1、洗衣机控制器课程设计报告书九江学院课 程 设 计课 程 EDA技术课程设计 题 目 洗衣机控制器 院 系 电子信息学院 专业班级 电子信息工程技术 学生姓名 张翁生 学生学号 37 指导教师 高玉宝 一、设计要求与原理设计一个洗衣机控制器,要求洗衣机有正转、反转、暂停三种状态。设定洗衣机的工作时间,要洗衣机在工作时间内完成:定时启动正转20秒暂停10秒反转20秒暂停10秒定时未到回到“正转20秒暂停10秒”,定时到则停止,同时发出提示音。基本要求:1、设计一个电子定时器,控制洗衣机作如下运转:定时启动正转20秒暂停10秒反转20秒暂停10秒定时未到回到“正转20秒暂停10秒”,定时到则停止;2
2、、若定时到,则停机发出音响信号;3、用两个数码管显示洗涤的预置时间(分钟数),按倒计时方式对洗涤过程作计时显示,直到时间到停机;洗涤过程由“开始”信号开始;4、三只LED灯表示“正转”、“反转”、“暂停”三个状态。二、洗衣机的工作过程首先用电路控制三只LED显示洗衣机正转、反转、暂停三种状态。然后用电子定时器控制洗衣机设定的工作时间,以及正传和反转运行时间的控制。同时用两个数码管显示洗涤的预置时间(按分钟计数),按倒计时方式对洗涤过程作计时显示,直到时间到停机;洗涤过程由“开始”信号开始;最后定时到则停止,同时用蜂鸣器发出提示音。通过各种开关组成控制电路,使洗衣机实现程序运转。 直至结束为止。
3、三、各模块图洗衣机控制电路由定时输入模块,电机输出模块,电机时间控制模块,数字显示电路,倒计时模块以及报警器模块组成。 图一 四、各模块的VHDL代码与仿真结果1、输入定时模块,此模块是为了实现希望让洗衣机工作多少个分钟,有两个数码管显示工作时间,所以可以不同要求输入要洗衣的时间,可以输入159分钟不等时间,人性化控制,与实际的洗衣机工作是一样的。程序如下:library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entity shuru isPor
4、t ( shu : in std_logic; hshu: in std_logic; din : in std_logic; dout:out std_logic_vector(3 downto 0); dout1:out std_logic_vector(3 downto 0); end shuru;architecture Behavioral of shuru issignal count: std_logic_vector(3 downto 0);signal count1: std_logic_vector(3 downto 0);beginprocess(shu,hshu,din
5、)begindout=count;dout1=count1; if din=0 then dout=1111;dout1=1111; elsif rising_edge(shu) then if count=1001 then count=0000; else count=count+1; end if; end if; if rising_edge(hshu) then if count1=0110 then count1=0000; else count1=count1+1; end if; end if;end process;end Behavioral;仿真波形如下2、产生1HZ频率
6、的信号 此程序是将学校试验箱上提供的48MHZ的信号分频成1HZ频率的信号,这样可以一秒进行计数,程序很简单,如下:LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entity fp48M is port(clk_48MHZ: in std_logic; clk_1HZ: out std_logic );end fp48M;architecture behav of fp48M is signal clk_1HZ_r: std_logic; signal count : std_logic_vec
7、tor(24 downto 0); begin process (clk_48MHZ)begin if clk_48MHZevent and clk_48MHZ=1 then if count=1011011100011010111111111then count0); clk_1HZ_r=not clk_1HZ_r; else count=count+1; clk_1HZ=clk_1HZ_r; end if; end if;end process;end behav;3、提供定时脉冲模块 此模块提供1分钟产生一个高电平和5秒产生一个高电平,这两个脉冲为后面的循环和控制60秒减一分钟有很多的作
8、用,起到后面的链接作用,同时可以根据自己来设置各状态工作时间,这可以和后面的循环控制一起来控制,程序如:library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entity washmachine is Port ( clk : in std_logic; c :out std_logic; d :out std_logic);end washmachine;architecture miao20 of washmachine issignal c
9、ount: std_logic_vector(2 downto 0); signal shi: integer range 0 to 60;begin process(clk) begin if rising_edge(clk) then if shi=60 then shi=0;c=1; else shi=shi+1;c=0; end if; if count=100 then count=000; d=1; else count=count+1; d=0; end if; end if; end process;end miao20;仿真波形如下:4、循环控制模块此模块是为了实现能够控制洗
10、衣机正转、反转、暂停的功能,同时也可以和前一模块一起控制各个状态的工作时间。library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entity dianji is Port ( cc :in std_logic; deng : out std_logic_vector(2 downto 0);end dianji;architecture di of dianji is signal count : std_logic_vector(3 down
