仿广播电台正点报时。在59分51秒、53秒、55秒、57秒发出低音512Hz 信号，在59分59秒时发出一次高音1024Hz信号，音响持续1秒钟，在1024Hz音响结束时刻为整点。 定时控制，其时间为23时58分。 3.选做内容 任意时刻闹钟（闹钟时间可设置）。 自动报整点时数。 四．系统框图与说明 数字钟框图
1.数字钟电路系统由主体电路和扩展电路两大部分所组成。 2.秒计数器计满60后向分计数器进位，分计数器计满60后向小时计数器进位，小时计数器按照“24进制”规律计数。 3.计数器的输出经译码器送显示器。 五．设计步骤 1.列写多功能数字钟设计--层次结构图 2.拟定数字钟的组成框图，在Max+Plus II软件中，使用Verilog语言输入，采用分层次分模块的方法设计电路； 3.设计各单元电路并进行仿真； 4.对数字钟的整体逻辑电路图，选择器件，分配引脚，进行逻辑综合； 5.下载到Cyclone II FPGA实验平台上，实际测试数字钟的逻辑功能。
六．Verilog代码 //24进制时钟, 具有计时、校时、仿广播电台正点报时、固定时刻定时，任意时刻闹钟等功能 module clock_main(LED_Hour,LED_Minute,LED_Second,Alarm,CP_1KHz,Jsh_Min_key,Jsh_Hour_ke y,Set_Hour_key,Set_Min_key,Show,Ctrl_Bell); input CP_1KHz;//定义输入时钟 input Jsh_Min_key,Jsh_Hour_key;//定义校时按键 input Set_Hour_key,Set_Min_key;//定义闹钟定时按键 input Show; //定义显示模式按键 input Ctrl_Bell;//定义闹钟铃声控制 output [7:0]LED_Hour,LED_Minute,LED_Second;//定义输出变量 wire [7:0]LED_Hour,LED_Minute,LED_Second;//定义输出变量类型 wire [7:0]Hour,Minute,Second; wire [7:0]Set_Hour_Out,Set_Min_Out; wire Out_1Hz,Out_500Hz;//定义分频模块输出变量类型 reg Alarm_Ring,Alarm_Clock_1KHz;//定义仿广播电台报时和固定时刻定时铃声 output Alarm;//蜂鸣器输入 supply1Vdd; wire Alarm_Clock;//任意时刻闹钟闹铃 wire MinL_EN,MinH_EN,Hour_EN;//定义中间变量类型 //分频 fre_dividerFD0(Out_1Hz,Out_500Hz,Vdd,Vdd,CP_1KHz); //正常计时 counter10 U1(.Q(Second[3:0]),.nCR(Vdd),.EN(Vdd),.CP(Out_1Hz)); counter6 U2(.Q(Second[7:4]),.nCR(Vdd),.EN(Second[3:0]==4'h9),.CP(Out_1Hz)); assignMinL_EN=Jsh_Min_key?Vdd:(Second==8'h59); assign MinH_EN=(Jsh_Min_key&&(Minute[3:0]==4'h9))||(Minute[3:0]==4'h9)&&(Second==8'h59 ); counter10 U3(.Q(Minute[3:0]),.nCR(Vdd),.EN(MinL_EN),.CP(Out_1Hz)); counter6 U4(.Q(Minute[7:4]),.nCR(Vdd),.EN(MinH_EN),.CP(Out_1Hz)); assign Hour_EN=Jsh_Hour_key?Vdd:((Minute==8'h59)&&(Second==8'h59)); counter24 U5(Hour[7:4],Hour[3:0],Vdd,Hour_EN,Out_1Hz); //仿广播电台正点报时 baoshi BS1(Alarm_Ring,Minute,Second,Out_500Hz,CP_1KHz);//在59分51秒、53秒、55秒、57秒发出低音512Hz信号，在59分59秒时发出一次高音1024Hz信号，音响持续1秒钟，在1024Hz音响结束时刻为整点 //固定时刻定时
