硬件描述语言实验结课实验报告-四人抢答器VHDLVIP

硬件描述语言实验结课实验题目：抢答器 ——设计报告姓名学号班级：时间实验要求设计一个四人抢答的抢答器的逻辑模块，模块功能如下描述：（1）上一轮抢答结束后，主持人按下清零按钮，系统初始化，此时除了禁止抢答灯外，所有灯灭，而禁止抢答灯亮。（2）主持人按下允许抢答按钮，允许抢答灯亮，模块开始计时；（时钟）当达到设定的允许抢答的时间时，允许抢答灯灭（0），禁止抢答灯亮（1）。（3）参赛选手在允许抢答的时间内按下自己的抢答按钮，谁第一个按下，他的抢答成功灯亮，其他选手在抢答无效。（4）选手在禁止抢答的时间段按下抢答的按钮，他的犯规灯亮，多个选手犯规，他们的犯规灯都亮。由上述功能可确定模块的引脚：每个按钮对应一个输入信号，按钮按下输入为高电平；每个灯对应一个输出信号，输出高电平灯亮。为了计时，还有一个时钟信号输入，允许抢答的时间为16个时钟周期。设计思想原理看到题之后首先弄清有几个按钮和灯，即输入输出信号的个数，如上黄色区域代表输入的信号：清零按钮——rest 允许抢答按钮——allow 时钟输入信号——clk 抢答按钮——answer 红色字体代表输出信号：禁止抢答灯——stop_lamp 允许抢答灯——allow_lamp 抢答成功灯——answer_success 抢答犯规灯——answer_foul 时钟输出相关信号——co，q 时钟设计该时钟沿用前面实验所做的十进制计数器，仅需将q的设定值改为二进制中的15即可，即“1111，另外该时钟的开始是在允许按钮按下、允许灯亮的的条件以及抢答成功灯没有亮的条件下（即一有人抢答成功时钟就停止，allow=1，answe_success=’0’）时钟进程如下：nclk:process(clk,allow)is begin if(rest='1')then q<="0000"; co<='0'; else if(allow_lamp='1')then if(clk'eventandclk='1')and(answer_success="0000")then if(q="1111")then q<="0000"; co<='1'; else q<=q+'1'; co<='0'; endif; endif; endif; endif; endprocess;清零按钮设计首先想到的是将清零按钮及其所有结果设计在同一进程中，即rest对stop_lamp、allow_lamp、answer_success以及answer_foul都在同一进程里由rest的改变为条件而全部赋值为零，后发现另外再在抢答成功的模块里还需对answer_success灯进行赋值，这样则出现多驱动的错误，因此仅将stop_lamp和allow_lamp的清零设置在同一进程中清零后，禁止灯为禁止灯和允许灯的清零设置代码如下：lemp_rest_allow:process(rest,allow,co)is begin if(rest='1')then stop_lamp<='1'; allow_lamp<='0';抢答成功灯和抢答犯规灯的设计则需要在抢答成功模块和强大犯规模块中分别加入代码如下：lemp_answer:process(allow_lamp,answer,rest,alamp)is begin if(rest='1')then answer_success<="0000";（抢答成功灯的清零设置）lemp_foul:process(stop_lamp,answer)is begin if(rest='1')then answer_foul<="0000";（抢答犯规灯的清零设置）禁止灯和允许灯设计允许灯和禁止灯的清零设计在rest中有所体现，除此之外（即在rest=’0’时），其在允许按钮按下（allow=’1）和时钟时间到时（co=’1当allow=’1’时，被允许答题后，stop_lamp<=’0’,allow_lamp<=’当时间到时，禁止灯亮，stop_lamp<=’1’,允许灯灭，allow_lamp<=’代码如下： if(allow='1')then allow_lamp<='1'; stop_lamp<='0'; endif; endif; if(co='1')then allow_lamp<='0'; stop_lamp<='1'; endif;抢答成功灯和抢答犯规灯设计首先在实体中设置两个信号变量用于亮灯的控制条件：signalalamp:std_logic;signalfoul:std_logic_vector(3downto0);1、抢答成功部分若有第一个人在允许的时间内抢答，则他抢答成功，抢答成功灯亮，而其他人不能再按下抢答按钮成功灯也不能亮了；因此设置一个已有人成功灯亮的信号：当没有人成功灯亮时，该信号为0，即alamp=’0’，此时有人按下抢答按钮，其为抢答成功；一旦有人成功灯亮了，在某人成功条件下该信号变为1，即alamp=’1’另外需设置一个已抢答犯规的信号，若某人抢答犯规灯已亮，则在这轮抢答中其再在允许时间内按下抢答按钮也不能算是抢答成功了：即该信号当某人在犯规的条件下时，其信号对应的线设置为1，即foul(i)<=’1所以某人抢答成功的条件为：没有人已经抢答成功了——alamp=’0 该人此轮没有犯规——foul(i)=’0 该人按下了抢答按钮——answer(i)=’1最后成功抢答的进程中，还需要加上对抢答成功灯以及alamp的清零，而以上都是在清零按钮为0时进行的抢答成功部分代码如下：lemp_answer:process(allow_lamp,answer,rest,alamp)is begin if(rest='1')then answer_success<="0000"; alamp<='0'; （清零部分）else if(allow_lamp='1')then if((alamp='0')and(answer(0)='1')and(foul(0)='0'))then answer_success(0)<='1'; alamp<='1'; elsif((alamp='0')and(answer(1)='1')and(foul(1)='0'))then answer_success(1)<='1'; alamp<='1'; elsif((alamp='0')and(answer(2)='1')and(foul(2)='0'))then answer_success(2)<='1'; alamp<='1'; elsif((alamp='0')and(answer(3)='1')and(foul(3)='0'))then answer_success(3)<='1'; alamp<='1'; endif; endif; endif; endprocess; 2、抢答犯规部分 抢答犯规是有几个人犯规就把他们的犯规灯都亮了，但是若有人已经成功抢答了，其再按抢答按钮也不给他算是犯规了，所以犯规仅是在禁止灯亮时即为：清零后和允许前或者时钟到了之后按下的抢答按钮才是犯规，即alamp<=’0又因与抢答成功灯有一个信号的联系，所以在某人抢答犯规的条件下，需对foul(i)进行设置，即foul(i)<=’1所以抢答犯规的条件为：无发生人抢答成功——alamp=’0 在禁止灯亮时——stop_lamp=’1 某人按下抢答按钮——answer(i)=’1最后，在抢答犯规部分也需要有在rest=’1’时有对抢答犯规灯和犯规信号的清零语句，而以上则是在rest=’0抢答犯规代码如下：lemp_foul:process(stop_lamp,answer)is begin if(rest='1')then answer_foul<="0000"; foul<="0000"; else if(stop_lamp='1')then if(answer(0)='1')and(alamp='0')then answer_foul(0)<='1'; foul(0)<='1'; endif; if(answer(1)='1')and(alamp='0')then answer_foul(1)<='1'; foul(1)<='1'; endif; if(answer(2)='1')and(alamp='0')then answer_foul(2)<='1'; foul(