EDA空調(diào)控制器課程設(shè)計資料講解

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。EDA空調(diào)控制器課程設(shè)計-燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書題目：空調(diào)控制器學(xué)院（系）：電氣工程學(xué)院年級專業(yè)：學(xué)號：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：教師職稱：目錄摘要引言第一章任務(wù)分析及整體設(shè)計思路1.1整體設(shè)計思路1.2任務(wù)流程圖第二章各模塊介紹及設(shè)計原程序2.1冷熱風(fēng)控制模塊2.2升降溫控制模塊2.3動態(tài)數(shù)碼管顯示模塊2.4頂層文件模塊第三章各模塊波形仿真圖3.1冷熱風(fēng)控制模塊仿真圖3.2升降溫控制模塊仿真圖3.3動態(tài)數(shù)碼管顯示模塊仿真圖3.4頂層文件模塊仿真圖第四章管腳鎖定及硬件連線4.1管腳介紹4.2硬件連線介紹第五章

2、心得體會參考文獻(xiàn)摘要面對當(dāng)今飛速發(fā)展的電子產(chǎn)品市場，電子設(shè)計人員需要更加實用、快捷的EDA工具，實用統(tǒng)一的集成設(shè)計環(huán)境，改變傳統(tǒng)設(shè)計思路，即優(yōu)先考慮具體物理實現(xiàn)方式，而將精力集中到設(shè)計構(gòu)思、方案比較和尋找最優(yōu)化設(shè)計等方面，以最快的速度開發(fā)出性能優(yōu)良、質(zhì)量一流的電子產(chǎn)品。今天的EDA工具將向著功能強(qiáng)大、簡單易學(xué)、使用方便的方向發(fā)展。此次課程設(shè)計的題目為空調(diào)控制器，此說明書，首先根據(jù)任務(wù)書對本課題整體思路進(jìn)行了介紹，然后分別介紹了各模塊的功能及組成，再次利用VerilogHDL硬件描述語言對各模塊進(jìn)行了描述并進(jìn)行了仿真及管腳鎖定，最后下箱實現(xiàn)了任務(wù)書所要求的功能。在本次課程設(shè)計過程中源程序編譯及硬

3、件連接過程中都遇到了很多困難，在老師的耐心指導(dǎo)下完成了本次課程設(shè)計。再次特別感謝老師的指導(dǎo)。引言數(shù)字電路主要是基于兩個信號（我們可以簡單的說是有電壓和無電壓），用數(shù)字信號完成對數(shù)字量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的電路我們稱之為數(shù)字電路，它具有邏輯運(yùn)算和邏輯處理等功能，數(shù)字電路可分為組合邏輯電路和時序邏輯電路。1.EDA介紹EDA技術(shù)，就是以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷樵O(shè)計載體，以硬件描述語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達(dá)方式，以計算機(jī)、大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷目砷_發(fā)軟件及實驗開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計工具，通過有關(guān)的開發(fā)軟件，自動完成用軟件的方式設(shè)計的電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化、邏輯布局

4、布線、邏輯仿真，直至完成對于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作，最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉尚酒囊婚T新技術(shù)。利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計，具有以下幾個特點(diǎn)：（1）用軟件的方式設(shè)計硬件；（2）用軟件的方式設(shè)計的系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換是由有關(guān)的開發(fā)軟件自動完成的；（3)設(shè)計過程中可用有關(guān)的軟件進(jìn)行仿真；（4）系統(tǒng)現(xiàn)場可編程，在線升級；（5）整個系統(tǒng)可集成在一個芯片上，體積小，功耗低，可靠性高。因此，EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子設(shè)計的發(fā)展趨勢。2.VerilogHDLVerilogHDL是目前應(yīng)用最廣泛的硬件描述語言之一，被IEEE采納為IEEESTD1364-1995(也成為Veril