一、设计任务 智力竞赛抢答器Verilog HDL要求有6位参赛者进行抢答，有六个抢答信号进行抢答。当有抢答选手按下抢答键后系统能够快速准确的判断是那一组选手按下了抢答信号，由于系统比较小，速度比较快一般不会有同时按下的可能，所以只有六种状态，然后系统能够根据这六种状态进行适时的显示和提示。当有选手按下以后就对抢答信号进行锁存，其他选手的输入无效。然后就是对抢答进行时间限制了，根据设定的时间进行倒计时，当倒计时完成还没有人抢答的时候系统发出警报声音提示时间已经到了。当有选手在主持人未按下抢答键抢答时视为超前抢答，系统显示该选手号，同时蜂鸣器响，该抢答无效。还有清除复位键，抢答完成以后按复位键即可清除已有的状态。通过Verilog HDL程序代码实现系统的各个功能。 二、设计目的与要求 目的：理论联系实际，巩固和运用所学课程，提高分析、解决计算机技术实际问题的独立工作能力，培养学生正确的设计思想，严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。通过对一个智力抢答器的设计，进一步加深对计算机原理以及数字电路应用技术方面的了解与认识，进一步熟悉数字电路系统设计、制作与调试的方法和步骤，通过Verilog 程序的编写，进一步熟悉Verilog HDL 的语法知识；规范化训练学生撰写技术研究报告，提高书面表达能力。 要求： 掌握FPGA设计系统的一般方法。 熟练掌握使用modelsim软件设计较复杂的数字逻辑电路。 培养学生独立分析问题和解决实际问题的能力。 三、课程设计的内容 设计一抢答器，要求如下： (1)抢答台数为6； (2)具有抢答开始后20s倒计时，20秒倒计时后6人抢答显示超时，并报警； (3)能显示超前抢答台号并显示犯规报警； (4)系统复位后进入抢答状态，当有一路抢答按键按下，该路抢答信号将其余 各路抢答信号封锁，同时铃声响起，直至该路按键松开，显示牌显示该路抢答台号。 四、系统设计方案 根据系统设计要求可知,系统的输入信号有：主持人按钮inputEn,各选手的抢答按钮分别是inputL1、inputL2、inputL3、inputL4，inputL5，inputL6,主
课程设计报告 课程设计名称：EDA课程设计课程名称：数字时钟 二级学院：信息工程学院 专业：通信工程 班级：12通信1班 学号：1200304126 姓名：@#$% 成绩： 指导老师：方振汉 年月日
目录 第一部分 EDA技术的仿真 (3) 1奇偶校验器 (3) 1.1奇偶校验器的基本要求 (3) 1.2奇偶校验器的原理 (3) 1.3奇偶校验器的源代码及其仿真波形 (3) 28选1数据选择器 (4) 2.18选1数据选择器的基本要求 (4) 2.28选1数据选择器的原理 (4) 2.38选1数据选择器的源代码及其仿真波形 (5) 34位数值比较器 (6) 3.14位数值比较器的基本要求 (6) 3.24位数值比较器的原理 (6) 3.34位数值比较器的源代码及其仿真波形 (7) 第二部分 EDA技术的综合设计与仿真（数字时钟） (8) 1概述 (8) 2数字时钟的基本要求 (9) 3数字时钟的设计思路 (9) 3.1数字时钟的理论原理 (9) 3.2数字时钟的原理框图 (10) 4模块各功能的设计 (10) 4.1分频模块 (10) 4.2计数模块（分秒/小时） (11) 4.3数码管及显示模块 (13) 5系统仿真设计及波形图........................... 错误！未定义书签。5 5.1芯片引脚图.................................... 错误！未定义书签。5 5.2数字时钟仿真及验证结果 (16) 5.3数字时钟完整主程序 (17) 6课程设计小结 (23) 7心得与体会 (23) 参考文献 (24)
四路抢答器 一、程序 module qiangda4(clr,clk,input1,input2,input3,input4,seg,clockin,scan,LED); input clr,clk,input1,input2,input3,input4; output [7:0] seg; //7段数码管数据 output [7:0] scan; //数码管位选 output [3:0] LED; //输出LED灯指示 output clockin; //蜂鸣器 reg [7:0] seg; reg [7:0] scan; reg [3:0] LED; reg clockin; reg [3:0] data; reg input_flag,count_flag; reg [14:0] count1; reg [8:0] count2; reg [3:0] LED_N; //reg clock_flag; reg div1khz,div1hz; reg [2:0] cnt; reg [3:0] dat; //reg [7:0] data_count; reg [3:0] count_one,count_ten; initial