八路抢答器课程设计.docVIP

目 录 1 前言 1 1．1 EDA、VHDL简介 1 1.1.1 EDA技术 1 1.1.2 硬件描述语言——VHDL 2 2 设计方案的论证 5 2.1 方案一 5 2.2 方案二 6 2.3 方案三 7 2.4 方案选定 7 3 设计实现 8 3.1单元模块功能介绍及电路设计 8 3.1.1 CPLD最小系统电路 8 3.1.2 时钟电路 8 3.1.3 JTAG下载电路 8 3.1.4电源模块电路 9 3.2 模块介绍及说明 9 3.2.1抢答检测模块 9 3.2.2锁存模块 10 3.2.3 抢答完成显示模块 10 3.3 Quartus仿真及说明 11 4 系统调试及验证 13 5 总结 15 5.1 收获体会 15 5.2 设计改进 15 5.3 致谢 15 6 参考文献 16 附录一 原理图 17 附录二 FPGA中顶层模块连接图 18 1 前言 FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA是20世纪80年代中期出现的高密度可编程逻辑器件，它的内部集成度高，主要有与阵列、或阵列、输入缓冲电路、输出宏单元等组成。具有在系统编程功能，通过编写程序设计内部电路，并使内部电路互连，就可以完成某个电路或系统的功能、设计出的电路按硬件方式工作、延迟时间极小，工作性能稳定，安装简便。抢答器控制系统是工厂、学校和电视台等单位举办各种致力竞赛等娱乐活动中经常使用的重要基础设备之一。本文介绍的以FPGA为控制核心的抢答器，与传统的PCB板设计、PIC设计或者用单片机设计方法相比较，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、操作方便、灵敏可靠等优点。 在电子信息类本科教学中，电子技术课程设计是一个重要的实践环节，它包括选择课题、电子电路设计、组装、调试和编写总结报告等实践内容。数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。通过数字抢答器课程设计可实现让学生初步掌握电子线路的试验、设计方法和课程设计为后续的毕业设计打好基础。 1．1 EDA、VHDL简介EDA技术EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的必威体育精装版成果，进行电子产品的自动设计。利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程在计算机上自动处理完成。现在对EDA的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。目前EDA 技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。本文所指的EDA技术，主要针对电子电路设计、PCB设计和IC设计。EDA 设计可分为系统级、电路级和物理实现级。.1.2 硬件描述语言——VHDL VHDL的英文全名是Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language,诞生于1982年。1987年底，VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言 。自IEEE公布了VHDL的标准版本，IEEE-1076（简称87版)之后，各EDA公司相继推出了自己的VHDL设计环境，或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。此后VHDL在电子设计领域得到了广泛的接受，并逐步取代了原有的非标准的硬件描述语言。1993年，IEEE对VHDL进行了修订，从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL的内容，公布了新版本的VHDL，即IEEE标准的1076-1993版本，（简称93版）。现在，VHDL和Verilog作为IEEE的工业标准硬件描述语言，又得到众多EDA公司的支持，在电子工程领域，已成为事实上的通用硬件描述语言。有专家认为，在新的世纪中，VHDL于Verilog语言将承担起大部分的数字系统设计任务。?VHDL语言是一种用于电路设计的高级语言。它在80年代的后期出现。最初是由美国国防部开发出来供美军用来提高设计