VHDL語(yǔ)言洗衣機(jī)控制器設(shè)計(jì)

1、-課 程 設(shè) 計(jì)課程設(shè)計(jì)名稱： EDA課程設(shè)計(jì) 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 生 姓 名 ：* ：指 導(dǎo) 教 師 ：課程設(shè)計(jì)時(shí)間：1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求利用可編程邏輯器件豐富的部資源，借助EDA電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具如MA*plus把家電控制器電路集成在一片F(xiàn)PGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片，這樣就無(wú)需專門的單片機(jī)和外部邏輯電路。從而減小了電路的體積、提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本次電路設(shè)計(jì)是洗衣機(jī)控制器設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的主要容是：1設(shè)計(jì)一個(gè)洗衣機(jī)控制器，使洗衣機(jī)作如下運(yùn)轉(zhuǎn)：定時(shí)啟動(dòng)正轉(zhuǎn)20秒暫停10秒反轉(zhuǎn)20秒暫停10秒定時(shí)不到，重復(fù)上面過(guò)程。2假設(shè)定時(shí)到，則停頓，并發(fā)出音響信號(hào)。3用兩個(gè)數(shù)碼管顯示洗滌的預(yù)置時(shí)間分鐘數(shù)，按倒計(jì)時(shí)

2、方式對(duì)洗滌過(guò)程作計(jì)時(shí)顯示，直到時(shí)間到停機(jī)；洗滌過(guò)程由開(kāi)場(chǎng)信號(hào)開(kāi)場(chǎng)。4三只LED燈表示正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、暫停三個(gè)狀態(tài)。設(shè)計(jì)的主要要：1根據(jù)設(shè)計(jì)題目要求編寫相應(yīng)程序代碼2對(duì)編寫的VHDL程序代碼進(jìn)展編譯和仿真3利用實(shí)驗(yàn)箱完成硬件驗(yàn)證可選4總結(jié)設(shè)計(jì)容，完成課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2設(shè)計(jì)原理及總體框圖洗衣機(jī)控制器的設(shè)計(jì)主要是定時(shí)器的設(shè)計(jì)，由一片F(xiàn)PGA和外圍電路構(gòu)成了電器控制局部。FPGA接收鍵盤的控制命令，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(dòng)控制、起?？刂坪瓦\(yùn)動(dòng)狀態(tài)控制洗衣機(jī)洗滌過(guò)程如圖2所示。對(duì)FPGA芯片的編程采用模塊化的VHDL (硬件描述語(yǔ)

3、言)進(jìn)展設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)分為三層實(shí)現(xiàn)，頂層實(shí)現(xiàn)整個(gè)芯片的功能。頂層和中間層多數(shù)是由VHDL的元件例化語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)。中間層由無(wú)刷直流電機(jī)控制、運(yùn)行模式選擇、洗滌模式選擇、定時(shí)器、顯示控制、鍵盤掃描、水位控制以及對(duì)直流電機(jī)控制板進(jìn)展速度設(shè)定、正反轉(zhuǎn)控制、啟停控制等模塊組成，它們分別調(diào)用底層模塊。洗衣機(jī)控制器電路主要有五大局部組成，包括：減法計(jì)數(shù)器、時(shí)序控制電路、預(yù)置時(shí)間和編碼電路、數(shù)碼管顯示、譯碼器組成。具體電路如圖3所示：圖3洗衣機(jī)控制器總體設(shè)計(jì)圖3 程序設(shè)計(jì)數(shù)碼管顯示 實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示編碼時(shí)序電路預(yù)置時(shí)間和編碼電路譯碼器定時(shí)器電路計(jì)時(shí)器減法計(jì)數(shù)器4 編譯及仿真EDA工具在EDA技術(shù)應(yīng)用中占據(jù)極其

4、重要的位置，EDA的核心是利用計(jì)算機(jī)完成電子設(shè)計(jì)全程自動(dòng)化，因此基于計(jì)算機(jī)環(huán)境的EDA軟件的支持是必不可少的。此次設(shè)計(jì)所用EDA工具是由著名的Alter公司生產(chǎn)的MA*plus工具軟件，它是一種集成的開(kāi)發(fā)環(huán)境，支持原理圖、VHDL和Verilog語(yǔ)言文本文件，以及波形文件作為設(shè)計(jì)輸入，并支持這些文件的人以混合設(shè)計(jì)。圖4洗衣機(jī)控制器程序仿真圖MA*plus工具軟件具有門級(jí)仿真器，可以進(jìn)展功能仿真和時(shí)序仿真，能夠產(chǎn)生準(zhǔn)確的仿真結(jié)果，同是還支持主流第三方EDA工具，所以可以說(shuō)MA*plus是當(dāng)今最優(yōu)秀的EDA工具軟件之一。利用MA*plus工具軟件仿真仿真結(jié)果如圖4所示5 硬件調(diào)試與結(jié)果分析洗衣機(jī)接