count_one='d0; //初始化 initial count_ten='d3; initial data=4'b0000; initial LED_N=4'b1111; //-------------fenping分频1khz----------------------------------- always @(posedge clk ) begin if(count1=='d25000) begin div1khz<=~div1khz;count1<=0;end else begin count1<=count1+1'b1;end end //-------------fenping--1hz-------------------------------
深圳大学考试答题纸 (以论文、报告等形式考核专用) 二○18 ～二○19 学年度第一学期 课程编 1602080001 课程名称 号 学 姓名李思豪专业年级电子科学与技术16级1班号 题目：基于Verilog HDL设计的数字时钟 摘要：本文利用Verilog HDL语言自顶向下的设计方法设计多功能数字钟，突出了其作为硬件描述语言的良好的可读性、可移植性和易理解等优点，并通过Altera QuartusⅡ 6.0和cyclnoe II EP2C35F672C6完成综合、仿真。此程序通过下载到FPGA芯片后，可应用于实际的数字钟显示中 关键词：Verilog HDL；硬件描述语言；FPGA
目录 一、实验任务 (3) 实验目的 (3) 实验要求 (3) 二、设计思路 (3) 三、实验结果 (10) 四、总结与收获 (14)
一、实验任务 实验目的 1.深入了解基于quartus ii工具的复杂时序逻辑电路的设计。 2.理解并熟练利用EDA工具进行综合设计。 3.熟练掌握芯片烧录的流程及步骤。 4.掌握Verilog HDL 语言的语法规范及时序电路描述方法。 实验要求 设计一个带秒表功能的24 小时数字钟，它包括以下几个组成部分： ①显示屏，由6 个七段数码管组成，用于显示当前时间(时：分，秒)或设置的秒表时间； ②复位键复位所有显示和计数 ③设置键，用于确定新的时间设置，三个消抖按键分别用于时分秒的设置 ④秒表键，用于切换成秒表功能 基本要求 (1) 计时功能：这是本计时器设计的基本功能，每隔一秒计时一次，并在显示屏上显示当前时间。 (2) 秒表功能：设置时间，进行倒计时功能 (3) 设置新的计时器时间：按下设置键后，用户能通过时分秒三个消抖按键对时间进行设置。 二、设计思路 1、总原理框图：
抢答器(-Vｅｒiｌog-HDＬ实现)
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桂林电子科技大学信息科技学院《EDA技术与应用》实训报告 学号０9５２１００110 姓名赵万里 指导教师:江国强杨艺敏 ２01１年04月20日
实训题目:智能电子抢答器 1.系统设计 1．1 设计要求 1.1．１设计任务 设计并制作一台智能电子抢答器。 1．１．2 技术要求 ①用EＤＡ实训仪的I/O设备和PＬD芯片实现智能电子抢答器的设计。 ②智能电子抢答器可容纳４组参赛者抢答,每组设一个抢答钮。 ③电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人将复位按钮按下后开始抢答，并用EDA实训仪上的八段数码管显示抢答者的序号，同时扬声器发出“嘟嘟”的响声，并维持3秒钟,此时电路自锁,不再接受其他选手的抢答信号。 ④设计一个计分电路，每组在开始时设置为1０0分,抢答后由主持人计分，答对一次加10分,答错一次减10分。 ⑤设计一个犯规电路,对提前抢答和超时抢答者鸣喇叭示警，并显示犯规的组别序号。 1.２方案比较 (1）设计制作一个可容纳四组参赛者的数字智力抢答器,每组设置一个抢答按钮。 （２）电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人按下复位按钮后，若参加者按抢答开关，则该组指示灯亮。此时，电路应具
备自锁功能，使别组的抢答开关不起作用。 （3）自锁后，用八段数码管显示抢答者的序号，同时指示灯亮。（4）设置计分电路。每组在开始时预置成１00,抢答后由主持人计分,答对一次加1０，否则减10分。 （5)电路具有淘汰功能,当每组的10０分减少到０时，该组被淘汰,以后每次抢答,该组抢答按钮都无效。 １.3 方案论证 1.3.1 总体思路 总体分为四部分：倒计时模块、计分模块、抢答模块和分屏显示模块。 倒计时模块用一个2００0０00０分频。产生一个进位，连接一个3０的减法计数器构成。 计分模块中分为两部分,一部分用于计分，另一部分用于处理计数器的进制问题，当加到A时自动向前进位,并且把Ａ变为0。当减少到F时，向前借位,并且把F变为９。这就实现了把十六进制变成一般用的十进制。 抢答模块分两部分,复位模块和抢答模块，每次抢答都要初始化按键。抢答模块又分为误抢，无人抢答和正确抢答。每次抢答，当有一组按下抢答，立即锁定,亮相应的分数和组号,并且亮起各种抢答所对应的灯信号。(即所要求的蜂鸣器) 分屏显示模块中用每次抢答的组号作为输入,当抢答后立即换屏显示其组号分数。 1.3.2 设计方案
