洗衣機實驗報告

1、數字電路與邏輯設計綜合實驗實驗報告實驗名稱：基于CPLD的簡易洗衣機控制器的設計與實現指導老師：班級：學號：班內序號：姓名：2015.11.9一設計課題的任務要求 題目：基于CPLD的簡易洗衣機控制器的設計與實現基本要求:1、洗衣機的工作步驟為洗滌、漂洗和脫水三個過程,工作時間分別為:洗滌30秒(進水5秒,洗衣15秒,排水5秒,甩干5秒),漂洗25秒(進水5秒,漂洗10秒,排水5秒,甩干5秒),脫水15秒(排水5秒,甩干10秒)；2、用一個按鍵實現洗衣程序的手動選擇:A、單洗滌;B、單漂洗;C、單脫水;D、漂洗和脫水;E、洗滌、漂洗和脫水全過程；3、用發(fā)光二極管顯示洗衣機的工作狀態(tài)(洗衣、漂洗

2、和脫水),并倒計時顯示每個狀態(tài)的工作時間,全部過程結束后,應有聲音提示使用者,并保持在停止狀態(tài),直至再次開始；4、用點陣動畫顯示洗衣機工作過程中進水、波輪或滾筒轉動、排水和甩干等的工作情況,四種工作情況的動畫顯示要有區(qū)別且盡可能的形；5、用一個按鍵實現暫停洗衣和繼續(xù)洗衣的控制,暫停后繼續(xù)洗衣應回到暫停之前保留的狀態(tài)。提高要求:1、三個過程的時間有多個選項供使用者選擇；2、可以預約洗衣時間；3、自擬其它功能；二、系統設計設計思路：從系統總體要求出發(fā)，將設計任務分解為5類不同的功能模式，3種工作類型。基本功能描述洗衣機控制器可工作于五種模式下:單洗滌、單漂洗、單脫水、漂洗十脫水、洗滌十漂洗+脫水，

3、由按鍵控制洗衣機控制器工作在任意一種模式，并顯示出洗衣機的工作狀態(tài)和剩余工作時間，在剩余時間結束后有報警聲提示使用者，并且可實現暫停洗衣和繼續(xù)的功能。3種工作類型：洗滌、漂洗、脫水。由此分析可將洗衣機控制器分為分頻器模塊、控制模塊、倒計時模塊、點陣模塊、初始模式選擇模塊、報警模塊、數碼管顯示模塊等?？傮w框圖：分塊設計：分頻器模塊：利用分頻模塊將頻率分頻為500HZ、100HZ以及1HZ，分別用于不同模塊。500HZ用于：數碼管顯示、掃描模塊；100HZ用于：暫停按鍵、模式選擇按鍵、開始按鍵；1HZ用于：蜂鳴器模塊、點陣模塊。倒計時模塊：進行時間的倒計時，將減計數得到的剩余時間送給顯示模塊進行顯

4、示。點陣模塊：通過不同的狀態(tài)配合倒計時顯示不同的點陣動畫，使洗衣機使用者能一目了然的知道現在洗衣工作進行到哪一步驟。初始模式選擇模塊：洗衣機使用者通過對模塊選擇按鍵的控制，選擇指定模式，再通過開始及暫停鍵，控制洗衣機的工作與暫停。報警模塊：當狀態(tài)轉移模塊送出結束信號時，控制蜂鳴器響5秒鐘。數碼管顯示模塊：此模塊的作用是洗衣模式顯示以及該模式下的剩余時間顯示。三、仿真波形及波形分析點陣：防抖：（6個時鐘脈沖內，按下按鍵，只能產生一次按鍵脈沖信號）分頻：模式選擇：數碼管顯示：四、源程序頂層文件：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.ST

5、D_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY washing ISPORT(clk:IN STD_LOGIC;clear:IN STD_LOGIC;up,down,mode,sure,choice,pause,start:IN STD_LOGIC;-DISP:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);beep:OUT STD_LOGIC;LED1:OUT STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0);LED2:OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);CAT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0);

6、row:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);colg:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);colr:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END washing;ARCHITECTURE behave OF washing IS-clk_500,clk_1,clk_100分別對應500HZ信號，1HZ信號，100HZ信號-sure_tmp:數字鐘模式下的標志信號，1表示數字鐘開始，0表示暫停-pause_tmp:開始暫停的標志信號，1開始0暫停-choose_tmp:對應當前被選中的數碼管-h_1,h_2,

