EDA課程設計洗衣機控制器

1、東北石油大學課程設計課 程 EDA技術課程設計題 目洗衣機控制器院 系電子科學學院專業(yè)班級電子信息工程學生姓名學生學號指導教師東北石油大學課程設計任務書課程EDA技術課程設計題目洗衣機控制器專業(yè)電子信息工程2號 主要容、基本要求、主要參考資料等主要容：設計一個洗衣機控制器，要求洗衣機有正轉、反轉、暫停三種狀態(tài)。設定洗衣機的工作時間，要洗衣機在工作時間完成：定時啟動正轉20秒 暫停10秒 反轉20秒 暫停10秒 定時未到回到“正轉20秒暫停10秒 ”，定時到則停止，同時發(fā)出提示音。基本要求：1、設計一個電子定時器，控制洗衣機作如下運轉：定時啟動正轉20秒 暫停10秒 反轉20秒 暫停10秒 定時

2、未到回到“正轉 20秒 暫停10秒 ”，定時到則停止；2、若定時到，則停機發(fā)出音響信號；3、用兩個數(shù)碼管顯示洗滌的預置時間（分鐘數(shù)），按倒計時方式對洗滌過程作計時顯示，直到時間到停機；洗滌過程由“開始”信號開始；4、三只LED丁表示“正轉”、“反轉”、“暫?！比齻€狀態(tài)。主要參考資料：1松著.EDA技術實用教程（第二版）.：科學，2005.2康華光主編.電子技術基礎 模擬部分.：高教，2006.3閻石主編.數(shù)字電子技術基礎.：高教，2003.完成期限 2014.3.7指導教師專業(yè)負責人2014年3月3日、設計思想1 .基本原理洗衣機控制器的設計主要是定時器的設計。由一片F(xiàn)PG街口外圍電路構成了電

3、器控制部分。FPGA®收鍵盤的控制命令，控制洗衣機的進水、排水、水位和 洗衣機的工作狀態(tài)、并控制顯示工作狀態(tài)以及設定直流電機速度、正反轉控制、 制動控制、起停控制和運動狀態(tài)控制。對芯片的編程采用模塊化的VHDL健件描述語言）進行設計，設計分為三層實現(xiàn)，頂層實現(xiàn)整個芯片的功能。頂層和中 間層多數(shù)是由VHDL勺元件例化語句實現(xiàn)。中間層由無刷直流電機控制、運行模 式選擇、洗滌模式選擇、定時器、顯示控制、鍵盤掃描、水位控制以及對直流 電機控制板進行速度設定、正反轉控制、啟停控制等模塊組成，它們分別調用 底層模塊。2 .設計框圖圖1設計框圖用兩位數(shù)碼管預置洗滌時間（分鐘數(shù)），洗滌過程在送入預置

4、時間后開始運轉，洗滌中按倒計時方式對洗滌過程作計時顯示，用LED表示電動機的正、反轉，如果定時時間到，則停機并發(fā)出音響信號。二、設計步驟和調試過程1、模塊設計和相應模塊代碼洗衣機控制器電路主要有五大部分組成，包括：減法計數(shù)器、時序控制電路、預置時間和編碼電路、數(shù)碼管顯示、譯碼器組成。(1)預設時間和編碼電路：本模塊將輸入的四位時間信號編碼成八位二進制數(shù) 輸出到減法計數(shù)器電路。library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity settime is port (load:in std_lo

5、gic;time_input:in std_logic_vector(3 downto 0);time_set:out std_logic_vector(7 downto 0);end settime;architecture settime of settime issignal p1:std_logic_vector(7 downto 0);beginprocess(load)beginif(load'event and 10ad='1')thencase time_input iswhen "0000"=>p1<="000

6、00000"when "0001"=>p1<="00000001"when "0010"=>p1<="00000010"when "0011"=>p1<="00000011"when "0100"=>p1<="00000100"when "0101"=>p1<="00000101"when "0110"=&g

7、t;p1<="00000110"when "0111"=>p1<="00000111"when "1000"=>p1<="00001000"when "1001"=>p1<="00001001"when others=>p1<="00000000"end case;end if;end processtime_set<=p1;end settime;T dM I*«i

8、rWFri |也 I;1slM圖2預設時間和編碼仿真用K1、K2、K3、K4給time_input 輸入一個二進制數(shù) 0111,讓load有效，輸出 time_set 為 00000111。(2)減法計數(shù)器模塊：由于洗衣機有工作時間，必須要一模塊來控制它的工作時間圍，當洗衣機開始工作后，減法計數(shù)器即會實現(xiàn)減數(shù)功能，直到時間減到零，洗衣機便停止工作。當出現(xiàn)系統(tǒng)運行結束信號time_over時，蜂鳴器報警洗衣機工作結束。library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity counter is

9、port(clk,start:in std_logic;time_set:in std_logic_vector(7 downto 0);time_remain:buffer std_logic_vector(7 downto 0);time_over:buffer std_logic);end counter;architecture counter of counter isbeginprocess(clk)variable time_second:integer range 0 to 59 :=59;beginif(clk,event and clk='1')thenif