生产实习报告 班级：通信13-2班 姓名：闫振宇 学号： 成绩： 电子与信息工程学院 信息与通信工程系
基于verilog数字秒表的设计实现 1. 概述 硬件描述语言HDL ( HardwareDescription Langyage) 是一种用形式化方法来描述数字电路和系统的语言。数字电路系统的设计这里用这种语言可以从上层倒下层逐层描述自设计思想用一系列分层的模块来表示极其复杂的数字系统，然后用EDA 工具逐层验证，把其中需要为具体物理电路的模块组合由自动综合工具转换到门级电路网表。Verilog HDL 是一种硬件描述语言，用于从算法级、门级到开关级的多种抽象设计层次的数字系统建模。被建模的数字系统对象的复杂性可以介于简单的门和完整的电子数字系统之间。数字系统能够按层次描述，并可在相同描述中显式地进行时序建模。使用VERILOG 进行系统设计时采用的是从顶至下的设计，自顶向下的设计是从系统机开始巴西同划分为若干个基本单元，然后再把每个单元划分为下一层的基本单元，这样下去直到可以直接用EDA 元件库中的基本元件来实现为止。 2. 设计目的及要求 a.有源晶振频率：50MHZ； b.测试计时范围：00’00”00 ~ 59’59”99，显示的最长时间为59分59 秒； c.数字秒表的计时精度是10ms； d.显示工作方式：六位BCD七段数码管显示读数，两个按钮开关（一个按钮使秒表复位，另一个按钮控制秒表的启动/暂停）。 3.设计原理 秒表的逻辑结构较简单，它主要由四进制计数器、十六进制计数器、分频器、数据选择器、和显示译码器等组成。在整个秒表中最关键的是如何获得一个精确的100HZ计时脉冲，除此之外，整个秒表还需有一个启动信号和一个清零信号，以便秒表能随意停止、启动以及清零复位。 秒表有共有6个输出显示，其中6个显示输出数据，分别为百分之一秒、十分之一秒、
数字竞赛抢答器课程设计Verilog语言实现
可编程器件与应用课程设计报告 姓名：XXX 学号：XXXXXXXXXX 专业班级：信息XXX 题目：数字式竞赛抢答器 指导老师：
一、绪论 背景： 随着电子技术的发展，可编程逻辑器件（PLD）的出现，使得电子系统的设计者利用EDA（电子设计自动化）软件，就可以独立设计自己的专用集成电路（ASIC）器件。可编程逻辑器件是一种半导体集成器件的半成品。在可编程逻辑器件的芯片中按一定方式（阵列形式或单元阵列形式）制作了大量的门、触发器等基本逻辑器件，对这些基本器件适当地连接，就可以完成某个电路或系统的功能。 数字式竞赛抢答器控制系统是工厂、学校和电视台等单位举办各种智力竞赛等娱乐活动中经常使用的重要基础设备之一。目前设计抢答器的方法很多，例如用传统的PCB板设计、用PIC 设计或者用单片机设计。而用Verilog可以更加快速、灵活地设计出符合各种要求的抢答器，优于其他设计方法，使设计过程达到高度自动化。本文介绍的4路数字式竞赛抢答器基于Verilog 语言、以EDA技术作为开发手段、采用CPLD （复杂的可编程逻辑器件）作为控制核心设计而成。与传统设计相比较，不仅简化了接口和控制，
也提高了系统的整体性能和工作可靠性，具有电路简单、成本低廉、操作方便、灵敏可靠等优点。意义： 数字式竞赛抢答器作为一种电子产品，早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，但目前所使用的抢答器存在分立元件使用较多，造成每路的成本偏高，而现代电子技术的发展要求电子电路朝数字化、集成化方向发展，因此设计出数字化全集成电路的多路抢答器是现代电子技术发展的要求。 二、实现方案 设计要求： 1、设计一个可容纳4组参赛的数字式抢答器，每组设一个按钮，供抢答使用。 2、抢答器具有第一信号鉴别和锁存功能，使除第一抢答者外的按钮不起作用。 3、设置一个主持人“复位”按钮。 4、主持人复位后，开始抢答，第一信号鉴别锁存电路得到信号后，有指示灯显示抢答组别，扬声器发出2~3秒的音响。 5、设置一个计分电路，每组开始预置5分，由主持人记分，答对一次加1分，答错一次减1分。
多功能数字钟设计 院系：电光学院 班级：*** 学号： *** 姓名： *** 指导老师：*** 时间：2010.4.20.