7、m_1,m_2,s_1,s_2:用來保存在數字鐘模式下的時分秒-hx_1,hx_2,mx_1,mx_2,sx_1,sx_2:用來保存在洗衣漂洗脫水等模式下的時間-H1,H2,M1,M2,S1,S2:對應從左到右6位數碼管的每一位-model_tmp:對應當前模式-beep_flag:蜂鳴器是否響了5秒的標志信號-cl_beeper:cl_beeper的0、1決定beep_flag的1、0-SIGNAL clk_500,clk_1,clk_100,sure_tmp:STD_LOGIC;SIGNAL pause_tmp:STD_LOGIC:=1;-SIGNAL choice_tmp:INTEGER

8、 RANGE 0 TO 2;SIGNAL h_1:INTEGER RANGE 0 TO 3;SIGNAL m_1,s_1:INTEGER RANGE 0 TO 6;SIGNAL h_2,m_2,s_2:INTEGER RANGE 0 TO 9;SIGNAL H1,H2:INTEGER RANGE 0 TO 9;SIGNAL M1,S1,M2,S2:INTEGER RANGE 0 TO 9;SIGNAL mode_tmp:INTEGER RANGE 0 TO 5;SIGNAL mode_m:INTEGER RANGE 0 TO 5;SIGNAL beep_flag:STD_LOGIC;SIGNA

9、L cl_beeper:STD_LOGIC;SIGNAL state:INTEGER RANGE 0 TO 3;-指示洗衣過程SIGNAL arr_mode:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);SIGNAL num1:INTEGER RANGE 0 TO 50:=30;-SHUZIKONGZHISIGNAL num2:INTEGER RANGE 0 TO 50:=25;SIGNAL num3:INTEGER RANGE 0 TO 50:=15;SIGNAL de1:INTEGER RANGE 0 TO 30:=15;-洗滌時洗衣時間SIGNAL de2:INTEGER R

10、ANGE 0 TO 30:=10;-漂洗時洗衣時間SIGNAL de3:INTEGER RANGE 0 TO 30:=10;-甩干時脫水時間SIGNAL flag:INTEGER RANGE 0 TO 1;SIGNAL start_tmp:INTEGER RANGE 0 TO 1;-開始標志COMPONENT CLOCKPORT(clear:IN STD_LOGIC;clk_1,up,down,sure_tmp,mode:IN STD_LOGIC;mode_tmp:IN INTEGER RANGE 0 TO 5;h_1:OUT INTEGER RANGE 0 TO 9;h_2:OUT INTE

11、GER RANGE 0 TO 9;m_1,s_1:OUT INTEGER RANGE 0 TO 9;m_2,s_2:OUT INTEGER RANGE 0 TO 9;flag:OUT INTEGER RANGE 0 TO 1;-倒計時結束標志choice_tmp:IN INTEGER RANGE 0 TO 2);END COMPONENT;COMPONENT set_sure PORT(sure,clk_100:IN STD_LOGIC;-sure是數字鐘模式下的確認按鈕sure_tmp:OUT STD_LOGIC);END COMPONENT;COMPONENT clk_divPORT(cl

12、ear,clk:IN STD_LOGIC;clk_500,clk_1,clk_100:OUT STD_LOGIC);END COMPONENT;COMPONENT SHOWPORT(clk_500:IN STD_LOGIC;clear:IN STD_LOGIC;H1:IN INTEGER RANGE 0 TO 9;H2:IN INTEGER RANGE 0 TO 9;M1,S1:IN INTEGER RANGE 0 TO 9;M2,S2:IN INTEGER RANGE 0 TO 9;CAT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0);DISP:OUT STD_LOGIC

13、_VECTOR(7 DOWNTO 0);END COMPONENT;COMPONENT set_pausePORT(clear,pause,clk_100:IN STD_LOGIC;pause_tmp:OUT STD_LOGIC);END COMPONENT;COMPONENT set_modePORT(mode,clear,clk_100:IN STD_LOGIC;choice:IN STD_LOGIC;mode_tmp:OUT INTEGER RANGE 0 TO 5;LED1:OUT STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0);flag:IN INTEGER RANGE 0