5、og-1995）和IEEESTD.1364-2001（也成為Verilog-HDL)可以進(jìn)行算法級（Algorithm）、寄存器傳輸級（RTL）、邏輯級（Logic）、門級（Gate）和版圖級（Layout）等各個層次的電路設(shè)計和描述。采用VerilogHDL進(jìn)行電路設(shè)計于工藝設(shè)計無關(guān)，這使得設(shè)計者在進(jìn)行電路設(shè)計時可以不必過多的考慮工藝實現(xiàn)的具體細(xì)節(jié)，設(shè)計者只需要利用計算機(jī)的強(qiáng)大功能，在EDA工具的支持下，通過VerilogHDL的描述，完成數(shù)字電路和系統(tǒng)的設(shè)計即可，從而提高了設(shè)計效率，降低了設(shè)計者的勞動強(qiáng)度。3.EDAPRO/240H綜合實驗系統(tǒng)簡介隨著半導(dǎo)體工藝的飛速發(fā)展，3.3V、2.5

6、V、1.8V等邏輯器件和傳統(tǒng)的TTL5V邏輯器件已成為當(dāng)前可編程邏輯器件中的主流。美國Altera公司的ACEX1K系列的器件具有高密度、萬次以上的編程能力，為提供一個可編程的實驗環(huán)境，設(shè)計了EDAPRO/240H綜合實驗系統(tǒng)。第一章任務(wù)分析及整體設(shè)計思路1.1整體設(shè)計思路1.1.1任務(wù)分析本次設(shè)計題目為空調(diào)控制器，任務(wù)書要求為：空調(diào)具有涼風(fēng)，熱風(fēng)，升溫，降溫這4個功能，且開機(jī)溫度顯示為20度，通過升溫或降溫控制鍵實現(xiàn)溫度加減1度，溫度值動態(tài)顯示在數(shù)碼管上。通過任務(wù)書提示，可用實驗箱上的撥碼開關(guān)控制冷熱/熱風(fēng)，由發(fā)光二極管顯示風(fēng)的類型；兩個撥碼開關(guān)控制升/降可通過同步十進(jìn)制加減法計數(shù)器7419

7、0實現(xiàn)，其置數(shù)功能可以使開機(jī)溫度為20度。由于實驗箱上8個動態(tài)數(shù)碼管在某一微小瞬間只有一個數(shù)碼管工作，故顯示溫度值的兩個數(shù)碼管需有兩個狀態(tài)控制，由此可利用高頻脈沖選擇數(shù)碼管，同時通過數(shù)據(jù)選擇器7448的輸出控制數(shù)碼管上的顯示值。本設(shè)計所要實現(xiàn)的具體功能為：1.用1個撥碼開關(guān)控制涼風(fēng)或者熱風(fēng)，并利用發(fā)光二極管顯示；2.用2個撥碼開關(guān)控制升降溫；3.在2個動態(tài)數(shù)碼管上顯示溫度。1.1.2整體設(shè)計思路用撥碼開關(guān)的高低電平控制熱/冷。通過撥碼開關(guān)來控制空調(diào)的升溫/降溫，由2個撥碼開關(guān)，一個用于控制升溫/降溫另一個撥碼開關(guān)用于鎖定脈沖。另外還需要一個總開關(guān)，用于置數(shù)和復(fù)位。由此構(gòu)思本次設(shè)計共有四個模塊，

8、分別為頂層模塊、動態(tài)顯示模塊、冷熱風(fēng)模塊、升降溫模塊，由頂層模塊調(diào)用個分模塊來實現(xiàn)所需功能。本次設(shè)計一共包括兩個獨(dú)立的環(huán)節(jié)，分別為冷熱風(fēng)控制和升降溫控制動態(tài)顯示。在冷熱風(fēng)控制環(huán)節(jié)中，當(dāng)撥碼開關(guān)為高電平時，LED1亮，此時表示空調(diào)實現(xiàn)熱風(fēng)的功能；當(dāng)撥碼開關(guān)為低電平時，通過反向器作為LED2的輸入，則LED2亮，此時表示空調(diào)實現(xiàn)冷風(fēng)的功能。在升降溫控制及動態(tài)顯示環(huán)節(jié)中，首先，由一個總的撥碼開關(guān)對數(shù)碼管進(jìn)行置數(shù)，當(dāng)此撥碼開關(guān)由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，數(shù)碼管顯示起始溫度20度，當(dāng)此撥碼開關(guān)為高電平時，即升降溫控制開關(guān)可正常工作。接下來由升降溫控制開關(guān)和脈沖鎖定開關(guān)來共同實現(xiàn)對空調(diào)的升降溫控制，并且通過數(shù)碼