摘要：利用QuartusII软件设计一个数字钟，利用模块化的程序设计思想，核心 模块均采用Verilog语言编写（译码显示模块采用原理图设计），软件仿真调试编译成功后，再下载到SmartSOPC实验系统中。经过硬件测试，查找软件设计缺陷，并进一步完善软件，最终设计得到较为满意的多功能数字钟。 关键词：QuartusII; 多功能数字钟; 模块化; Verilog; 可编程; Abstract:Using the QuartusII software design a digital bell with the blocking method.The design takes theory drawing instead of Verilog language.After emluating and debuging successfully,translate and edit the code.Then,download the result to the programmable SmartSOPC system and test it in hardware.Realizing the soul of designing hardware by software. Keywords:QuartusII; digital bell; blocking method; VHDL; programmable; hardware 目录 设计内容简介 (3) 设计要求说明 (3) 方案论证（整体电路设计原理） (3) 各子模块设计理 (5) 分频模块： (5) 计数模块： (7) --校准模块程序实现： (8) --秒计数模块程序实现： (9) --分计数模块程序实现： (10) --时计数模块程序实现： (10) 整点报时模块： (12) 闹钟设定模块： (13) --闹钟调节模块程序实现： (14) --输出信号选择模块程序实现： (14) 彩铃模块： (15) 译码显示模块： (18) 万年历模块： (19) --日计数模块程序设计： (20) --月计数模块程序设计： (23) --年计数模块程序设计： (23) --万年历波形仿真结果： (25) 结论： (26) 实验感想： (26) 附图： (27)
可编程器件与应用课程设计报告 姓名: XXX 学号: XXXXXXXXXX 专业班级：信息XXX 题目数字式竞赛抢答器 指导老师:
、绪论 背景： 随着电子技术的发展，可编程逻辑器件（PLD ）的出现，使得电子系统的设计者利用 EDA （电子设计自动化）软件，就可以独立设计自己的专用集成电路（ASIC ）器件。可编 程逻辑器件是一种半导体集成器件的半成品。在可编程逻辑器件的芯片中按一定方式（阵列形式或单元阵列形式）制作了大量的门、触发器等基本逻辑器件，对这些基本器件适当地连接，就可以完成某个电路或系统的功能。 数字式竞赛抢答器控制系统是工厂、学校和电视台等单位举办各种智力竞赛等娱乐活动中经常使用的重要基础设备之一。目前设计抢答器的方法很多，例如用传统的PCB板设计、 用PIC设计或者用单片机设计。而用Verilog可以更加快速、灵活地设计出符合各种要求的 抢答器，优于其他设计方法，使设计过程达到高度自动化。本文介绍的4路数字式竞赛抢答 器基于Verilog语言、以EDA技术作为开发手段、采用CPLD （复杂的可编程逻辑器件）作为控制核心设计而成。与传统设计相比较，不仅简化了接口和控制，也提高了系统的整体性 能和工作可靠性，具有电路简单、成本低廉、操作方便、灵敏可靠等优点。意义：数字式竞赛抢答器作为一种电子产品，早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，但目前所使用的抢答器存在分立元件使用较多，造成每路的成本偏高，而现代电子技术的发展要 求电子电路朝数字化、集成化方向发展，因此设计出数字化全集成电路的多路抢答器是现代 电子技术发展的要求。 实现方案 设计要求： 1设计一个可容纳4组参赛的数字式抢答器，每组设一个按钮，供抢答使用。 2、抢答器具有第一信号鉴别和锁存功能，使除第一抢答者外的按钮不起作用。 3、设置一个主持人“复位”按钮。 4、主持人复位后，开始抢答，第一信号鉴别锁存电路得到信号后，有指示灯显示抢答组别， 扬声器发出2~3秒的音响。 5、设置一个计分电路，每组开始预置5分，由主持人记分，答对一次加1分，答错一次减 1分。 6、设置犯规电路，对超时答题（例如1分钟）的组别鸣笛示警，并由组别显示电路显示出犯规组别，该轮该选手退出，由裁判员重新发令，其他人再抢答。 此设计问题可分为第一信号鉴别、锁存模块，答题计时电路模块，计分电路模块和扫描 显示模块四部分。 第一信号鉴别锁存模块的关键是准确判断出第一抢答者并将其锁存，在得到第一信号后，将输入端封锁，使其他组的抢答信号无效，可以用触发器或锁存器实现。设置抢答按钮 K1、K2、K3、K4，主持人复位信号judge，蜂鸣器驱动信号buzzout。judge=O时，第一信号鉴别、锁存电路、答题计时电路复位，在此状态下，若有抢答按钮按下，鸣笛示警并显示犯规组别；judge=1时，开始抢答，由第一信号鉴别锁存电路形成第一抢答信号，进行组别显示，控制蜂鸣器发出声响，并启动答题计时电路，若计时时间到，主持人复位信号还没有按下，则由蜂鸣器发出犯规示警声。 计分电路是一个相对独立的模块，采用十进制加/减计数器、数码管数码扫描显示，设 置复位信号Reset、加减分信号add_min，加减分状态键key_state, Reset=0时所有得分回到 起始分(5分)，且加、减分信号无效；Reset=1时，由第一信号鉴别、锁存电路的输出信号 选择进行加减分的组别，当key_state=1时，按一次add_min，第一抢答组加1分；当key_state=O
