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文檔簡介
叮叮小文庫摘 要智能馬桶是基于常用家庭坐便器進一步發(fā)展的結果。社會的發(fā)展導致人們的生活水平不斷提高,因此在平時的生活中,健康、舒適以及智能化的生活方式成為越來越多人的追求。智能馬桶相對于常用家用坐便器增加了更多的功能,手動調節(jié)座圈溫度,洗凈、烘干功能,除臭功能,除了這些常用功能,還增加了紅外傳感器、壓力傳感器啟動馬桶開始執(zhí)行各項功能以及夜燈工作模式,除此之外智能馬桶能有效殺死各種傳染性疾病的病毒、細菌、真菌或寄生蟲,預防細菌感染、痔瘡、便秘等問題上有很大的優(yōu)勢。其在常用家庭坐便器的基礎之上,添加了便捷、舒適、健康、環(huán)保、智能化的元素。本文以FPGA技術為核心,配合外圍傳感器及實現各種功能的電路實現智能馬桶的諸多功能。對座圈溫度調節(jié),水溫調節(jié),洗凈,烘干,除臭,沖洗這些功能進行調試、仿真及實現。關鍵字:智能馬桶,FPGA控制,傳感器- 目 錄摘 要.I目 錄II1 任務描述11.1任務要求12 智能馬桶簡介22.1 課題研究背景.22.2智能馬桶發(fā)展現狀.22.3 智能馬桶的特點.23 方案設計33.1 總體框圖.33.2 功能模塊分述.44 硬件電路設計44.1 溫度控制模塊.44.2 除臭及沖水電路.64.3 電機控制電路.64.4 控制部分輸入信號.74.4.1 壓力傳感電路.7 4.4.2紅外傳感電路.84.5 夜燈模式電路設計.85 FPGA控制系統(tǒng)95.1 溫度控制部分.9 5.1.1溫度控制工作原理.9 5.1.2溫度控制部分程序、波形及RTL圖.95.2 臀部洗凈沖水電機控制.11 5.2.1工作原理簡析.11 5.2.2臀部洗凈沖水電機程序、波形及RTL圖.115.3 沖洗電機控制.165.3.1 沖洗電機程序、波形及RTL圖.165.4智能馬桶狀態(tài)機.19 5.4.1智能馬桶工作狀態(tài)描述.19 5.4.2工作狀態(tài)程序、波形及RTL圖.19小 結22致 謝23參考文獻24-叮叮小文庫1 任務描述1.1任務要求 一:操作面板座便器本體操作面板共有 7 個按鍵分別為電源、停止、臀部洗凈、女用洗凈、烘干、照明、按摩。二:功能的操作1、按下“臀部洗凈”或遙控器“臀部洗凈”按鍵,臀部洗凈噴嘴將噴射前后往返移動一分鐘后自動停止噴射。再按一次“臀部洗凈”或按遙控器“臀部洗凈”按鍵,將再次重復此功能。2、按遙操作面板上“座溫調節(jié)”按鍵可調節(jié)座圈溫度。座圈溫度可設定為座圈不加熱、約34攝氏度、約37攝氏度、約40攝氏度。3、按遙操作面板上“水溫調節(jié)”按鍵可調節(jié)水箱當中水的溫度。水溫度可設定為水溫不加熱、約342攝氏度、約372攝氏度、約402攝氏度。4、按遙操作面板上“風溫調節(jié)”按鍵可調節(jié)風的溫度。暖風溫度可設 定為暖風不加熱、約45攝氏度、約55攝氏度、約65攝氏度。5、人體入座3秒后,除臭功能運轉,開始除臭工作人體離座后30秒除臭停止。6、夜燈的使用在有紅外感應前提下,外界光照強度減弱,夜燈開啟;紅外感應消失后,夜燈隨即熄滅。三:設計要求: (1) 外圍電路必須 protel99 或相關電路畫圖軟件,不能用word和非電路設計軟件畫。FPGA芯片內部電路必須有整體和單元的綜合電路,和對應波形及其詳細說明。(2)課程報告字數要求 3000 字以上。2 智能馬桶簡介2.1課題研究背景馬桶是人們生活中必不可少的家用器具。智能馬桶是馬桶的升級版,隨著人們對生活舒適度的更高追求,馬桶的功能也越來越多,越來越高科技。智能馬桶蓋起源于美國,用于醫(yī)療和老年保健,最初設置有溫水洗凈功能。后經日本衛(wèi)浴公司TOTO引進并進行改良,于80年代推出全新產品“衛(wèi)洗麗”,加入了集便蓋加熱、溫水洗凈、暖風干燥、殺菌等多種功能。成為智能馬桶發(fā)展的第一個里程碑。2.2 智能馬桶發(fā)展現狀智能馬桶起源于日本,現流行于日本和韓國,日本72%的普及率和韓國45%的普及率成為智能馬桶全球最大消費國、技術產品出口國,中國自1998年首次生產只能便器以來,國內定位目標消費人群幾乎是高收入人群。近年來智能馬桶已慢慢走進尋常百姓家。