基于EDA技术的四人电子抢答器.doc

基于EDA技术电子抢答器的设计冯贵锋(广东工程职业技术学院 电子信息工程技术)摘要：本设计采用EDA(电子设计自动化)技术，利用层次化设计方法设计4位抢答器，首先给出系统的功能描述，然后进行功能分解，逐层设计。在抢答器设计过程中，层次化思想体现在利用VHDL语言实现显示功能，在仿真成功的基础上，利用Altera公司的FPGA(现场可编程门阵列)芯片EP1K30QC208-2来实现该4位抢答器。实践证明，所设计的4位抢答器运行稳定，可靠性达到设计要求，分辨力较高，且无论是前面的锁存还是后面的显示都具有很大的拓展空间，可以很方便地得到拓展。关键词：层次化， FPGA，电子抢答器， EDA一、4位抢答器系统功能及功能分解 在各种知识竞赛中，电子抢答器是必不可少的设备之一，它的整体功能如下：每个参赛者控制一个抢答按钮，主持人控制复位按钮，每个参赛选手对应一个号码，竞赛开始后，LED(发光二极管)显示器上显示先按动按钮的选手号码，此后其他人再按动按钮对电路不起作用。当主持人按下复位按钮后可进行新一轮抢答。将上述功能分解成显示功能、锁存功能、优先排序功能。在设计过程中，利用图形输入来实现锁存和优先排序功能，将排序输出作为显示的输入，利用VHDL语言实现显示功能。二、锁存与优先排序功能的实现利用MXA+PLUS软件的图形界面设计该功能，由于触发器具有锁存功能，所以采用74LS175触发器来保存数据，用与或非门来实现优先级别的判断。用aa、bb、cc、dd表示4位抢答输入按钮，接到输入端，clr表示复位按钮，接到复位端， clk表示时钟输入按钮，采用周期为200 ns的时钟源作为输入，Qa、Qb、Qc、Qd作为输出端，接到显示的输入端。如下图所示：编译完成后，生成qdq. Sym，供顶层文件调用。三、显示功能的实现 抢答者的号码通过共阴七段译码管显示，当1号选手首先按下时显示1，依类推，当按下复位键或其他非选手号码输入时，译码管显示为0。采用MAX+PLUS环境下的VHDL语言编写显示程序，进入环境。输入程序xianshi vhd如下： library ieee;use ieee. std_logic_1164. all;entity xianshi is port(d3, d2, d1, d0: in std_logic; a, b, c, d, e, f, g: out std_logic);end xianshi;architecture arc_xianshi of xianshi issignal din: std_logic_vector(3 downto 0);signal dout: std_logic_vector(6 downto 0);begin dindoutdoutdoutdoutdoutdout=1111110;end case;end process;a=dout(6); b=dout(5); c=dout(4); d=dout(3); e=dout(2); f=dout(1); g=dout(0);end arc_xianshi;编译通过后，生成xianshi sym，供顶层文件调用。四、顶层文件设计通过调用前面的qdq. sym与xianshi sym来实现顶层文件的设计，将功能1所对应的4个输出引脚QA、QB、QC、QD分别对应显示输入的d0、d1、d2、d3，显示的输出接到LCD显示器。顶层文件结构如下图所示：五、顶层文件仿真与下载对顶层文件进行仿真，在250 ns时1号选手有输入，可以看出显示码为“0110000”,显示为1，仿真结果正确。仿真结果如下图所示：下载时，时钟clk选取4MHz内部时针源，clr连接电平方式的按键，aa、bb、cc、dd连接4个脉冲方式的按键, a、b、c、d、e、f、g分别连接LCD显示器的7个引脚。 如下图所示：六、结束语采用EDA技术使得设计人员除系统级设计、行为级描述及对功能的描述以外均可由计算机自动完成,而将注意力集中在电子系统的总体开发上。这样，大大减轻了工作人员的工作量，提高了设计效率，减少了以往复杂的工序，缩短了开发周期，实现了真正意义上的EDA。本文设计的4位电子抢答器运行稳定，可靠性达到设计要求，分辨力较高，且无论是前面的锁存还是后面的显示都具有很大的拓展空间，可以很方便地得