FPGA期末结业论文基于FPGA&VerilogHDL的四路抢答器院系：物理与电子学院 专业：电子信息科学与技术 任课教师： 学号： 姓名： 2013年12月
目录 （0）摘要 (2) （1）引言 (3) 1.1关于课程设计 (3) 1.1.1课程设计目的 (3) 1.1.2课程设计内容 (3) 1.2开发工具简介 (4) 1.2.1 EDA技术 (4) 1.2.2 硬件描述语言-Verilog HDL (4) 1.2.3 Verilog HDL设计流程 (5) 1.2.4 FPGA基本特点 (5) 1.2.5 FPGA工作原理 (5) （2）概述 (5) 2.1 设计过程 (5) 2.1.1系统设计要求 (5) 2.1.2系统设计方案 (6) （3）系统设计 (6) 3.1系统组图 (6) 3.2系统主源程序 (8) （4）仿真综合 (10) （5）结论 (13) （6）参考文献 (13) （7）附录 (13)
0摘要 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。电子抢答器的中心构造一般都是由抢答器由单片机以及外围电路组成。 本设计是以四路抢答为基本概念。从实际应用出发,利用电子设计自动化( EDA)技术,用可编程逻辑器件设计具有扩充功能的抢答器。它以Verilog HDL硬件描述语言作为平台，结合动手实验而完成的。它的特点是电路简单、制作方便、操作简单、方便、性能可靠，实用于多种智力竞赛活动。本抢答器的电路主要有四部分组成：鉴别锁存电路、FPGA主芯片EP1C3T144C8电路、计分电路以及扫描显示模块的电路，并利用Quartus II工具软件完成了Verilog HDL源程序编写和硬件下载。这个抢答器设计基本上满足了实际比赛应用中的各种需要。在实际中有很大的用途。 关键词：抢答器 Quartus II Verilog HDL EP1C3T144C8
抢答器设计 题目：智能电子抢答器专业：电子信息工程 2011 年 1 月7 日
摘要 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。电子抢答器的中心构造一般都是由抢答器由单片机以及外围电路组成。 本设计是以四路抢答为基本概念。从实际应用出发,利用电子设计自动化( EDA)技术,用可编程逻辑器件设计具有扩充功能的抢答器。它以Verilog HDL 硬件描述语言作为平台，结合动手实验而完成的。它的特点是电路简单、制作方便、操作简单、方便、性能可靠，实用于多种智力竞赛活动。本抢答器的电路主要有四部分组成：鉴别锁存电路、FPGA主芯片EP1C3T144C8电路、计分电路以及扫描显示模块的电路，并利用Quartus II工具软件完成了Verilog HDL源程序编写和硬件下载。这个抢答器设计基本上满足了实际比赛应用中的各种需要。在实际中有很大的用途。 关键词：抢答器 Quartus II Verilog HDL EP1C3T144C8
1引言 硬件描述语言 Hardware Description Language 是硬件设计人员和电子设计自动化 EDA 工具之间的界面。其主要目的是用来编写设计文件，建立电子系统行为级的仿真模型。即利用计算机的巨大能力对用 Verilog HDL 或 VHDL 建模的复杂数字逻辑进行仿真，然后再自动综合以生成符合要求且在电路结构上可以实现的数字逻辑网表 Netlist，根据型仿真验证无误后用于制造ASIC芯片或写入 EPLD 和 FPGA 器件中。 Verilog HDL是一种硬件描述语言（HDL:Hardware Discription Language），是一种以文本形式来描述数字系统硬件的结构和行为的语言，用它可以表示逻辑电路图、逻辑表达式，还可以表示数字逻辑系统所完成的逻辑功能。 Verilog HDL就是在用途最广泛的C语言的基础上发展起来的一种件描述语言，它是由GDA(Gateway Design Automation)公司的PhilMoorby在1983年末首创的，最初只设计了一个仿真与验证工具，之后又陆续开发了相关的故障模拟与时序分析工具。1985年Moorby推出它的第三个商用仿真器Verilog-XL,获得了巨大的成功，从而使得Verilog HDL迅速得到推广应用。1989年CADENCE公司收购了GDA公司，使得Verilog HDL成为了该公司的独家专利。1990年CADENCE公司公开发表了Verilog HDL,并成立LVI 组织以促进Verilog HDL成为IEEE标准，即IEEE Standard 1364-1995. Verilog HDL的最大特点就是易学易用，如果有C语言的编程经验，可以在一个较短的时间内很快的学习和掌握，因而可以把Verilog HDL内容安排在与ASIC设计等相关课程内部进行讲授，由于HDL语言本身是专门面向硬件与系统设计的，这样的安排可以使学习者同时获得设计实际电路的经验。 2 关于课程设计 2．1 课程设计目的 理论联系实际，巩固和运用所学课程，提高分析、解决计算机技术实际问题的独立工作能力，通过对一个智力抢答器的设计，进一步加深对计算机原理以及数字电路应用技术方面的了解与认识，进一步熟悉数字电路系统设计、制作与调试的方法和步骤。巩固所学课堂知识，理论联系实际，提高分析、解决计算机技术实际问题的独立工作能力。为了进一步了解计算机组成原理与系统结构，深入学习EDA技术，用Verilog HDL语言去控制将会使我们对本专业知识可以更好地掌握。 2．2 课程设计的内容