10、(start='0')thenif(time_remain(7 downto 0)=0)thentime_remain<=time_set;elsetime_remain(7 downto 4)<=time_remain(3 downto 0);time_remain(3 downto 0)<=time_set(3 downto0)；end if;time_second:=59;time_over<='1'elseif(time_over='1')thenif(time_second=0 and time_remain(7

11、 downtothen0)=0)time_over<='0'elseif(time_second=0)thenif(time_remain(3 downto 0)=0)thentime_remain(7 downto 4)<=time_remain(7 downto 4)-1;time_remain(3 downto 0)<="1001"time_second:=59;elsetime_remain(7 downto 4)<=time_remain(7 downto 4);time_remain(3 downto 0)<=tim

12、e_remain(3 downto 0)-1;time_second:=59;end if;elsetime_second:=time_second-1;end if;end if;end if;end if;end if;end process;end counter;圖3減法計數(shù)器模塊源仿真(3)數(shù)碼管顯示模塊：根據(jù)課程設計要求，必須將洗衣機的工作狀態(tài)及工作時間在數(shù)碼管和指示燈上顯示出來，此模塊是用來控制洗衣機的工作狀態(tài)及工作的頻率，并把工作狀態(tài)及工作時間顯示出來。a,b,c,d,e,f,g分別對應數(shù)碼管的七段，minute和second分別位選兩個數(shù)碼管，顯示十位和個位。library

13、ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all; entity showtime isport (time_remain:in std_logic_vector(7 downto 0);clk:in std_logic;minute,second:out std_logic;a,b,c,d,e,f,g:out std_logic);beginarchitecture showtime of showtime issignal temp:std_logic_vector(6 downto 0);signal bcd

14、:std_logic_vector(3 downto 0);signal choose:std_logic;beginprocess(clk)beginif(clk'event and clk='1')thenchoose<=not choose;if(choose='1')thenminute<='0'second<='1'bcd<= time_remain(7 downto 4);elseminute<='1'second<='0'bcd<= t

15、ime_remain(3 downto 0);end if;end if;end process;case bcd iswhen "0000"=>temp<="1111110"when "0001"=>temp<="0110000"when "0010"=>temp<="1101101"when "0011"=>temp<="1111001"when "0100"=&g

16、t;temp<="0110011"when "0101"=>temp<="1011011"when "0110"=>temp<="1011111"when "0111"=>temp<="1110000"when "1000"=>temp<="1111111"when "1001"=>temp<="1111011"

17、when others=>temp<="1111011"end case;a<=temp(6) ; b<=temp(5) ; c<=temp(4) ; d<=temp(3) ; e<=temp(2);f<=temp(1) ; g<=temp(0)end processend showtime圖4數(shù)碼管模塊仿真(4)時序電路模塊：接收運行起止信號，安排電機運行狀態(tài)并編碼輸出library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all; en

18、tity analyse isport (clk,start,time_over:in std_logic;out_1,out_2:out std_logic );end analyse;architecture analyse of analyse isbeginprocess(clk)variable state:std_logic;variable wash_time:integer:=0;variable wait_time:integer:=0;if(clk'event and clk='1')thenif(start='0')thenwash

19、_time:=0;wait_time:=0;state:='0'out_1<='0'out_2<='0'elseif(time_over='1')thenif(wash_time=20)thenif(wait_time=10)thenwash_time:=0;state尸not state;elsewait_time:=wait_time+1;end if;elsewash_time尸wash_time+1;wait_time:=0;end if;end if;if (wash_time=20)thenout_1<

20、;='0'out_2<='0'elseif(state='0')thenout_1<='1'out_2<='0'elseout_1<='0'out_2<='1'end if;end if;end if;end if;end process; end analyse;process(choose)圖5時序電路模塊仿真：(5)譯碼器模塊：接收電機運行狀態(tài)信號，譯碼后實時控制電機的正傳、 反轉和暫停。library ieee;use ieee.std_logi

21、c_1164.all;entity move is port (out_1,out_2:in std_logic;REV,RUN,PAUSE:buffer std_logic );end move;architecture move of move issignal choose:std_logic_vector(1 downto 0);beginchoose(1)<=out_1;choose(0)<=out_2;begincase choose iswhen "00"=>REV<='0'RUN<='0'PAUS

22、E<='1'when "10"=>REV<='0'RUN<='1'PAUSE<='0'when "01"=>REV<='1'RUN<='0'PAUSE<='0'when others=>REV<='0'RUN<='0'PAUSE<='0'end case;REV<=out_2;RUN<=out_1;PAUSE<=not(out_1 or out_2);end process;end move;圖6譯碼器模塊仿真：2、仿真及仿真結果分析當預置號時間，啟動start ,數(shù)碼管顯示預置時間，電機開始以正轉=暫停。反轉=暫停為周期進行循環(huán)，一個周期正好費時一分鐘，一個周期結束，數(shù)碼管顯示減依次循環(huán)，直至數(shù)碼管顯示時間為零，洗衣結束圖7總體仿真3、實驗調試結果電路設計完成以后，按照預定設計，輸入相應數(shù)據(jù)，三只 LED燈按照設定 時間規(guī)律間斷性亮起，數(shù)碼管也顯示輸入時間并