智能座便器屬于更新?lián)Q代的革命性產品,迎合了未來人性化的衛(wèi)浴發(fā)展趨勢,智能座便器是以微電腦數字處理系統(tǒng)、納米材料、激光或熱合等成熟的高科技含量為技術手段,達到和實現傳統(tǒng)的沖水式坐使器、簡易式便槽根本無法解決的污染與環(huán)保相矛盾的問題。從而不僅從技術上和方式上乃至村料上都是新突破與改革。目前市面上智能馬桶的功能大體有如下一些:集溫水洗凈、按摩、暖圈、夜光等多項功能于一身,提供更佳的潔身功效和舒適的清洗體驗。雙噴嘴設計,提供臀部清潔與女性清潔,清洗到位。獨特脈沖沖洗模式,SPA 按摩功效。座圈及上蓋使用抗菌材質,減少交叉感染,健康選擇。座便圈及水溫皆可加熱,三檔溫度選擇,舒適享受。水流強度3級可調,滿足不同需求。靜音緩降蓋板,安靜、安全。暖風烘干,無需用紙,使用更加方便舒適。抽風及臭氧雙重除臭,快速清除異味。節(jié)電模式選擇,省電更環(huán)保。光感啟動藍色夜光功能,方便夜間使用。2.3 智能馬桶的特點1、全輕觸式按鍵設計采用全輕觸式按鍵設計,使用過程更方便,清潔更徹底,污漬不留痕。2、噴頭自潔使用前后噴頭都會自我清潔,保持干凈衛(wèi)生。3、二個噴頭臀部清洗用(后部)和女性專用(前部清洗)2個噴頭,根據不同用途達到清洗干凈的效果。4、靜音緩閉功能放手后便座、便蓋自動緩慢地關上,緩慢閉合才噪音。 5、智能節(jié)電具有智能學習記憶功能,可根據使用者的日常生活習慣,自動預先對水溫和便座加熱,且用后自動停止加熱,達到節(jié)能效果。6、座式感應在沒有感應到人坐上之前,沖洗開關都不會啟動,不必擔心錯按開關造成的尷尬,非常人性化。 7、抗菌便座直接接觸肌膚的便座部分采用抗菌材料。3 方案設計3.1 總體框圖FPGA控制系統(tǒng)溫度傳感紅外傳感按鍵輸入座溫加熱水溫加熱熱風烘干洗凈沖洗除臭壓力傳感溫度傳感圖3.1 系統(tǒng)框圖3.2 功能模塊分述FPGA控制溫度傳感加熱電路 圖3.2 溫度控制模塊智能馬桶要求實現的功能中有座圈溫度調節(jié),水溫調節(jié)及暖風烘干。此三項功能都需溫度調節(jié)及加熱設計。溫度傳感器能感受外界溫度并將感受到的非電量轉化成電量輸出,因此可通過溫度傳感器感受溫度,將所需溫度傳給FPGA控制系統(tǒng),由其將輸入數據進行處理分析后傳出指令使加熱電路進行相應操作。電機PWM波形發(fā)生器 圖3.3電機工作模塊PWM是通過控制固定電壓的直流電源開關頻率,從而改變負載兩端的電壓,進而達到控制要求的一種電壓調整方法。PWM可以應用在許多方面,如電機調速、溫度控制、壓力控制等。在PWM驅動控制的調整系統(tǒng)中,按一個固定的頻率來接通和斷開電源,并根據需要改變一個周期內“接通”和“斷開”時間的長短。通過改變直流電機電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小,從而控制電動機的轉速。因此,PWM又被稱為“開關 驅動裝置”。本設計用電機來驅動電磁閥工作,電磁閥控制智能馬桶的洗凈和沖洗功能。4 硬件電路設計4.1 溫度控制模塊pt100是鉑熱電阻,它的阻值會隨著溫度的變化而改變。PT后的100即表示它在0時阻值為100歐姆,在100時它的阻值約為138.5歐姆。它的工作原理:當PT100在0攝氏度的時候他的阻值為100歐姆,它的阻值會隨著溫度上升而成近似勻速的增長。電橋不平衡時輸出兩點間產生電壓差,經過兩個電壓跟隨器穩(wěn)定輸出后送入差分式運算放大器進行一倍放大。溫度傳感器PT100在外界溫度不是1度時,電橋輸出電壓差為3T/100(T為傳感器感受到的外界溫度),經過電壓跟隨器及差分運放處理后輸出電壓為3T/100v。電路輸出電壓送入A/D轉換器處理,將模擬電壓量轉換為數字量輸出,送入FPGA芯片。 圖4.1傳感器測溫電路圖示電路圖是用雙向可控硅控制的電路。圖中的光耦MOC3041是用來隔離可控硅上的交流高壓和直流低壓控制信號的。其輸出用來觸發(fā)雙向可控硅BTA12.MOC3041是一個6引腳的芯片,它的輸入電流為60Ma,電阻R1用來限制輸入電流;控制信號為從FPGA芯片輸出的高電平信號,經過反向器后使MOC3041內部的LED燈點亮,光控可控硅同時導通,繼而給雙極性可控硅BTA12一個觸發(fā)電壓,BTA12導通,電阻絲通電,加熱電路開始工作。