5、通電源，按load設(shè)置洗滌時(shí)間按start、rd置為高電平洗衣機(jī)開(kāi)場(chǎng)工作，當(dāng)時(shí)鐘第一個(gè)上升沿到達(dá)時(shí)run正轉(zhuǎn)功能為高電平維持20s以后變?yōu)榈碗娖蕉鴓ause暫停功能隨著時(shí)鐘上升沿的到來(lái)變?yōu)楦唠娖骄S持10s變?yōu)榈碗娖?，然后rev反轉(zhuǎn)功能開(kāi)場(chǎng)隨著時(shí)鐘上升沿的到來(lái)變?yōu)楦唠娖焦ぷ骶S持20s后變?yōu)榈碗娖剑偻ｎDpause置高，接下來(lái)電路一直重復(fù)上述工作，知道定時(shí)器計(jì)數(shù)完畢。電路設(shè)計(jì)完成以后，按照預(yù)定設(shè)計(jì)，輸入相應(yīng)數(shù)據(jù)，三只LED燈按照設(shè)定時(shí)間規(guī)律連續(xù)性亮起，數(shù)碼管也顯示輸入時(shí)間并按減數(shù)計(jì)時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字顯示，直到到達(dá)預(yù)定時(shí)間停頓工作顯示零，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)到達(dá)預(yù)期效果。6 參考文獻(xiàn)1 松著.EDA技術(shù)實(shí)用教程(

6、第二版). ：科學(xué),2005.2 康華光主編.電子技術(shù)根底 模擬局部. ：高教,2006.3閻石主編.數(shù)字電子技術(shù)根底. ：高教,2003.4 巖嶺春等.在MA*plus平臺(tái)下用VHDL進(jìn)展數(shù)字電路設(shè)計(jì). ：西電，20055 .51kaifa./ 無(wú)憂電子開(kāi)發(fā)網(wǎng)心得體會(huì)通過(guò)這次的EDA設(shè)計(jì)，我可以說(shuō)是受益良多。看到洗衣機(jī)控制器的題目，我首先想到的是狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)，因?yàn)檎n本上說(shuō)狀態(tài)機(jī)其實(shí)就是控制器，后來(lái)經(jīng)過(guò)看書(shū)覺(jué)得應(yīng)該是摩爾型狀態(tài)機(jī)，可是自習(xí)分析后發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)題目比擬復(fù)雜，如果用狀態(tài)機(jī)的思路來(lái)設(shè)計(jì)，比擬困難超出了我的能力。結(jié)合以前做課程設(shè)計(jì)數(shù)字電路設(shè)計(jì)交通燈控制器的經(jīng)歷，如果用模塊化層次化的設(shè)計(jì)思路更

7、清晰，設(shè)計(jì)起來(lái)也更容易，特別是更符合EDA設(shè)計(jì)的的流程，故自己開(kāi)場(chǎng)設(shè)計(jì)各功能模塊。洗衣機(jī)控制器主要實(shí)幾種狀態(tài)的循環(huán)改變，還有計(jì)時(shí)和數(shù)碼顯示的功能，所以我覺(jué)得電路主要有五大局部組成，包括：減法計(jì)數(shù)器、時(shí)序控制電路、預(yù)置時(shí)間和編碼電路、數(shù)碼管顯示、譯碼器組成。在分析過(guò)程中，我遇到了不少困難，因?yàn)榈谝淮斡龅揭粋€(gè)比擬復(fù)雜的設(shè)計(jì)，剛開(kāi)場(chǎng)不知道從哪里入手，所以借鑒了一些書(shū)和網(wǎng)上的資料，查找到現(xiàn)代洗衣機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)方案，雖然很復(fù)雜，但是有很多借鑒的地方。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，讓我初步掌握了VHDL的設(shè)計(jì)方法與一些技巧，讓我對(duì)FPGA的編程、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)更加熟悉，讓我更加明白時(shí)序組合門電路設(shè)計(jì)思路和方法。在

