用verilog代码实现病房呼叫系统,使用Audio音频模块,设计一个具有优先级的病房呼叫系统。要求:1.用1-5个开关模拟5个病房呼叫输入信号,1号优先级最高;2-5优先级依次降低。2.用一个数码管显示呼叫信号的号码;没有信号呼叫时显示0;有多个信号呼叫时,显示优先级最高的呼叫号(其他呼叫号用指示灯表示)3.呼叫发出5秒的呼叫声4.对低优先级的呼叫进行存储,处理完高优先级的呼叫,再处理低优先级

时间: 2024-03-05 14:49:12 浏览: 223
以下是一个基于 Verilog 的病房呼叫系统的代码实现,符合您的要求: ```verilog module HospitalCallSystem ( input clk, // 时钟信号 input [4:0] sw, // 5个开关输入 output reg [3:0] led,// 4个指示灯输出 output reg [3:0] seg,// 数码管控制信号 output reg [7:0] dac // 音频模块输出 ); // 定义常量 parameter MAX_PRIORITY = 5; // 最大优先级 parameter MAX_CALL_TIME = 5; // 呼叫持续时间 parameter CLK_FREQ = 50000000; // 时钟频率 parameter DAC_FREQ = 1000; // 音频模块输出频率 // 定义状态常量 parameter STATE_IDLE = 2'b00; // 空闲状态 parameter STATE_PROCESSING = 2'b01; // 处理呼叫状态 parameter STATE_STORING = 2'b10; // 存储呼叫状态 // 定义状态寄存器和计数器 reg [1:0] state_reg, state_next; // 状态寄存器和下一状态寄存器 reg [4:0] call_reg, call_next; // 当前呼叫号和下一呼叫号 reg [4:0] call_priority; // 5个呼叫信号的优先级 reg [4:0] call_time; // 5个呼叫信号的持续时间计数器 reg [3:0] call_queue [MAX_PRIORITY:1]; // 存储呼叫队列 reg [3:0] call_queue_size; // 呼叫队列大小计数器 reg [31:0] timer_reg, timer_next;// 定时器计数器 reg [15:0] dac_reg, dac_next; // 音频模块计数器 // 定义模块内部信号线 wire [4:0] call_priority_next; // 下一呼叫信号的优先级 wire [3:0] call_queue_head; // 呼叫队列头 wire [3:0] call_queue_tail; // 呼叫队列尾 // 优先级编码器,将输入的呼叫号转换为优先级 priority_encoder pe ( .in(call_next), .out(call_priority_next) ); // 数码管控制器,根据当前呼叫号控制数码管显示 seven_segment_controller ssc ( .in(call_reg), .out(seg) ); // 音频模块,根据计数器输出声音 audio_module am ( .clk(clk), .freq(DAC_FREQ), .out(dac), .en(dac_reg[15]) ); // 状态机 always @(posedge clk) begin // 状态寄存器更新为下一状态寄存器 state_reg <= state_next; // 当前呼叫号更新为下一呼叫号 call_reg <= call_next; // 定时器计数器更新为下一定时器计数器 timer_reg <= timer_next; // 音频模块计数器更新为下一音频模块计数器 dac_reg <= dac_next; case (state_reg) // 空闲状态 STATE_IDLE: begin // 如果有呼叫信号,跳转到处理呼叫状态 if (call_queue_size > 0) begin state_next <= STATE_PROCESSING; call_next <= call_queue[call_queue_head]; call_priority[call_queue[call_queue_head]] <= 0; end // 没有呼叫信号,呼叫号为 0 else begin state_next <= STATE_IDLE; call_next <= 5'b0; end timer_next <= timer_reg; dac_next <= 16'b0; end // 处理呼叫状态 STATE_PROCESSING: begin // 如果当前呼叫持续时间超过 5 秒,跳转到空闲状态 if (call_time[call_reg] >= MAX_CALL_TIME) begin state_next <= STATE_IDLE; call_next <= 5'b0; call_priority[call_reg] <= 0; end // 如果有更高优先级的呼叫信号,跳转到存储呼叫状态 else if (call_priority_next < call_priority[call_reg]) begin state_next <= STATE_STORING; call_priority[call_reg] <= call_priority_next; call_queue[call_queue_tail] <= call_reg; call_queue_tail <= (call_queue_tail == MAX_PRIORITY) ? 1 : (call_queue_tail + 1); end // 当前呼叫持续时间小于 5 秒,状态继续保持 else begin state_next <= STATE_PROCESSING; call_next <= call_reg; call_priority[call_reg] <= call_priority[call_reg]; end // 定时器计数器减一 timer_next <= timer_reg - 1; // 音频模块计数器减一 dac_next <= dac_reg - 1; end // 存储呼叫状态 STATE_STORING: begin // 如果呼叫队列已满,状态继续保持 if (call_queue_size == MAX_PRIORITY) begin state_next <= STATE_STORING; call_next <= call_reg; call_priority[call_reg] <= call_priority[call_reg]; end // 呼叫队列未满,跳转到空闲状态 else begin state_next <= STATE_IDLE; call_next <= 5'b0; call_priority[call_reg] <= 0; call_queue[call_queue_tail] <= call_reg; call_queue_tail <= (call_queue_tail == MAX_PRIORITY) ? 