基于FPGA的智能竞赛抢答器设计与实现

本篇文章主要介绍了基于Field-Programmable Gate Array (FPGA) 的抢答器设计，针对智力竞赛等场合的需求，设计了一款具有4组参赛者（每组3人）的抢答计时器。FPGA的选择是因为它能提供高效的时序控制和丰富的I/O资源，使得设计更加灵活且易于扩展至更多组。 设计的核心功能包括： 1. 抢答鉴别与锁存：设计中有专门的抢答鉴别模块，当主持人发出抢答指令后，如果某一组参赛者率先按下抢答按钮，该模块会鉴别信号并锁定这一组别的抢答状态，防止其他组干扰。 2. 计时控制：计时功能采用倒计时模式，时间限制为100秒，一旦达到限时，系统会发出警报。抢答开始时，数码管显示剩余时间，直到计时结束。 3. 多组输入处理：系统采用9个按钮，分别对应3个参赛组的3名成员，主持人控制抢答的开始和结束。每个组都有自己的计分规则，正确抢答加分，违规则扣分。 4. 优先锁存与显示：抢答后，系统会锁存当前抢答的组号并在数码管显示，同时用绿色LED指示抢答情况。若出现违规，会有蜂鸣器报警。抢答优先级遵循先到先得的原则。 5. 状态指示：抢答有效时，数码管显示特定标识，违规则显示特定错误代码。无人抢答或超时时，恢复到等待状态。 6. 硬件组成：整个系统由抢答鉴别模块、锁存器模块、转换模块、倒计时模块、片选信号产生模块、3选1模块、显示译码模块以及必要的门电路构成，形成清晰的系统架构。 通过FPGA技术，这个设计既实现了精确的抢答控制，又确保了系统的稳定性和可扩展性。该抢答器不仅适用于各类竞赛活动，而且具有一定的通用性，可根据实际需求进行调整。这份设计文件包含顶层原理图和底层的VHDL源程序，为实际硬件实施提供了详尽的技术支持。