因為功率放大電路的輸出不能是一個簡單的開關量,故輸入電爐的加熱功率是連續(xù)可調的;另一方面雙極性可控硅能保證電阻絲在交流電壓源的正負半周均工作,增大電源的利用率,而且可控硅工作在過零觸發(fā)狀態(tài),提高了設備的功率因數,也減輕了對電網的干擾。圖4.2加熱電路4.2 除臭及沖水電路 圖4.3除臭電路FQ-050是一個一體化的臭氧發(fā)生器。其一體化整合了臭氧發(fā)生電路和超微型臭氧發(fā)生管、直流微型氣泵 ,內置的超微型臭氧發(fā)生管 。是除臭應用的最佳選擇。 圖4.4電磁閥電路以上兩個電路原理相同。由FPGA控制芯片輸出一個高電平信號后,兩個三極管相繼導通,繼而臭氧發(fā)生器及電磁閥開始工作。4.3 電機控制電路電機控制電路主要由兩兩對角的四個三極管導通與否控制電機的正反轉,接受控制部分信號后,四個三極管中相對角的兩個三極管導通,另兩個對角三極管截止,此狀態(tài)周而復始循環(huán),電機進入正轉反轉交替執(zhí)行的模式中。由PWM1,PWM2兩個節(jié)點輸入FPGA控制芯片輸出的PWM波形與正反轉信號的配合,電機進入正轉或反轉模式。若PWM1=1,PWM2=0,則Q4導通Q1截止,即Q4集電極變低電平Q1集電極變高電平,繼而Q3、Q6導通Q5、Q2截止,電機進入正轉模式;若PWM1、PWM2是相反的狀態(tài),即可推出Q5、Q2導通Q3、Q6截止,即電機進入反轉模式。 圖4.5 電機控制電路4.4 控制部分輸入信號4.4.1壓力傳感電路 圖4.6壓力傳感電路如圖所示為壓阻式壓力傳感器,壓阻式壓力傳感器是利用單晶硅的壓阻效應制成的器件,也就是在單晶硅的基片或硅杯上用擴散工藝、離子注入工藝或濺射工藝制成一定形狀的應變元件,當壓力傳感器受到壓力時,傳感器中的應變元件的電阻發(fā)生變化,從而輸出相應的電壓變化。如圖示A1、A2構成同相比例運算電路,它們的同相端連接硅壓阻式傳感器的輸出端,A3組成一個差分比例運算電路,它將雙端輸入信號變?yōu)閱味溯敵龅妮敵鲭娐罚珹4組成的電壓跟隨器用作零壓力調整,在輸入壓力為零時,調整RP2可使輸出為零。電容C1在這里通過自身的充放電使電路更穩(wěn)定。因此,這個壓力傳感器應用電路可以通過感知壓力的變化而輸出一個相應的電壓信號,實現了將壓力參數轉變成電信號輸出的功能。4.4.2紅外傳感器電路 圖4.7 反射式紅外傳感輸入反射式壓力傳感器內部由一個高發(fā)射功率紅外發(fā)光二極管和一個高靈敏度紅外接收管組成,它能自行發(fā)出紅外光,受到外界障礙物的反射接收管的電阻會發(fā)生變化,在電路上一般以電壓的變化形式體現出來,一旦接收管接收到信號,輸出端將輸出低電平,通過調節(jié)滑動變阻器R4可以調節(jié)紅外對管的靈敏度,當紅外對管檢測到白線或黑線卻不能送出信號時,可以調節(jié)R4來增大其靈敏度。4.5 夜燈模式電路設計紅外傳感輸入經一個非門后給三極管Q1發(fā)射極一個高電平信號,當外界光照強度下降時,光敏電阻R1的阻值急劇增大,導致三極管Q2基極電壓變?yōu)榈碗娖胶蠼刂?,三極管Q3導通且集電極變成低電平,及Q1基極變?yōu)榈碗娖?,于是三極管Q1導通。Q1導通后給雙極性可控硅一個觸發(fā)電平,可控硅導通,點燈被點亮開始工作。 圖4.8夜燈模式電路5 FPGA控制系統(tǒng)5.1溫度控制部分5.1.1 溫度控制工作原理簡析溫度傳感器感應到外界溫度后將非電量轉化為電流量輸出,通過以運算放大器為核心的電路處理后變?yōu)殡妷毫枯敵?,此模擬電壓量須輸入A/D轉換器件ADC0809轉換為數字量輸出,轉換后的數字量送入FPGA芯片與人為設定的基準溫度進行比較,低于基準溫度則給加熱電路一個加熱信號,等于或高于則停止加熱。5.1.2 溫度控制部分程序,波形及RTL圖VHDL程序如下:LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITY JIARE IS PORT(ADdata: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); -ADC0809轉換輸入數據; J_R: IN STD_LOGIC; -按鍵輸入;C_Z: OUT STD_LOGIC); -輸出控制后續(xù)電路信號;END ENTITY JIARE;ARCHITECTURE BHV OF JIARE IS SIGNAL X_Z : INTEGER RANGE 1 TO 3 ; SIGNAL Q: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); SIGNAL ADout: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) ; BEGIN PROCESS(J_R,Q,ADdata) BEGIN IF J_REVENT AND J_R=0 THEN X_Z Q Q Q Q=00100010;END CASE ; ADout=CONV_STD_LOGIC_VECTOR(CONV_INTEGER(ADdata)*100/153,8) ; IF ADoutQ THEN C_Z=1 ; -低于基準溫度則加熱; ELSE C_Z=0 ; -等于或高于停止加熱;END IF ; END PROCESS;END BHV;本設計選擇三個基準溫度,人為按鍵一次,選擇一個基準溫度,每次加一檔,到最高檔再按鍵一次回到最高檔。若傳感器測到溫度小于所設基準溫度,則給加熱電路一個有效信號開始加熱,否則停止加熱。 圖5.1 溫度控制波形圖 圖5.2 溫度控制RTL圖5.2 臀部洗凈沖水電機控制5.2.1 工作原理簡析脈沖寬度調制是指用改變電機電樞電壓接通與斷開的時間的的占空比來控制電機轉速的方法,稱為脈沖寬度調制(PWM)。對于直流電機調速系統(tǒng),使用FPGA進行調速是極為方便的。其方法是通過改變電機電樞電壓導通時間與通電時間的比值,即占空比,來控制電機速度。在脈沖作用下,當電機通電時,速度增加,電機斷電時,速度逐漸減少。只要按一定規(guī)律,改變通、斷電時間,即可讓電機轉速得到控制。 圖5.3 PWM調速占空比是指高電平在一個周期之內所占的時間比率。上圖中占空比為:D=t1/T。臀部洗凈功能需要噴水管在指定位置進行來回的往返運動,即需要點擊進行正反轉的循環(huán)。本設計中設定噴水管用1分鐘的時間進行往返運動,往30s返30s完成臀部洗凈這個功能。5.2.2 臀部洗凈沖水電機程序,波形及RTL圖 VHDL程序如下:LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITY MUX21 IS PORT(A,B,S:IN STD_LOGIC; Y:OUT STD_LOGIC);END ENTITY MUX21;ARCHITECTURE BHV OF MUX21 IS BEGIN PROCESS (A,B,S) BEGIN IF S=1 THEN Y=A; ELSE Y8) THEN AGB=1 ; ELSE AGB=0; END IF ; END PROCESS;END BHV; -比較器1;LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITY AND21 IS PORT(C,D:IN STD_LOGIC; Q:OUT STD_LOGIC);END ENTITY AND21;ARCHITECTURE BHV OF AND21 IS BEGIN Q=C AND D;END BHV; -2輸入與門;LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITY CNTB IS PORT(CLK:IN STD_LOGIC; Q:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0);END;ARCHITECTURE BHV OF CNTB IS BEGIN PROCESS(clk) BEGIN IF CLKEVENT AND CLK=1 THEN Q11110 THEN Z=0 ; ELSE Z=1 ; END IF ;END PROCESS ;END BHV ; -比較器2;LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITY CNTA IS PORT (CLK,EN : IN STD_LOGIC; ET: OUT STD_LOGIC; CQ : OUT STD_LOGIC_VECTOR (5 DOWNTO 0);END ENTITY CNTA;ARCHITECTURE BHV OF CNTA IS SIGNAL CQI:STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0); BEGIN