叁芯智能科技FPGA就业班08月开班中
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本篇为各位朋友介绍基于FPGA的多人抢答器设计--第一版--郝旭帅电子设计团队。
功能说明：
1. 抢答器为四人抢答器。
2. 利用六位数码管进行显示抢答器相关信息。
3. 第一个数码管显示抢答器的状态，第二个数码管显示抢到的编号，没有抢答成功前显示数字0；第三至六显示抢答用的时间（以百分秒进行显示）。
4. 板卡默认空闲状态（第一个数码管显示字母A（空闲状态），第二个数码管显示数字0），当主持人按下抢答按钮后，进入抢答状态（第一个数码管显示字母C（抢答状态），第二个数码管显示0，第三至六数码管开始记录时间）
5. 在空闲状态期间，选手按下按键没有作用，当进入抢答状态后，选手谁先按下按键，第二个数码管显示对应的编号（1、2、3、4）。
6. 当选手抢答成功后，进入抢答成功状态（第一个数码管显示F），但是第二个数码管一直显示上一次抢答成功的编号，第三至六显示上一次抢答运行的时间。
7. 主持人按下复位按钮后，再次进入空闲状态，第二个数码显示0，时间清除。
8. 每次主持人按下抢答按钮或者其他四人抢答成功时，蜂鸣器“叮”一声。
使用平台：本次设计应用Altera的平台设计（芯片：EP4CE10F17C8N）。
仿真平台：Modelsim。
作者QQ：746833924
说明：本篇设计中不涉及到IP和原语，代码在其他平台依然可以适用；当其他板卡电路不同时，会导致不同的现象出现，如有需要修改代码请联系作者；如需作者使用的板卡，请联系作者；
设计思想如下：
key_ctrl模块负责将外部的按键信号进行消抖，并且产生对应边沿变化时的脉冲；responder_ctrl模块负责根据脉冲信号和设计逻辑产生对应数字逻辑；seven_tube_drive（七段数码管驱动）模块负责将responder_ctrl模块产生的数字逻辑显示到数码管上；beep_ctrl模块负责根据一个脉冲驱动蜂鸣器“叮”一声。
key_ctrl模块设计思想为：按键信号是由外部机械式按键产生，每次按下或者抬起时，会产生一定的抖动。如果直接对其进行边沿检测就会导致多次触发。故而需要设计按键消抖，进而对消抖之后的波形进行边沿检测。消抖原理为：外部按键信号发生改变后，如果能够持续20ms，没有新的改变，就认为此次改变不是抖动，而是真正的按下，然后进行采样即可。
responder_ctrl模块的设计思想：首先根据主持人复位、起始脉冲和四组抢答脉冲，确定运行的模式。
根据运行的模式，以及显示的规则。
根据状态和外部按键，记录抢到的组号 ；
在空闲状态，显示组号为0；在抢答状态，那个脉冲有效，显示对应的组号；在抢答成功状态，保持抢答成功的组号即可。
在空闲状态中，10ms计时器清零，10ms的记录次数也清零；在抢答状态中，循环计时10ms，并且记录10ms的次数；在抢答成功状态，保持记录10ms的次数。
将记录的10ms的次数，转变为BCD码，输出给数码管的驱动模块。
每次主持人按下抢答按钮（在空闲状态）或者其他四人抢答成功（在抢答状态）时，产生一个蜂鸣器“叮”一声的脉冲。
beep_ctrl模块的设计原理为：蜂鸣器为无源蜂鸣器，需要给一定频率的方波才可以出声音。
// 设计原理：外部输入脉冲，蜂鸣器出声音200ms（正好是“叮”一声）。
// 蜂鸣器出声音准备采用500hz的方波来驱动无源蜂鸣器。
首先设计一个脉冲有效后，记录200ms的时间。
在200ms期间，驱动蜂鸣器产生500hz的方波。
以上即为beep_ctrl模块的设计思想；
七段数码管为普通六位一体的共阳极数码，采用动态驱动的方式，在此不再赘述。
下板后，我们也可以使用按键进行主持人复位、主持人抢答开始、四组抢答，观测运行情况。
空闲状态如下：
抢答状态中，百分秒开始运行。
当有抢答按键按下后，进入抢答成功状态，锁定组号和抢答运行的时间。
主持人再次按下复位按键，回到空闲状态，就可以重复以上过程。
下板后，演示视频（链接）如下：
https://www.bilibili.com/video/BV1vnYFeNEfK/?vd_source=b5405faeab8632f02533bcbfc5e52e55 
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发表于 2024-8-20 18:24:37