基于FPGA的Verilog HDL数字钟设计 专业班级姓名学号 一、实验目的 1.掌握可编程逻辑器件的应用开发技术——设计输入、编译、仿真和器件编程； 2.熟悉一种EDA软件使用； 3.掌握Verilog设计方法； 4.掌握分模块分层次的设计方法； 5.用Verilog完成一个多功能数字钟设计; 6.学会FPGA的仿真。 二、实验要求 ?功能要求： 利用实验板设计实现一个能显示时分秒的多功能电子钟，基本功能： 1)准确计时，以数字形式显示时、分、秒，可通过按键选择当前显示时间围模式； 2)计时时间围 00:00:00－23:59:59 3)可实现校正时间功能； 4)可通过实现时钟复位功能：00:00:00 扩展功能： 5)定时报：时间自定(不要求改变)，闹1分钟(1kHz)---利用板上LED或外接电路实 现。 6)仿广播电台正点报时：XX:59:[51,53,55,57(500Hz);59(1kHz)] ---用板上LED或 外接 7)报整点时数：XX:00:[00.5-XX.5](1kHz)，自动、手动---用板上LED或外接 8)手动输入校时； 9)手动输入定时闹钟； 10)万年历； 11)其他扩展功能； ?设计步骤与要求： 1)计算并说明采用Basys2实验板时钟50MHz实现系统功能的基本原理。 2)在Xilinx ISE13.1 软件中，利用层次化方法，设计实现模一百计数及显示的电 路系统，设计模块间的连接调用关系，编写并输入所设计的源程序文件。 3)对源程序进行编译及仿真分析（注意合理设置，以便能够在验证逻辑的基础上尽快 得出仿真结果）。 4)输入管脚约束文件，对设计项目进行编译与逻辑综合，生成下载所需.bit文件。 5)在Basys2实验板上下载所生成的.bit文件，观察验证所设计的电路功能。
module qiangda4(clk,clr,inputEn,add,stu,inputL1,inputL2,inputL3,inputL4,Led1,Led2,Led3,B uzzer); // 开始声明各个端口 //输入口 input clk,clr,inputEn,add,stu,inputL1,inputL2,inputL3,inputL4; //输出口 output [0:7] Led1; //倒计时时使用的LED控制端 output [0:7] Led2; //数码管控制端 output [0:7] Led3; //分数显示数码管控制端 output Buzzer; //蜂鸣器 //各个寄存器变量声明 reg [0:7] Led1; reg [0:7] Led2; reg [0:7] Led3; reg cnt=32'b0; reg Buzzer; reg score=4’hf;//分数显示寄存器 //配置寄存器,EnFlat是表明开始抢答的标志位 reg EnFlat=1'b0; //BuClk是蜂鸣器的标志位 reg BuClk=1'b0; //BuL是做蜂鸣器的延时用 reg [0:7]BuL=8'd0; //抢答选手标志位 reg answer=3’d0; //各组分数标志位 reg score1=4’d5; reg score2=4’d5; reg score3=4’d5; reg score4=4’d5; //------------初始化模块--------------- always @ (posedge clk)//捕捉时钟 begin //初始化各按键并开始抢答 begin if(inputEn==1'b0) begin //初始化各个标志位和参数
湖北师范学院电工电子实验教学省级示范中心电子版实验报告 第2页，共6页 抢答器 一．任务解析 用Verilog 硬件描述语言设计抢答器，实现： 1、四人通过按键抢答，最先按下按键的人抢答成功，此后其他人抢答无效。 2、每次只有一人可获得抢答资格，一次抢答完后主持人通过复位按键复位，选手再从新抢答。 3、有从新开始游戏按键，游戏从新开始时每位选手有5分的初始分，答对加1分，答错扣1分，最高分不能超过9分，当选手得分减为0时取消该选手抢答资格。 4、选手抢答成功时其对应的分数闪烁。 二．方案论证（画框图并分析） 抢答部分（对应snatch 模块）在quartusII 下的仿真原理图如下所示：
抢答部分的代码如下：
计分模块的代码如下：
顶层模块的代码如下： 三．重难点解析 抢答器的核心部分为巧妙地利用D触发器的反馈，在检测到第一个上升沿时将按键（未按下时接低电平）接入的与门锁住，以保证与门只有一个上升沿输出，从而实现“最先按下按键的人抢答成功，此后其他人抢答无效”。在与门输出上升沿的同时检测按键，以确定是哪位选手抢答，用寄存器存下抢答选手的信息，最后确定哪个led灯亮以及那位选手对应的分数闪烁。至于取消0分选手抢答资格，则是将各选手的分数反馈到选手抢答的按键，通过与门关闭相应选手按键上升沿的进入。其他功能的实现相对简单，在此不再赘述。 将各模块代码写好并测试后，在主模块中调用并分配引脚，引脚分配好后，从新编译、下载就可实验了。分别验证上述的各种功能，看是否达到预期的效