14、 TO 1;choice_tmp:OUT INTEGER RANGE 0 TO 2);END COMPONENT;COMPONENT set_beep-SET_BEEPPORT(clk_1,clk_100:IN STD_LOGIC; mode:IN STD_LOGIC; clk_500:IN STD_LOGIC; beep_flag:IN STD_LOGIC; cl_beep:OUT STD_LOGIC; beep:OUT STD_LOGIC);END COMPONENT;COMPONENT set_led PORT(clear,clk_1:IN STD_LOGIC;state:IN INTE

15、GER RANGE 0 TO 3;led_out:OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);END COMPONENT;COMPONENT set_arrayPORT(clear,clk_1,clk_500:IN STD_LOGIC;arr_mode:IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);-四種狀態(tài)row:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);colg:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);colr:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END COMPONEN

16、T;COMPONENT set_startPORT(start,clk_100,mode:IN STD_LOGIC;flag:IN INTEGER RANGE 0 TO 1;start_tmp:OUT INTEGER RANGE 0 TO 1);END COMPONENT;-PORT MAP-BEGIN u1:CLOCK PORT MAP(clear=clear,clk_1=clk_1,up=up,down=down,sure_tmp=sure_tmp,mode=mode,mode_tmp=mode_tmp,h_1=h_1,h_2=h_2,m_1=m_1,m_2=m_2,s_1=s_1,s_2

17、=s_2,choice_tmp=choice_tmp,flag=flag);-u2:set_sure PORT MAP(clk_100=clk_100,sure=sure,sure_tmp=sure_tmp);u3:clk_div PORT MAP(clear=clear,clk=clk,clk_500=clk_500,clk_1=clk_1,clk_100=clk_100);u4:SHOW PORT MAP(clk_500=clk_500,clear=clear,H1=H1,H2=H2,M1=M1,M2=M2,S1=S1,S2=S2,CAT=CAT,DISP=DISP);u5:set_pau

18、se PORT MAP(clk_100=clk_100,clear=clear,pause=pause,pause_tmp=pause_tmp);u6:set_mode PORT MAP(clk_100=clk_100,mode=mode,clear=clear,choice=choice,LED1=LED1, flag=flag,choice_tmp=choice_tmp,mode_tmp=mode_tmp);u7:set_beep PORT MAP(beep_flag=beep_flag,clk_1=clk_1,clk_100=clk_100,mode=mode,clk_500=clk_5

19、00,cl_beep=cl_beeper,beep=beep);-u8:set_led PORT MAP(clk_1=clk_1,clear=clear,state=state,led_out=LED2);u9:set_array PORT MAP(clear=clear,clk_1=clk_1,clk_500=clk_500, arr_mode=arr_mode,row=row,colr=colr,colg=colg);u10:set_start PORT MAP(start=start,clk_100=clk_100,mode=mode,start_tmp=start_tmp,flag=f

20、lag);倒計時：PROCESS(clear,clk,up,down,clk_1)BEGINIF clear=1 THENH1=0;H2=0;M1=0;M2=0;S1=0;S2=0;num1=30;num2=25;num3=15;state=3;arr_mode=000;de1=15;de2=10;de3=10;ELSIF(mode=1)THENnum1=30;num2=25;num3=15;state=3;arr_modeH1=h_1;H2=h_2;M1=m_1;M2=m_2;S1=s_1;S2H1=num1/10;H2=(num1)mod(10);IF(start_tmp=1)THENIF

21、 pause_tmp=0 THENstate=0;-xiyiarr_mode=001;IF(num1=10+de1)THEN -arr_mode=010; IF(num1=10)THENarr_mode=011;IF(num1=5)THENarr_mode=100;END IF;END IF;END IF;IF(num1=0)THENstate=3;-結束arr_modebeep_flagbeep_flag=1;END CASE;ELSEnum1=num1-1;END IF;END IF;ELSIF up=1 THENnum1=num1+1;de1=de1+1;ELSIF down=1THEN

22、-暫停洗衣，down高電平調時，實現減1-IF(num1/=0)THENnum1=num1-1;de1H1=0;H2=0;M1=num2/10;M2=(num2)mod(10);IF(start_tmp=1)THENIF pause_tmp=0 THEN-開始漂洗，倒計時-state=1;arr_mode=001;-piaoxiIF(num2=10+de2)THENarr_mode=010;IF(num2=10)THENarr_mode=011;IF(num2=5)THENarr_mode=100;END IF;END IF;END IF;IF(num2=0)THENstate=3;-結束ar

