FPGA实现八位数字抢答器设计

一. 设计要求

八位数字抢答器设计要求：

1. 抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 ~ S7表示。

2. 设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。

3. 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

4. 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如,30秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。

5. 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。

6. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00

二. 程序分析

程序使用到的硬件有: 按键，数码管，蜂鸣器，三个硬件的驱动模块可以提前写好(gzh中都已给出相应的教程)，编写完成后，就是按照要求编写逻辑代码，最简单的方法是使用状态机进行控制。

按键一共需要使用到10个 ：8个用于抢答，2个用于控制

数码管一共需要使用到3个: 2个用于显示倒计时，1个用于显示选手编号

三. 数码管驱动程序修改

之前编写的驱动程序是四个数码管显示，需要将其修改为三个数码管显示，修改如下，将sel位宽修改为3，并将数码管4上显示的数据删除，

然后将动态扫描代码修改为如下

就将数码管驱动需要修改的部分修改完成啦

其他模块均不需要修改。

四. 代码编写

首先，需要确定各个状态是怎么样的，每个状态之间是如何跳转的。本次设计的状态如下

1. 空闲态 : 此时抢答器处于空闲的状态，当主持人按下开始按键后，进入到激活态
2. 激活态: 此时选手可以进行抢答，抢答成功后，进入有效态，否则倒计时为0时，进入到无效态
3. 有效态: 倒计时停止，数码管上显示抢答选手的编号。主持人按下清除按键进入到空闲态
4. 无效态: 倒计时保持为0，主持人按下清除按键进入到空闲态

对应代码如下

always@(*)
begin
	case(state)
	S_IDLE:
		if( begin_key == 1'b1)				//开始抢答
			next_state <= S_ACTIVE;
		else
			next_state <= S_IDLE;
	S_ACTIVE:
		if( sec_ack == 1'b1 )				//时间结束无效抢答
			next_state <= S_UnValue;
		else if( player_keys != 8'hff)   //有效抢答
			next_state <= S_Value;
		else
			next_state <= S_ACTIVE;
	S_UnValue:
		if( clear_key == 1'b1 )				//抢答结束清除
			next_state <= S_IDLE;
		else
			next_state <= S_UnValue;
	S_Value:
		if( clear_key == 1'b1 )			//抢答结束清除
			next_state <= S_IDLE;
		else
			next_state <= S_Value;
	default: next_state  <= S_IDLE;
	endcase
end

选手编号统计，当按键按下的时候，寄存当前选手的编号，并且状态转移，再次按下时，无效

always@(posedge sys_clk)
begin
	if( player_keys == 8'b1111_1110 && state == S_ACTIVE)
		player_numb <= 'd1;
	else if(player_keys == 8'b1111_1101 && state == S_ACTIVE )
		player_numb <= 'd2;
	else if(player_keys == 8'b1111_1011 && state == S_ACTIVE )
		player_numb <= 'd3;
	else if(player_keys == 8'b1111_0111 && state == S_ACTIVE )
		player_numb <= 'd4;
	else if(player_keys == 8'b1110_111 && state == S_ACTIVE )
		player_numb <= 'd5;
	else if(player_keys == 8'b1101_111 && state == S_ACTIVE )
		player_numb <= 'd6;
	else if(player_keys == 8'b1011_111 && state == S_ACTIVE )
		player_numb <= 'd7;
	else if(player_keys == 8'b0111_111 && state == S_ACTIVE )
		player_numb <= 'd8;
	else if( clear_key == 1'b1 )
		player_numb <= 'd0;
	else
		player_numb <= player_numb;
end

这样核心代码就编写完成了。

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