用 Vivado软件设计一个带票数统计的三人投票表决器(2人或2人以上同意表决通过)，用发光二极管表示通过与否和票数。并编写Verilog HDL三人投票表决和票数统计模块。要求如下: (1)采用自顶向下的电路设计方法，创建各电路功能模块: ①3人投票表决模块一vote.v;②投票统计计数模块一adder.v③七段显示译码模块一 decoder-7.v (2)用波形仿真方式(功能仿真和时序仿真)验证顶层模块的逻辑功能和时序功能; (3)在Vivado下完成电路进行引脚分配与下板测试。

<think>嗯，用户的问题是关于使用Vivado设计三人投票表决器，并实现Verilog HDL模块，进行功能仿真、时序仿真，完成引脚分配和硬件测试。首先，我需要理解用户的需求。用户提到了三个模块：vote.v、adder.v、decoder-7.v，以及自顶向下的设计方法。这可能意味着用户希望将整个系统分解成这三个模块，然后通过顶层模块将它们连接起来。 首先，我得回忆一下三人投票表决器的基本原理。三人表决器通常是当有两个或三个同意时，输出通过，即多数决。不过根据用户提供的引用中的第7题，当三人或三人以上同意时通过，所以需要三个输入，当其中至少两个为1时输出1。不过用户的问题可能更复杂，涉及到加法器和7段译码器，这可能意味着需要将投票结果转换为十进制显示，或者显示某种状态。 接下来，用户提到的模块包括vote.v，可能负责表决逻辑；adder.v，可能用于计算同意的数量；decoder-7.v则是7段译码器，用于驱动数码管显示结果。自顶向下的设计方法意味着需要先设计顶层模块，然后逐步细化各个子模块。 然后需要考虑每个模块的具体实现。例如，vote.v可能接收三个输入，然后输出是否通过。但用户提到adder.v，所以可能表决器内部需要计算同意的数量，然后判断是否大于等于2。例如，加法器将三个输入相加，得到的结果如果大于等于2，则输出1。但加法器通常用于加法运算，这里可能用来统计1的数量，然后比较是否超过阈值。 decoder-7.v的作用可能是将表决结果转换为7段数码管的显示信号，比如显示通过（比如显示“P”）或不通过（显示“F”），或者直接显示同意的人数，比如0、1、2、3，但通常表决器可能只需要显示是否通过，所以可能只需要两位数码管中的一个，或者用单个LED表示。但根据用户提供的引用中的第16题，设计7段显示译码器显示十六进制数，可能用户希望将表决结果用数码管显示，比如同意的人数。 不过具体如何连接这些模块需要进一步分析。顶层模块可能将三个输入信号传入vote模块，vote模块内部使用加法器统计同意数量，然后通过比较器判断是否通过，再通过7段译码器显示结果。或者，adder.v可能用于计算同意人数，然后vote模块根据结果输出是否通过，同时decoder-7将同意人数转换为数码管显示。 需要确认每个模块的功能。例如，vote.v可能作为顶层模块，调用adder计算同意数量，然后判断是否>=2，输出结果，同时将数量传递给decoder-7显示。或者，adder.v可能只是简单的加法，而vote模块处理比较逻辑，然后decoder-7显示是否通过的状态。 另外，用户提到了功能仿真和时序仿真，以及引脚分配和下板测试。这部分需要指导用户如何在Vivado中创建项目，添加源文件，编写测试台进行仿真，然后配置引脚约束，生成比特流，下载到开发板验证。 可能还需要考虑硬件连接，比如输入使用开关，输出使用LED或数码管。例如，三个开关作为输入，一个LED显示表决结果，数码管显示同意人数。但具体硬件配置取决于用户使用的开发板型号，所以引脚分配部分需要用户根据自己的板子调整。 在编写Verilog代码时，需要注意模块的接口。例如，vote模块可能有三个输入，一个输出表示是否通过，而adder模块将三个输入相加，输出两位的结果，然后decoder-7将两位的数值转换为7段信号。或者，adder的输出直接传递给decoder-7显示同意人数，而vote模块输出是否通过。 可能用户的设计思路是：顶层模块实例化vote、adder、decoder-7，其中vote使用adder的结果来决定输出，同时decoder-7显示同意的人数。例如，当三个输入A、B、C中，有至少两个为1时，表决通过，同时数码管显示实际的同意数量（0到3）。 接下来需要详细写出各个模块的代码。例如，adder.v可能是一个3位输入的加法器，计算1的个数，输出两位的二进制数。vote.v则判断这个两位的数是否大于等于2，输出通过信号。decoder-7.v将两位的数值转换为对应的7段显示码，比如0显示为0，1显示为1，等等。 然后，在顶层模块中，将三个输入连接到vote和adder，vote的输出连接到LED，adder的输出连接到decoder-7，再连接到数码管的段选引脚。同时可能需要处理数码管的位选信号，如果使用多个数码管的话，但通常可能只需要一个数码管显示数字，所以位选可能固定。 