9、管實現(xiàn)動態(tài)顯示。1.2任務(wù)流程圖根據(jù)整體設(shè)計思路得此課題的任務(wù)流程圖如下。圖1-1任務(wù)流程圖第二章各模塊介紹及設(shè)計原程序2.1冷熱風(fēng)控制模塊2.1.1模塊功能描述此模塊所需要實現(xiàn)的功能比較簡單，由一個輸入和兩個輸出組成，其中輸入由撥碼開關(guān)（KAIGUAN)構(gòu)成，輸出由兩個二極管LED1和LED2構(gòu)成。當(dāng)撥碼開關(guān)為高電平時，二極管LED1被點(diǎn)亮，此時指示空調(diào)實現(xiàn)熱風(fēng)的功能。當(dāng)撥碼開關(guān)為低電平時二極管LED1熄滅，通過反相器LED2被點(diǎn)亮，此時指示空調(diào)實現(xiàn)冷風(fēng)的功能。由此通過撥碼開關(guān)手動實現(xiàn)對空調(diào)冷熱風(fēng)的控制。2.1.2模塊真值表根據(jù)上述所描述的功能得此模塊的真值表如下表。表2-1冷熱風(fēng)控制模塊真

10、值表KAIGUANGWK0101012.1.3模塊源程序modulewarmcold(KAIGUAN,Q1,Q2);inputKAIGUAN;outputQ1,Q2;regQ1,Q2;always(KAIGUAN)beginif(KAIGUAN)beginQ1=1;Q2=0;endelsebeginQ2=1;Q1=0;endendendmodule2.2升降溫控制模塊2.2.1模塊功能描述2.2.2模塊真值表根據(jù)上述所描述的功能得此模塊的真值表如下表。表2-2升降溫控制模塊真值表SwUpClkQ7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q000000100000110010000111001000101000

11、1000012.1.3模塊源程序moduleshenjiangwen(CLK,SWITCH,UP,SHI,GE);inputCLK,UP,SWITCH;output3:0SHI,GE;reg3:0SHI,GE;always(posedgeCLKornegedgeSWITCH)beginif(SWITCH=0)beginSHI=b0010;GE=b0000;endelsebeginif(UP)beginif(GEb1001)beginGE=GE+1;SHI=SHI;endelseif(GE=b1001)beginGE=b0000;SHI=SHI+1;endendelseif(UP=0)begin

12、if(GE=b0000)beginGE=b1001;SHI=SHI-1;endif(GEb0000)beginGE=GE-1;SHI=SHI;endendendendendmodule2.3動態(tài)數(shù)碼管顯示模塊2.3.1模塊功能描述2.3.2模塊真值表表2-3數(shù)碼管控制模塊真值表輸入（個位）數(shù)碼管輸出數(shù)碼管顯示值Q3Q2Q1Q0hgfedcba00000011111100001000001101001001011011200110100111130100011001104010101101101501100111110060111000001117100001111111810010110011

13、192.3.3模塊源程序moduledec7s(SHI,GE,CLK,Q,ss0);input3:0SHI,GE;inputCLK;output6:0Q;outputss0;regss0;reg6:0Q;always(SHIorGE)beginif(CLK=1)beginss0=1;case(SHI)0:Q=b0111111;1:Q=b0000110;2:Q=b1011011;3:Q=b1001111;4:Q=b1100110;5:Q=b1101101;6:Q=b1111101;7:Q=b0000111;8:Q=b1111111;9:Q=b1101111;endcaseendelseif(CL