果。 四．硬件资源分配（给出引脚分配说明） 芯片选用EP1K30TC114-3，clr接全局清零键pin124，start（游戏从新开始键）接pin49，up（加分键）接pin47，down接pin48，四个抢答按键key3、key2、key1、key0、分别接pin59、pin60、pin62、pin63，7段数码管的7盏灯a、b、c、d、e、f、g分别pin118、pin119、pin120、pin121、pin122、pin128、pin130，数码管选择信号sel0、sel1、sel2分别接pin132、pin133、pin135，抢答指示灯led0、led1、led2、led3分别接pin136、pin137、pin138、pin140。 五．结果分析 验证过程如下： 1、分别按下start和clr键，游戏处于初始状态，此时8个数码管等间隔地显 示4个5分，分数不闪烁。 2、按下key0键，此时led0亮，第一个分数闪烁，再按其他按键，数码管及灯 的状态不变。按下clr键，再同时按下几个按键，仍只有一个灯亮，且对应的分数闪烁，在按下clr键之前不管怎么按四个抢答键，数码管及灯的状态不变。 3、不断按下key1键抢答并给其加分，一直加到9，发现分数加到9时不能再 加了。 4、不断按下key2键抢答并给其减分，一直减到0，发现分数减到0时再按key2 抢答时没反应，led2不亮且对应的分数也不闪。而按其他键抢答仍然有效。 通过对以上结果的分析发现，该抢答器具备了我们当初要求的功能，该抢答器总体上是比较成功的。 六．经验总结
下面给出实现数字时钟设计的Verilog代码 module top(inc_hour,sub_hour,inc_min,sub_min,rst,clk,sel,q); input inc_hour,sub_hour,inc_min,sub_min; input rst,clk; output reg [2:0] sel; output reg [6:0] q; reg [9:0] scan; reg [2:0] scan_clk; reg div_clk; reg [19:0] counter_clk; reg [3:0] sec_counter1,sec_counter2; reg [3:0] min_counter1,min_counter2; reg [3:0] hour_counter1,hour_counter2; always @ (negedge rst or posedge clk) begin if(~rst) begin counter_clk<=20'h00000; div_clk<=1'b0; end else begin if(counter_clk==20'h7a11f) begin counter_clk<=20'h00000; div_clk<=~div_clk; end else counter_clk<=counter_clk+1; end end always @(negedge rst or posedge div_clk) begin if(~rst) begin sec_counter1<=4'h0; sec_counter2<=4'h0; min_counter1<=4'h0; min_counter2<=4'h0; hour_counter1<=4'h0; hour_counter2<=4'h0; end
一、课程设计目标 1. 熟悉并掌握verilog 硬件描述语言 2. 熟悉quartus 软件开发环境 3.学会设计大中规模的数字电路，并领会其中的设计思想 二、课程设计实现的功能 （1）设计一个数码管实时显示时、分、秒的数字时钟（24小时显示模式）；（2）可以调节小时，分钟。 （3）能够进行24小时和12小时的显示切换。 （4）可以设置任意时刻闹钟，并且有开关闹钟功能。 （5）有整点报时功能，几点钟LED灯闪亮几下。 （6）有复位按键，复位后时间从零开始计时，但闹钟设置时间不变。 三、设计原理： 1、总原理框图： 2、各个子模块设计：
（1）、分频模块： 分频模块的作用主要是要获得各种频率的时钟信号。输入信号为50MHZ的信号，要想获得1HZ的信号作为秒脉冲计时，则要对50MHZ信号分频。通过计数的方式，当计数从0开始到24 999999时，1HZ信号取反一次，计数又从0开始，如此循环，就可以得到1HZ脉冲信号。对于其他信号也是如此，只是计数值不一样，得到的分频信号不同。 部分代码如下： always(posedge _50MHZ or negedge nCR)begin if(~nCR) begin Q1<=32'd0; end else if(Q1>=32'd2*******) begin Q1<=32'd0; _1HZ=~_1HZ; end else begin Q1<=Q1+1'd1; end （2）、计数模块： 秒计数：在1HZ脉冲下进行秒计时，当计时达到59秒后，在下一个脉冲来临变0，并发出一个脉冲信号，可供下面分钟计数作为输入脉冲信号计时。 分钟计数：在输入脉冲下，分钟开始计时，当计时达到59后，在下一个脉冲来临变0，并发出一个脉冲，供小时计数的输入脉冲新号。 小时计数：脉冲信号来临时，计数加1，达到23后在下一个脉冲的作用下清零，从新计时。 如果有复位信号，则时分秒全部清零。 部分代码如下： module second(cp,reset,mode_flag,BT2,SH,SL,co); input cp,reset,BT2; input[3:0]mode_flag; output co=1'b0; //输出脉冲信号 reg co; output [3:0]SL,SH; //输出秒计时的十位、各位 reg[3:0]SH,SL; reg[7:0]cnt; always(posedge cp or negedge reset ) begin if(!reset) begin //有复位，清零 t<=8'd0;