PROCESS(CLK,EN) BEGIN IF CLKEVENT AND CLK=1 THEN IF EN=1 THEN IF CQI60 THEN CQI=CQI+1 ; ELSE CQI 0) ; END IF ; END IF ; END IF ; IF CQI=60 THEN ET=0 ; ELSE ET=1 ; END IF ; END PROCESS ; CQ =CQI ; END BHV ; -加一計數器A;LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITY huomen IS PORT (J,K: IN STD_LOGIC; G: OUT STD_LOGIC) ;END ENTITY huomen ;ARCHITECTURE BHV OF huomen IS BEGIN G= J OR K ;END BHV ; -2輸入或門;LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITY DIANJI IS PORT (CLK0,CLK1,START:IN STD_LOGIC; -時鐘信號,START按鍵定義; PWM,Z,F:OUT STD_LOGIC ); -PWM波形輸出,正反轉控制信號;END ENTITY DIANJI;ARCHITECTURE BHV OF DIANJI IS COMPONENT huomen PORT (J,K: IN STD_LOGIC; G: OUT STD_LOGIC) ; END COMPONENT; COMPONENT CNTA PORT (CLK,EN : IN STD_LOGIC; ET: OUT STD_LOGIC; CQ : OUT STD_LOGIC_VECTOR (5 DOWNTO 0); END COMPONENT ; COMPONENT CNTB PORT(CLK:IN STD_LOGIC; Q:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0); END COMPONENT ; COMPONENT bijiao30 PORT (DATA1: IN STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0); Z: OUT STD_LOGIC ) ; END COMPONENT ; COMPONENT COMPARE PORT(DATAA:IN STD_LOGIC_VECTOR (4 DOWNTO 0); AGB:OUT STD_LOGIC); END COMPONENT ; COMPONENT AND21 PORT(C,D:IN STD_LOGIC; Q:OUT STD_LOGIC); END COMPONENT ; COMPONENT MUX21 PORT(A,B,S:IN STD_LOGIC; Y:OUT STD_LOGIC); END COMPONENT ; SIGNAL NET0,NET2,NET3,NET5,NET6,NET7,NET8 : STD_LOGIC; SIGNAL NET1 : STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0); SIGNAL NET4 : STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0); BEGIN PWMNET5,K=START,G=NET0); U2:CNTA PORT MAP (EN=NET0,CLK=CLK1,ET=NET5,CQ=NET4); U3:bijiao30 PORT MAP (DATA1=NET4,Z=NET3); U4:CNTB PORT MAP (CLK=CLK0,Q=NET1); U5:COMPARE PORT MAP (DATAA=NET1,AGB=NET2); U6:MUX21 PORT MAP (A=NET2,B=0,S=NET3,Y=NET7); U7:MUX21 PORT MAP (A=0,B=NET2,S=NET3,Y=NET8); U8:AND21 PORT MAP (C=NET5,D=START,Q=NET6); U9:AND21 PORT MAP (NET7,NET6,Z); U10:AND21 PORT MAP (NET8,NET6,F); END BHV ;一路由程序設置輸出一個占空比一定的PWM脈沖,另一路設置一個60s的流程,使電機正轉30s反轉30s配合第一路的PWM脈沖完成臀部洗凈沖水閥的往返運動。 