EDA課程設(shè)計洗衣機(jī)控制器

1、東北石油大學(xué)課程設(shè)計課 程 EDA技術(shù)課程設(shè)計題 目洗衣機(jī)控制器院 系電子科學(xué)學(xué)院專業(yè)班級電子信息工程學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號指導(dǎo)教師東北石油大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書課程EDA技術(shù)課程設(shè)計題目洗衣機(jī)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(shè)計一個洗衣機(jī)控制器，要求洗衣機(jī)有正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、暫停三種狀態(tài)。設(shè)定洗衣機(jī)的工作時間，要洗衣機(jī)在工作時間完成：定時啟動正轉(zhuǎn)20秒 暫停10秒 反轉(zhuǎn)20秒 暫停10秒 定時未到回到“正轉(zhuǎn)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(shè)計一個電子定時器，控制洗衣機(jī)作如下運轉(zhuǎn)：定時啟動正轉(zhuǎn)20秒 暫停10秒 反轉(zhuǎn)20秒 暫停10秒 定時

2、未到回到“正轉(zhuǎn) 20秒 暫停10秒 ”，定時到則停止；2、若定時到，則停機(jī)發(fā)出音響信號；3、用兩個數(shù)碼管顯示洗滌的預(yù)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(jī)；洗滌過程由“開始”信號開始；4、三只LED丁表示“正轉(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”、“暫?！比齻€狀態(tài)。主要參考資料：1松著.EDA技術(shù)實用教程（第二版）.：科學(xué)，2005.2康華光主編.電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分.：高教，2006.3閻石主編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).：高教，2003.完成期限 2014.3.7指導(dǎo)教師專業(yè)負(fù)責(zé)人2014年3月3日、設(shè)計思想1 .基本原理洗衣機(jī)控制器的設(shè)計主要是定時器的設(shè)計。由一片F(xiàn)PG街口外圍電路構(gòu)成了電

3、器控制部分。FPGA®收鍵盤的控制命令，控制洗衣機(jī)的進(jìn)水、排水、水位和 洗衣機(jī)的工作狀態(tài)、并控制顯示工作狀態(tài)以及設(shè)定直流電機(jī)速度、正反轉(zhuǎn)控制、 制動控制、起?？刂坪瓦\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(jìn)行設(shè)計，設(shè)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(jī)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(jī)控制板進(jìn)行速度設(shè)定、正反轉(zhuǎn)控制、啟?？刂频饶K組成，它們分別調(diào)用 底層模塊。2 .設(shè)計框圖圖1設(shè)計框圖用兩位數(shù)碼管預(yù)置洗滌時間（分鐘數(shù)），洗滌過程在送入預(yù)置

4、時間后開始運轉(zhuǎn)，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(jī)的正、反轉(zhuǎn)，如果定時時間到，則停機(jī)并發(fā)出音響信號。二、設(shè)計步驟和調(diào)試過程1、模塊設(shè)計和相應(yīng)模塊代碼洗衣機(jī)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(yù)置時間和編碼電路、數(shù)碼管顯示、譯碼器組成。(1)預(yù)設(shè)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(jìn)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(yù)設(shè)時間和編碼仿真用K1、K2、K3、K4給time_input 輸入一個二進(jìn)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(jī)有工作時間，必須要一模塊來控制它的工作時間圍，當(dāng)洗衣機(jī)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(jī)便停止工作。當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)運行結(jié)束信號time_over時，蜂鳴器報警洗衣機(jī)工作結(jié)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(shè)計要求，必須將洗衣機(jī)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(jī)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(yīng)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(jī)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(jī)運行狀態(tài)信號，譯碼后實時控制電機(jī)的正傳、 反轉(zhuǎn)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(jié)果分析當(dāng)預(yù)置號時間，啟動start ,數(shù)碼管顯示預(yù)置時間，電機(jī)開始以正轉(zhuǎn)=暫停。反轉(zhuǎn)=暫停為周期進(jìn)行循環(huán)，一個周期正好費時一分鐘，一個周期結(jié)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(jié)束圖7總體仿真3、實驗調(diào)試結(jié)果電路設(shè)計完成以后，按照預(yù)定設(shè)計，輸入相應(yīng)數(shù)據(jù)，三只 LED燈按照設(shè)定 時間規(guī)律間斷性亮起，數(shù)碼管也顯示輸入時間并