8、設(shè)計(jì)中也參了和查閱了很多資料，從中學(xué)到不少課本上沒(méi)有的東西，并且充分認(rèn)識(shí)到家電控制電路設(shè)計(jì)在一片F(xiàn)PGA芯片，具有體積小、可靠性高、降低本錢、設(shè)計(jì)周期短，功能靈活的特點(diǎn)，本人受益匪淺。我相信通過(guò)此次EDA課程設(shè)計(jì)，一定會(huì)對(duì)以后的設(shè)計(jì)工作提供很大幫助。 電子信息科學(xué)與技術(shù) 專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生專業(yè)班級(jí)*題 目洗衣機(jī)控制器課題性質(zhì)A課題來(lái)源D指導(dǎo)教師焦素敏同組無(wú)主要容1設(shè)計(jì)一個(gè)洗衣機(jī)控制器，使洗衣機(jī)作如下運(yùn)轉(zhuǎn)：定時(shí)啟動(dòng)正轉(zhuǎn)20秒暫停10秒反轉(zhuǎn)20秒暫停10秒定時(shí)不到，重復(fù)上面過(guò)程。2假設(shè)定時(shí)到，則停頓，并發(fā)出音響信號(hào)。3用兩個(gè)數(shù)碼管顯示洗滌的預(yù)置時(shí)間分鐘數(shù)，按倒計(jì)時(shí)方式對(duì)洗滌過(guò)程作計(jì)時(shí)顯示，直到

9、時(shí)間到停機(jī)；洗滌過(guò)程由開(kāi)場(chǎng)信號(hào)開(kāi)場(chǎng)。4三只LED燈表示正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、暫停三個(gè)狀態(tài)任務(wù)要求根據(jù)設(shè)計(jì)題目要求編寫相應(yīng)程序代碼對(duì)編寫的VHDL程序代碼進(jìn)展編譯和仿真條件允許，完成硬件驗(yàn)證可選總結(jié)設(shè)計(jì)容，完成課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)參考文獻(xiàn)1焦素敏.EDA課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū).：工業(yè)大學(xué)，20212松,黃繼業(yè).EDA技術(shù)實(shí)用教程.：科學(xué)，20023王國(guó)棟,松等.VHDL實(shí)用教程.：電子科技大學(xué)，20004 亦華,延明.數(shù)字電路EDA入門.：電子工業(yè)，20035 .51kaifa./ 無(wú)憂電子開(kāi)發(fā)網(wǎng)審查意見(jiàn)指導(dǎo)教師簽字：焦素敏教研室主任簽字：慶輝 2021年03月 6日說(shuō)明：本表由指導(dǎo)教師填寫，由教研室主任審核后下達(dá)給選

10、題學(xué)生，裝訂在設(shè)計(jì)論文首頁(yè)填 表 說(shuō) 明1"課題性質(zhì)一欄：A工程設(shè)計(jì)；B工程技術(shù)研究；C軟件工程如CAI課題等；D文獻(xiàn)型綜述；E其它。2"課題來(lái)源一欄：A自然科學(xué)基金與部、省、市級(jí)以上科研課題；B企、事業(yè)單位委托課題；C校、院系、部級(jí)基金課題；D自擬課題。學(xué)院課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)表課程名稱： 設(shè)計(jì)題目： 專業(yè)： 班級(jí)： ： *：序號(hào)評(píng)審工程分 數(shù)總分值標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明1 容20思路清晰；語(yǔ)言表達(dá)準(zhǔn)確，概念清楚，論點(diǎn)正確；實(shí)驗(yàn)方法科學(xué)，分析歸納合理；結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)，設(shè)計(jì)有應(yīng)用價(jià)值。任務(wù)飽滿，做了大量的工作。2創(chuàng) 新10容新穎，題目能反映新技術(shù)，對(duì)前人工作有改良或突破，或有獨(dú)特見(jiàn)解3完整性、實(shí)用性10整體構(gòu)思合理，理論依據(jù)充分，設(shè)計(jì)完整，實(shí)用性強(qiáng)4結(jié)果的正確性20仿真結(jié)果正確，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象滿足設(shè)計(jì)要求5規(guī) 性10設(shè)計(jì)格式、繪圖、圖紙、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)用等符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定6紀(jì) 律 性10能很好的遵守各項(xiàng)紀(jì)律