23、r_modebeep_flagbeep_flag=1;END CASE;ELSEnum2=num2-1;END IF;END IF;ELSIF up=1THEN-暫停漂洗，up高電平調時，實現加1-num2=num2+1;de2=de2+1;ELSIF down=1THEN-暫停漂洗，down高電平調時，實現減1-IF(num2/=0)THENnum2=num2-1;de2S1=num3/10;S2=(num3)mod(10);H1=0;H2=0;M1=0;M2=0; -sx_1=1;sx_2=5;IF(start_tmp=1)THENIF pause_tmp=0 THEN-開始脫水，倒計時-

24、state=2;arr_mode=011;IF(num3=de3)THENarr_mode=100;END IF;IF(num3=0)THENstate=3;-結束arr_modebeep_flagbeep_flag=1;END CASE;ELSEnum3=num3-1;END IF;END IF;ELSIF up=1THEN-暫停脫水，up高電平調時，實現加1-num3=num3+1;de3=de3+1;ELSIF down=1THEN-暫停脫水，down高電平調時，實現減1-IF(num3/=0) THENnum3=num3-1;de3H1=0;H2=0;M1=num2/10;M2=(nu

25、m2)mod(10);S1=num3/10;S2=(num3)mod(10); IF(start_tmp=1)THENIF pause_tmp=0 THEN-開始漂洗脫水，先漂洗后脫水，倒計時- -先漂洗state=1;arr_mode=001;IF(num2=10+de2)THENarr_mode=010;IF(num2=10)THENarr_mode=011;IF(num2=5)THENarr_mode=100;END IF;END IF;END IF;IF(num2=0) THEN state=2;-后脫水arr_mode=011;IF(num3=de3)THENarr_mode=100

26、;END IF;IF(num3=0) THEN state=3;-結束arr_mode beep_flag beep_flag=1;END CASE;ELSE num3=num3-1;END IF;ELSE num2=num2-1;END IF;END IF;ELSIF up=1THEN-暫停，up高電平調時，實現加1-IF(choice_tmp=0) THEN -根據choice_tmp選擇加1操作的數碼管-num2=num2+1;de2=de2+1;ELSEnum3=num3+1;de3=de3+1;END IF;ELSIF down=1THEN-暫停，down高電平調時，實現減1-IF(

27、choice_tmp=0) THEN -根據choice_tmp選擇減1操作的數碼管-IF(num2/=0)THENnum2=num2-1;de2=de2-1;END IF;ELSEIF(num3/=0)THENnum3=num3-1;de3 H1=num1/10;H2=(num1)mod(10);M1=num2/10;M2=(num2)mod(10);S1=num3/10;S2=(num3)mod(10);IF(start_tmp=1)THENIF pause_tmp=0 THEN-開始洗衣漂洗脫水，先洗衣后漂洗后脫水，倒計時-開始洗衣state=0;arr_mode=001;IF(num1

28、=10+de1)THEN arr_mode=010;IF(num1=10)THENarr_mode=011;IF(num1=5)THENarr_mode=100;END IF;END IF;END IF;IF(num1=0) THEN state=1; -后漂洗arr_mode=001;IF(num2=10+de2)THENarr_mode=010;IF(num2=10)THENarr_mode=011;IF(num2=5)THENarr_mode=100;END IF;END IF;END IF;IF(num2=0)THENstate=2; -后脫水arr_mode=011;IF(num3=

29、de3)THENarr_mode=100;END IF;IF(num3=0) THEN state=3;-結束 arr_mode beep_flag beep_flag=1; END CASE;ELSE num3=num3-1;END IF;ELSE num2=num2-1;END IF;ELSE num1=num1-1;END IF;END IF;ELSIF up=1THEN-暫停，up高電平調時，實現加1-IF(choice_tmp=0) THEN -根據choice_tmp選擇加1操作的數碼管-num1=num1+1;de1=de1+1;ELSIF(choice_tmp=1) THENn

30、um2=num2+1;de2=de2+1;ELSEnum3=num3+1;de3=de3+1;END IF;ELSIF down=1THEN-暫停，down高電平調時，實現減1-IF(choice_tmp=0) THEN -根據choice_tmp選擇減1操作的數碼管-IF(num1/=0)THEN num1=num1-1;de1=de1-1;END IF;ELSIF(choice_tmp=1) THENIF(num2/=0)THEN num2=num2-1;de2=de2-1;END IF;ELSEIF(num3/=0)THEN num3=num3-1;de3NULL; END CASE;E