14、K=0)beginss0=0;case(GE)0:Q=b0111111;1:Q=b0000110;2:Q=b1011011;3:Q=b1001111;4:Q=b1100110;5:Q=b1101101;6:Q=b1111101;7:Q=b0000111;8:Q=b1111111;9:Q=b1101111;endcaseendendendmodule2.4頂層文件模塊2.4.1模塊功能介紹2.4.2模塊源程序moduleshenjiangwen_dec7s_warmcold_(CLK,CLK1,Q,SWITCH,UP,KAIGUAN,S,ss0,T);inputCLK,SWITCH,UP,KAI

15、GUAN,CLK1;outputS,ss0,T;output6:0Q;reg6:0Q;regS,ss0,T;wire3:0X1,X2;shenjiangwenu1(.SWITCH(SWITCH),.CLK(CLK1),.UP(UP),.SHI(X1),.GE(X2);dec7su2(.CLK(CLK),.Q(Q),.SHI(X1),.GE(X2),.ss0(ss0);warmcoldu31(.KAIGUAN(KAIGUAN),.Q1(S),.Q2(T);endmodule第三章各模塊波形仿真圖3.1冷熱風(fēng)控制模塊仿真圖3.2升降溫控制模塊仿真圖3.3動態(tài)數(shù)碼管顯示模塊仿真圖3.4頂層文件模塊仿

16、真圖第四節(jié)頂層模塊任何用VerilogHDL描述的電路設(shè)計模塊，皆可用模塊例話語句，例化一個元件，來實現(xiàn)電路系統(tǒng)的設(shè)計。模塊例化語句格式與邏輯門例化語句格式相同，具體格式如下：元件名(端口列表)；其中，元件名師已經(jīng)設(shè)計好的基本元件的名稱；例化元件的名稱是一個可選項，他的作用類似于電路系統(tǒng)板上的一個插座的名稱，基本原件就插在它的上面；而“端口列表”用于描述設(shè)計模塊元件的引腳與插座引腳的連接關(guān)系。端口列表的方法有位置關(guān)聯(lián)法和名稱關(guān)聯(lián)法兩種。管腳鎖定及硬件連線4.1管腳介紹4.2硬件連線介紹第二節(jié)動態(tài)顯示模塊時鐘電路：主要時鐘頻率48MHz，另有以下四組頻率組供用戶選擇使用：o超低頻率組：0.125

17、Hz、0.25Hz、0.5Hzo低頻頻率組：1Hz、2Hz、4Hz、8Hz、64Hz、256Hzo中頻頻率組：1024Hz、4096Hz、16384Hz、32768Hz、65536Hzo高頻頻率組：750KHz、1.5MHz、3MHz、6MHz、12MHz、24MHz多功能按鍵（F1F12）：12路多功能鍵盤輸入oF1F4為4路16進(jìn)制碼發(fā)生器；oF5F8為4路正脈沖固定脈寬發(fā)生器（7.8ms或15.6ms）；oF9F12為4路負(fù)脈沖固定脈寬發(fā)生器（7.8ms或15.6ms）；oF9F12為4路低電平復(fù)位信號；oF1F8為8路高電平復(fù)位信號（可作琴鍵式輸入）動態(tài)顯示簡介:動態(tài)顯示技術(shù)讓不同的的數(shù)碼管分時點(diǎn)亮。即，某一個數(shù)碼管的字段碼從計算機(jī)的一個IO接口輸出，通過SS0，SS1選通該數(shù)碼管，讓這個數(shù)碼管顯示自己的字符幾個毫秒，然后將下一個數(shù)碼管的字段碼從計算機(jī)的同一個IO口輸出。通過SS0，SS1選通下一個數(shù)碼管，讓下一個數(shù)碼管顯示自己的字符幾個毫秒，一次循環(huán)。由于人眼響應(yīng)較慢，最后的效果是每一個數(shù)碼管都在顯示各自的字符。參考文獻(xiàn)示例參考文獻(xiàn)1強(qiáng)錫富.傳感器.機(jī)械工業(yè)出版社，2001年2李科杰.新編傳感器技術(shù)手冊.國防工業(yè)出版社，2002年3賈伯年.傳感器技術(shù).東南大學(xué)出版社，1