1 : (call_queue_tail + 1); call_queue_size <= call_queue_size + 1; end timer_next <= timer_reg; dac_next <= 16'b0; end endcase end // 计时器 always @(posedge clk) begin // 定时器计数器更新为下一定时器计数器 timer_reg <= timer_next; // 如果定时器计数器达到一个时钟周期,计数器减一 if (timer_reg == 0) begin timer_next <= CLK_FREQ / MAX_CALL_TIME - 1; call_time <= call_time + 1; end // 否则,计数器继续保持 else begin timer_next <= timer_reg - 1; end end // 优先级队列 always @(posedge clk) begin // 计算呼叫队列头和尾 call_queue_head <= (call_queue_size == 0) ? 0 : call_queue[1]; call_queue_tail <= (call_queue_size == 0) ? 0 : ((call_queue_tail == 1) ? MAX_PRIORITY : (call_queue_tail - 1)); // 如果有呼叫信号,将呼叫信号的优先级设置为当前优先级,并将呼叫持续时间清零 if (sw != 5'b0) begin call_priority[sw] <= MAX_PRIORITY + 1 - sw; call_time[sw] <= 0; // 如果呼叫队列已满,忽略该呼叫信号 if (call_queue_size == MAX_PRIORITY) begin led <= sw; end // 呼叫队列未满,将呼叫信号存入呼叫队列中 else begin call_queue[call_queue_tail] <= sw; call_queue_tail <= (call_queue_tail == MAX_PRIORITY) ? 1 : (call_queue_tail + 1); call_queue_size <= call_queue_size + 1; led <= 4'b1111 ^ (1 << (sw - 1)); end end // 没有呼叫信号,呼叫号为 0,指示灯全部关闭 else begin call_priority <= 5'b0; call_time <= 5'b0; call_queue_size <= 0; led <= 4'b1111; end // 根据呼叫队列的大小,计算数码管的显示值 case (call_queue_size) 0: seg <= 4'h0; 1: seg <= call_queue[call_queue_head]; 2: seg <= (call_priority[call_queue[call_queue_head]] > call_priority[call_queue[call_queue_tail]]) ? call_queue[call_queue_head] : call_queue[call_queue_tail]; 3: seg <= (call_priority[call_queue[call_queue_head]] > call_priority[call_queue[call_queue_tail]]) ? call_queue[call_queue_head] : ((call_priority[call_queue[call_queue_tail]] > call_priority[call_queue[(call_queue_tail == 1) ? MAX_PRIORITY : (call_queue_tail - 1)]]) ? call_queue[call_queue_tail] : call_queue[(call_queue_tail == 1) ? MAX_PRIORITY : (call_queue_tail - 1)]); 4: seg <= (call_priority[call_queue[call_queue_head]] > call_priority[call_queue[call_queue_tail]]) ? call_queue[call_queue_head] : ((call_priority[call_queue[(call_queue_tail == 1) ? MAX_PRIORITY : (call_queue_tail - 1)]] > call_priority[call_queue[(call_queue_tail == 1) ? MAX_PRIORITY : (call_queue_tail - 2)]]) ? call_queue[(call_queue_tail == 1) ? MAX_PRIORITY : (call_queue_tail - 1)] : ((call_priority[call_queue[(call_queue_tail == 1) ? MAX_PRIORITY : (call_queue_tail - 2)]] > call_priority[call_queue[(call_queue_tail == 2) ? MAX_PRIORITY : (call_queue_tail - 2)]]) ? call_queue[(call_queue_tail == 1) ? MAX_PRIORITY : (call_queue_tail - 2)] : call_queue[(call_queue_tail == 1) ? MAX_PRIORITY : (call_queue_tail - 3)]))); 5: seg <= (call_priority[call_queue[call_queue_head]] > call_priority[call_queue[call_queue_tail]]) ? call_queue[call_queue_head] : ((call_priority[call_queue[(call_queue_tail == 1) ? MAX_PRIORITY : (call_queue_tail - 1)]] > call_priority[call_queue[(call_queue_tail == 1) ? MAX_PRIORITY : (call_queue_tail - 2)]]) ? call_queue[(call_queue_tail == 1) ? MAX_PRIORITY : (call_queue_tail - 1)] : ((call_priority[call_queue[(call_queue_tail == 1) ? MAX_PRIORITY : (call_queue_tail - 2)]] > call_priority[call_queue[(call_queue_tail == 2) ? MAX_PRIORITY : (call_queue_tail - 2)]]) ? call_queue[(call_queue_tail == 1) ? MAX_PRIORITY : (call_queue_tail - 2)] : ((call_priority[call_queue[(call_queue_tail == 1) ? MAX_PRIORITY : (call_queue_tail - 3)]] > call_priority[call_queue[(call_queue_tail == 3) ? MAX_PRIORITY : (call_queue_tail - 2)]]) ? call_queue[(call_queue_tail == 1) ? MAX_PRIORITY : (call_queue_tail - 3)] : call_queue[(call_queue_tail == 1) ? MAX_PRIORITY : (call_queue_tail - 4)])))); endcase end endmodule ``` 上述代码中包含了状态机、优先级编码器、计时器、音频模
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