31、ND IF;END PROCESS;END behave;分頻：-div-LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY clk_div ISPORT( clear,clk:IN STD_LOGIC; clk_500,clk_1,clk_100:BUFFER STD_LOGIC);-構造體內部可再用END clk_div;ARCHITECTURE behave OF clk_div IS CONSTANT DIV1:INTEGER:=50000;-分出500HZ用到的計數器模值-CO

32、NSTANT DIV2:INTEGER:=500;-500HZ分出1HZ用到的計數器模值-CONSTANT DIV3:INTEGER:=5;-500HZ分出100HZ用到的計數器模值-SIGNAL tmp1:INTEGER RANGE 0 TO DIV1;SIGNAL tmp2:INTEGER RANGE 0 TO DIV2;SIGNAL tmp3:INTEGER RANGE 0 TO DIV3;SIGNAL clktmp1:STD_LOGIC;SIGNAL clktmp2:STD_LOGIC;SIGNAL clktmp3:STD_LOGIC; BEGINp1:PROCESS(clear,cl

33、k)BEGIN IF clear=1THENtmp1=0;ELSIF(clkEVENT AND clk=1) THENIF (tmp1=DIV1/2) THENtmp1=0;clktmp1=NOT clktmp1; ELSEtmp1=tmp1+1; END IF;END IF;END PROCESS p1;clk_500=clktmp1;p2:PROCESS(clk_500,clear) BEGIN IF clear=1THENtmp2=0;ELSIF(clk_500EVENT AND clk_500=1) THENIF (tmp2=DIV2/2) THENtmp2=0;clktmp2=NOT

34、 clktmp2; ELSEtmp2=tmp2+1; END IF;END IF;END PROCESS p2;clk_1=clktmp2;p3:PROCESS(clk_500,clear) BEGIN IF clear=1THENtmp3=0;ELSIF(clk_500EVENT AND clk_500=1) THENIF (tmp3=DIV3/2) THENtmp3=0;clktmp3=NOT clktmp3; ELSEtmp3=tmp3+1; END IF;END IF;END PROCESS p3;clk_100=clktmp3; END behave;數碼管顯示模塊：LIBRARY

35、IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY SHOW ISPORT(clk_500:IN STD_LOGIC;-500HZ信號，用于掃描數碼管-clear:IN STD_LOGIC; -復位信號-H1,H2,M1,M2,S1,S2:IN INTEGER RANGE 0 TO 9;-對應從左到右6位數碼管的每一位-CAT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0);-數碼管選通信號DISP:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);-控制數碼管顯示的數

36、字的信號-END SHOW;ARCHITECTURE behave OF SHOW ISSIGNAL count:INTEGER RANGE 0 TO 5;-模值為5的計數器-SIGNAL disp_tmp:INTEGER RANGE 0 TO 9;-從0到9，顯示在數碼管上的數字-BEGINp1:PROCESS(clk_500,clear) -500HZ掃描信號控制計數器當前值-BEGIN IF clear=1 THENcount=0;ELSIF clk_500event AND clk_500=1 THENIF(count=5) THEN count=0;ELSE countdisp_tm

37、p=H1;CATdisp_tmp=H2;CATdisp_tmp=M1;CATdisp_tmp=M2;CATdisp_tmp=S1;CATdisp_tmp=S2;CATdisp_tmp=0;CAT DISP DISP DISP DISP DISP DISP DISP DISP DISP DISP DISP=00111111;-0END CASE;END PROCESS p3;END behave;防抖模塊：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY fangdou is PORT(

38、 clk_100,d_in:IN STD_LOGIC;-clk_x為100HZ信號，d_in輸入的要防抖的信號- d_out:OUT STD_LOGIC);-d_out輸出防抖后的信號-END fangdou;ARCHITECTURE behave OF fangdou ISSIGNAL r,s,qr,qs,d1,d2,q1,q2,d3,d4,q3,q4,cp:STD_LOGIC;BEGINPROCESS(clk_100,r,s,qr,qs,d1,d2,q1,q2,d3,d4,q3,q4,cp)BEGINIF(clk_100event AND clk_100=1 ) THEN d1=d_in; d2=d1; q2=d2; d3=qr; d4=d3; q4=d4; END IF; r=(not d2)and (not