在仿真部分，需要编写测试台，模拟不同的输入组合，检查输出是否正确。例如，输入000、001、010、011等，观察表决结果和数码管显示是否正确。 引脚分配部分需要根据开发板的原理图，将输入分配到开关，输出中的表决结果分配到LED，数码管段选信号分配到对应的引脚。例如，如果使用Basys3开发板，三个输入可能分配到SW0、SW1、SW2，表决结果输出到LED0，数码管段选信号连接到对应的AN和SEG引脚。 最后，下板测试需要生成比特流文件，下载到开发板，通过拨动开关观察LED和数码管显示是否符合预期。 可能还需要注意时序问题，比如组合逻辑的延迟，是否需要在时序仿真中考虑。此外，7段译码器可能需要考虑共阳极或共阴极的配置，正确输出段选信号。 总结来说，步骤包括：设计各个模块的Verilog代码，编写顶层模块，进行仿真测试，分配引脚，生成比特流，下载测试。需要确保每个模块的功能正确，接口连接正确，仿真结果符合预期，硬件连接正确。</think>### Vivado三人投票表决器设计教程 #### 一、模块设计（自顶向下方法） 1. **顶层模块（vote_top.v）** 整合三个子模块，输入3位投票信号，输出表决结果和数码管显示： ```verilog module vote_top( input [2:0] voter, output pass, output [6:0] seg ); wire [1:0] sum; adder u1 (.voter(voter), .sum(sum)); vote u2 (.sum(sum), .pass(pass)); decoder_7 u3 (.num(sum), .seg(seg)); endmodule ``` 2. **加法器模块（adder.v）** 统计同意票数： ```verilog module adder( input [2:0] voter, output reg [1:0] sum ); always @(*) begin sum = voter[0] + voter[1] + voter[2]; end endmodule ``` 3. **表决逻辑模块（vote.v）** 判断是否通过（≥2票同意）： ```verilog module vote( input [1:0] sum, output pass ); assign pass = (sum >= 2'd2); endmodule ``` 4. **7段译码器（decoder_7.v）** 显示同意票数（0-3）[^1]： ```verilog module decoder_7( input [1:0] num, output reg [6:0] seg ); always @(*) begin case(num) 2'd0: seg = 7'b1000000; // 0 2'd1: seg = 7'b1111001; // 1 2'd2: seg = 7'b0100100; // 2 2'd3: seg = 7'b0110000; // 3 default: seg = 7'b1111111; endcase end endmodule ``` #### 二、仿真验证 1. **功能仿真（tb_vote.v）** 测试所有输入组合： ```verilog module tb_vote; reg [2:0] voter; wire pass; wire [6:0] seg; vote_top uut (.voter(voter), .pass(pass), .seg(seg)); initial begin voter = 3'b000; #10; voter = 3'b001; #10; voter = 3'b010; #10; // 补充所有8种组合 $stop; end endmodule ``` *预期结果：当输入包含≥2个1时，pass=1，seg显示对应数字* 2. **时序仿真** 在Vivado中生成时序仿真波形，观察信号建立/保持时间是否符合要求。 #### 三、引脚分配（以Basys3为例） 1. 输入分配： ``` set_property PACKAGE_PIN V17 [get_ports {voter[0]}] set_property PACKAGE_PIN V16 [get_ports {voter[1]}] set_property PACKAGE_PIN W16 [get_ports {voter[2]}] ``` 2. 输出分配： ``` set_property PACKAGE_PIN U16 [get_ports pass] set_property PACKAGE_PIN W7 [get_ports {seg[0]}] // 补充所有seg引脚定义 ``` #### 四、下板测试步骤 1. 生成比特流文件 2. 连接开发板并烧录 3. 拨动SW0-SW2模拟投票 4. 观察LED0（pass信号）和数码管显示