摘要摘要: :本设计采用 EDA 技术，通过 FPGA 芯片实现了数字式竞赛抢答器设计，本文采用VHDL 硬件描述语言描述数字式竞赛抢答器设计，完成对电路的功能仿真。数字式竞赛抢答器具有鉴别和锁存第一信号能力，鉴别锁存电路得到信号后，用指示灯显示抢答组别，扬声器发出音响；同时支持对提前抢答和超时答题的组别鸣笛示警，并由组别显示电路显示出犯规组别，以及支持主持人加减计分复位的功能。关键词：关键词：EDA 技术、FPGA 芯片、硬件描述语言、抢答器Abstract:Abstract: This design uses EDA technology, realized by FPGA chip digital design contest Responder, we use VHDL hardware description language to describe digital design contest Responder to complete the function of the circuit simulation. Digital Contest Responder has the ability to identify and latch the first signal, a signal obtained after differential latch circuit with LED display answer constituencies speaker audio; support for early answer overtime and answer constituency warning whistle, group show by show circuit foul constituencies and support for host subtraction scoring reset function. Keywords:Keywords: Electronic Design Automatic technology, Flied Programmable, Gate Array, Hardware Description Language, Responder. 前前 言言随着我市经济的快速增长，人民生活水平不断提高，机动车发展迅猛，满街奔跑的汽车让人民深刻感受现代化便捷生活的同时， FPGA(现场可编程门阵列)和 CPLD（复杂可编程逻辑器件）都是可编程逻辑器件，他们是在 PAL,GAL 等逻辑器件的基础上发展起来的。同以往的 PAL,GAL 相比较 FPGA/CPLD的规模比较大，它可以替代几十甚至几千块通用 IC 芯片。这样的 FPGA/CPLD 上就是一个子系统部件。这种芯片收到世界范围内电子工程设计人员的广泛关注和普遍欢迎。比较典型的就是 Altera 公司和 Xilinx 公司的 CPLD 器件系列和 FPGA 器件系列，他们开发较早，占用了较大的 PLD 市场。FPGA/CPLD 芯片都是特殊的 ASIC 芯片，除了具有 ASIC 的特点外，还具有以下几个优点：随着 VLSI(超大集成电路)工艺的不断提高单一芯片内部可以容纳上百万个晶体管，FPGA/CPLD 芯片的规模也越来越大，其单片逻辑门数已达上百万门，它所实现的功能也越来越强，同时也可以实现系统集成，即片上系统 SOC。FPGA/CPLD 芯片在出厂之前都做过百分之百的测试，不需要设计人员承担芯片风险和费用，设计人员只需在自己的实验室就可以通过相关的软硬件环境来完成芯片的最终功能设计。所以，FPGA/CPLD 的资金投入就少，减少了潜在的风险。目目 录录1 1 EDAEDA 技术发展及介绍技术发展及介绍 .1 11.1 EDA 技术的介绍 .1 1.2 EDA 技术的发展 .12 2 总体设计方案总体设计方案 .2 22.1 设计内容 .2 2.2 设计方案比较 .2 2.3 方案论证及选择 .33 3 系统模块设计系统模块设计 .4 43.1 抢答鉴别模块 .4 3.2 抢答计时模块 .5 3.3 抢答计分模块 .5 3.4 译码显示模块 .6 3.5 犯规报警模块 .74 4 总结总结 .9 94.1 设计小结 .9 4.2 设计收获 .9 4.3 致谢 .95 5 参考文献参考文献 .10106 6 附录附录 .11116.1 附录一 抢答鉴别模块程序 .11 6.2 附录二 抢答计时模块程序 .12 6.3 附录三 抢答计分模块程序 .1511 EDA 技术发展及介绍技术发展及介绍1.1 EDA 技术的介绍技术的介绍EDA 是电子设计自动化（Electronic Design Automation）缩写，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最新成果，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 版图的整个过程的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。 1.2 EDA 技术的发展技术的发展现代电子设计技术的核心已日趋转向基于计算机的电子设计自动化技术，即EDA(Electronic Design Automation)技术。EDA 技术就是依赖功能强大的计算机，在EDA 工具软件平台上，对以硬件描述语言 HDL(Hardware Description Language)为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、布局布线以及逻辑优化和仿真测试，直至实现既定的电子线路系统功能。EDA 技术使得设计者的工作仅限于利用软件的方式，即利用硬件描述语言和 EDA 软件来完成对系统硬件功能的实现，这是电子设计技术的一个巨大进步。EDA 技术在进入 21 世纪后，得到了更大的发展，突出表现在以下几个方面:在 FPGA 上实现 DSP(数字信号处理)应用成为可能，用纯数字逻辑进行 DSP 模块的设计，使得高速 DSP 实现成为现实，并有力地推动了软件无线电技术的实用化和发展。基于FPGA 的 DSP 技术，为高速数字信号处理算法提供了实现途径。嵌入式处理器软核的成熟，使得 SOPC(System On a Programmable Chip)步入大规模应用阶段，在一片 FPGA 上实现一个完备的数字处理系统成为可能。22 总体设计方案总体设计方案2.1 设计内容设计内容设计一个可容纳四组参赛的数字式抢答器，每组设一个按钮供抢答使用。抢答器具有第一信号鉴别和锁存功能，使除第一抢答者外的按钮不起作用；设置一个主持人“复位”按钮，主持人复位后，开始抢答，第一信号鉴别锁存电路得到信号后，用指示灯显示抢答组别，扬声器发出音响，并且具备对提前抢答犯规者报警指示和主持人计分功能（每组开始预置 10 分，由主持人计分，答对一次加 1 分，答错一次减 1 分） 。2.2 设计方案比较设计方案比较EDA 是电子设计自动化（Electronic Design Automation）缩写，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最新成果，进行电子产品的自动设计。 方案一：由单片机 AT89C52 来实现数字式竞赛抢答器的设计，外围电源采用+5V电源供电，时钟由 12MHZ 的晶振产生，通过中央处理器 AT89C52 单片机来完成对按键的扫描识别，判别选手组号