圖 5.4 臀部洗凈沖水電機波形 圖 5.5 臀部洗凈沖水電機RTL圖5.3 沖洗電機控制5.3.1 沖洗電機程序,波形及RTL圖 VHDL程序如下:LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITY COMPARE IS PORT(DATAA:IN STD_LOGIC_VECTOR (4 DOWNTO 0); AGB:OUT STD_LOGIC);END ENTITY COMPARE;ARCHITECTURE BHV OF COMPARE IS BEGIN PROCESS (DATAA) BEGIN IF (DATAA8) THEN AGB=1 ; ELSE AGB=0; END IF ; END PROCESS;END BHV; -比較器;LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITY AND21 IS PORT(C,D:IN STD_LOGIC; Q:OUT STD_LOGIC);END ENTITY AND21;ARCHITECTURE BHV OF AND21 IS BEGIN Q=C AND D;END BHV; -2輸入與門;LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITY CNTB IS PORT(CLK:IN STD_LOGIC; Q:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0);END;ARCHITECTURE BHV OF CNTB IS BEGIN PROCESS(clk) BEGIN IF CLKEVENT AND CLK=1 THEN QCLK0,Q=NET1); U2:COMPARE PORT MAP (DATAA=NET1,AGB=NET0); U3:AND21 PORT MAP (C=NET0,D=START,Q=PWM); END BHV ;設計選用一個占空比一定的PWM脈沖控制電機,使電機以一定速度驅動沖洗水閥,完成馬桶沖洗。 圖 5.6 沖洗電機波形 圖 5.7 沖洗電機RTL圖5.4 智能馬桶狀態(tài)機5.4.1 智能馬桶工作狀態(tài)描述當紅外傳感器和壓力傳感器有有效信號輸入FPGA芯片時,智能馬桶進入工作狀態(tài)。人為給一個按鍵信號后,狀態(tài)機進入下一狀態(tài),否則持續(xù)此狀態(tài);首先開啟除臭功能和水溫加熱,座溫加熱,暖風加熱,下一狀態(tài)臀部洗凈,下一狀態(tài)暖風烘干,下一狀態(tài)沖洗,最后一個狀態(tài)所有功能關,電源關。5.4.2 工作狀態(tài)程序,波形及狀態(tài)轉換圖VHDL程序如下:LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITY ZHINENGMATONG IS PORT(CLK,RST,H_W : IN STD_LOGIC ; -時鐘信號,復位信號,紅外感應輸入; D1 : IN STD_LOGIC; -按鍵輸入; C_C,S_W,PH_C,H,C_X,H_G : BUFFER STD_LOGIC); -輸出信號控制外圍電路;END ENTITY;ARCHITECTURE BHV OF ZHINENGMATONG ISTYPE STATES IS(S0,S1,S2,S3,S4);SIGNAL PST :STATES:=s4;BEGINREGCOM:PROCESS(CLK,RST,PST,H_W) BEGIN IF RST=1 THEN PSTIF D1=1 THEN PST=S1; ELSE PSTIF D1=1 THEN PST=S2; ELSE PSTIF D1=1 THEN PST=S3; ELSE PSTIF D1=1
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