实验21：智力竞赛抢答器

• （1）熟悉和掌握FPGA开发流程和Lattice Diamond软件使用方法；
• （2）通过实验理解和掌握抢答器原理；
• （3）学习用Verilog HDL描述方法描述抢答器。

本实验的任务是设计一个智力竞赛抢答器，带复位和主持人控制功能。

1. 一共4组选手，用开关k1,k2,k3,k4表示
2. 主持人复位开始抢答，获得抢答的选手显示对应led，答题时间超过30秒报警
3. 每位选手初始分数5分（RESET复位），主持人控制加分减分按键，每次增加或减少1分（最多9分），答题选手分数显示在数码管

根据抢答器的功能，采用模块化设计，如下

抢答判断模块（judge）：根据开关的输入判断抢答的选手信号，通过输出的LED显示抢答选手；内部定义block标志信号用来锁定抢答完成；判断抢答之后答题超过30秒产生报警信号。
分数模块（score）：复位信号单独复位所有选手分数；加减按键消抖后用来增加减少分数。
显示模块（dseg）：当前抢答的选手分数显示在数码管上。
分频模块（divide）：分频产生计时时钟信号。

程序清单answer.v

 module answer
 (
 input wire clk,rst,             //时钟和复位信号
 input wire k1,k2,k3,k4,         //选手开关
 input wire reset,add,sub,       //复位分数，加分，减分按键
 output wire led1,led2,led3,led4,//选手对应
 ledoutput wire buzz,               //报警信号
 output wire [8:0] segment_led   //数码管信号
 );
 wire clk1h;
 divide #(					//产生1秒时钟信号
 .WIDTH(24),
 .N(12000000)
 ) u1(.clk(clk),
 .rst_n(rst),
 .clkout(clk1h));judge u2                    //判断抢答选手，答题超时报警
 (
 .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                      //主持人控制答题选手分数
 (
 .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                       //数码管驱动显示答题选手分数
 (
 .rst(rst),
 .c1(led1),.c2(led2),.c3(led3),.c4(led4),
 .score1(score1),.score2(score2),.score3(score3),.score4(score4),
 .segment_led(segment_led)
 );
 endmodule

顶层文件一共调用了4个模块judge.v、score.v、dseg.v、divide.v。所有的子模块源码请参考前例实验的工程文件

1. 打开Lattice Diamond，建立工程。
2. 新建Verilog HDL设计文件，并键入设计代码。
3. 根据逻辑综合并分配管脚，在本实验中引脚分配如下：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

   - 构建并输出编程文件，烧写至FPGA的Flash之中。

4. 观察输出结果。

当程序下载成功时，按下rst复位，表示抢答开始。由于开发板上的开关有限，所以采用四个拨码开关分别表示4个抢答选手。当判断拨码开关状态后，同时该选手对应的led点亮。
按下reset复位键，抢答完成后在数码管上显示选手分数，可以通过加减分按键修改分数。