實驗21：智力競賽搶答器

本實驗的任務(wù)是設(shè)計一個智力競賽搶答器，帶復(fù)位和主持人控制功能。

1. 一共4組選手，用開關(guān)k1,k2,k3,k4表示
2. 主持人復(fù)位開始搶答，獲得搶答的選手顯示對應(yīng)led，答題時間超過30秒報警
3. 每位選手初始分數(shù)5分（RESET復(fù)位），主持人控制加分減分按鍵，每次增加或減少1分（最多9分），答題選手分數(shù)顯示在數(shù)碼管

根據(jù)搶答器的功能，采用模塊化設(shè)計，如下

搶答判斷模塊（judge）：根據(jù)開關(guān)的輸入判斷搶答的選手信號，通過輸出的LED顯示搶答選手；內(nèi)部定義block標志信號用來鎖定搶答完成；判斷搶答之后答題超過30秒產(chǎn)生報警信號。
分數(shù)模塊（score）：復(fù)位信號單獨復(fù)位所有選手分數(shù)；加減按鍵消抖后用來增加減少分數(shù)。
顯示模塊（dseg）：當前搶答的選手分數(shù)顯示在數(shù)碼管上。
分頻模塊（divide）：分頻產(chǎn)生計時時鐘信號。

程序清單answer.v

 module answer
 (
 input wire clk,rst,             //時鐘和復(fù)位信號
 input wire k1,k2,k3,k4,         //選手開關(guān)
 input wire reset,add,sub,       //復(fù)位分數(shù)，加分，減分按鍵
 output wire led1,led2,led3,led4,//選手對應(yīng)
 ledoutput wire buzz,               //報警信號
 output wire [8:0] segment_led   //數(shù)碼管信號
 );
 wire clk1h;
 divide #(					//產(chǎn)生1秒時鐘信號
 .WIDTH(24),
 .N(12000000)
 ) u1(.clk(clk),
 .rst_n(rst),
 .clkout(clk1h));judge u2                    //判斷搶答選手，答題超時報警
 (
 .clk(clk1h),					
 .k1(k1),
 .k2(k2),
 .k3(k3),
 .k4(k4),			
 .start(rst),				
 .out1(led1),
 .out2(led2),
 .out3(led3),
 .out4(led4),	
 .buzz(buzz)					
 );
 wire [3:0] score1,score2,score3,score4;
 score u3                      //主持人控制答題選手分數(shù)
 (
 .clk(clk),.rst(rst),
 .add(add),.sub(sub),
 .reset(reset),
 .c1(led1),.c2(led2),.c3(led3),.c4(led4),
 .score1(score1),.score2(score2),.score3(score3),.score4(score4)
 );
 dseg u4                       //數(shù)碼管驅(qū)動顯示答題選手分數(shù)
 (
 .rst(rst),
 .c1(led1),.c2(led2),.c3(led3),.c4(led4),
 .score1(score1),.score2(score2),.score3(score3),.score4(score4),
 .segment_led(segment_led)
 );
 endmodule

頂層文件一共調(diào)用了4個模塊judge.v、score.v、dseg.v、divide.v。所有的子模塊源碼請參考前例實驗的工程文件

1. 打開Lattice Diamond，建立工程。
2. 新建Verilog HDL設(shè)計文件，并鍵入設(shè)計代碼。
3. 根據(jù)邏輯綜合并分配管腳，在本實驗中引腳分配如下：key[1:4] —

    M7,M8,M9,M10;clk       ---       C1;rst      ---       L14      ;     reset     ---       N14;add      ---      M13;sub      ---       M14;buzz      ---      P9;led[1:4]  ---      N13~M11;segment[8:0] ---     A12~C12

   - 構(gòu)建并輸出編程文件，燒寫至FPGA的Flash之中。

4. 觀察輸出結(jié)果。

當程序下載成功時，按下rst復(fù)位，表示搶答開始。由于開發(fā)板上的開關(guān)有限，所以采用四個撥碼開關(guān)分別表示4個搶答選手。當判斷撥碼開關(guān)狀態(tài)后，同時該選手對應(yīng)的led點亮。
按下reset復(fù)位鍵，搶答完成后在數(shù)碼管上顯示選手分數(shù)，可以通過加減分按鍵修改分數(shù)。