11、to 0); signal deng1 : std_logic_vector(2 downto 0);begin deng=deng1; process(cc) begin if rising_edge(cc) then if count = 1010 then count = 0000; else count = count+1; end if; if count=0000 then deng1=011; elsif count=0100 then deng1=101; elsif count=0110 then deng1=110; end if; end if; end process;
12、end di ;仿真波形如下:5、分钟的个位控制根据课程设计要求,把工作状态及工作时间显示出来,按下KEY5键就可以显示工作时间的分钟个位显示在数码管上,可以根据洗衣不同要求设置同时可以控制分钟的十位时间,当个位分钟为0时下一个分钟个位脉冲过来分钟的十位就减1程序如下:library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entity fen_l is Port ( jian : in std_logic; reset : in std_logi
13、c; din : in std_logic_vector(3 downto 0); dout : out std_logic_vector(3 downto 0); c:out std_logic);end fen_l;architecture Behave of fen_l is signal count : std_logic_vector(3 downto 0);begin dout = count; process(jian,reset,din) begin if reset=0then count = din ; c=0; elsif rising_edge(jian) then i
14、f count = 0000 then count = 1001; c=1; else count = count-1; c=0; end if; end if; end process;end Behave;仿真波形如下:6、分钟的十位控制根据课程设计要求,把工作状态及工作时间显示出来,按下KEY5键就可以显示工作时间的分钟十位显示在数码管上,可以根据洗衣不同要求设置,这和上面程序相似,当个位分钟为0时下一个分钟个位脉冲过来分钟的十位就减1程序如下:library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;us
15、e IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entity fen_h is Port ( jian : in std_logic; reset : in std_logic; din : in std_logic_vector(3 downto 0); dout : out std_logic_vector(3 downto 0); c:out std_logic);end fen_h;architecture Behave of fen_h is signal count : std_logic_vector(3 downto 0);begin dout = count; p
16、rocess(jian,reset,din) begin if reset=0then count = din ; c=0; elsif rising_edge(jian) then if count = 0000 then count = 1001; c=1; else count = count-1; c=0; end if; end if; end process;end Behave;7、数码管显示模块 此模块是显示要洗衣的时间,这个时间是可以在前面的控制模块控制的,安下KEY5键就可以显示时间。LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; US
17、E IEEE.STD_LOGIC_Arith.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_Unsigned.ALL;ENTITY xianshi_led ISPORT(clk_2k: IN STD_LOGIC;d: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); -输入要显示的数据dig: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); -数码管选择输出引脚seg: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) -数码管段输出引脚);END ENTITY;ARCHITECTURE one OF xianshi_led ISSIGNAL
18、 seg_r: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); -定义数码管输出寄存器SIGNAL dig_r: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); -定义数码管选择输出寄存器SIGNAL disp_dat: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); -定义显示数据寄存器SIGNAL count: STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); -定义计数寄存器BEGINdig=dig_r;seg=seg_r;PROCESS(clk_2k)BEGIN IF RISING_EDGE(clk_2k) THEN count disp_
19、dat disp_datnull; END CASE; CASE count IS -选择数码管显示位 WHEN 000= dig_r dig_rnull; END CASE; END IF;END PROCESS;PROCESS(disp_dat)BEGIN CASE disp_dat IS WHEN X0= seg_r seg_r seg_r seg_r seg_r seg_r seg_r seg_r seg_r seg_r seg_r seg_r seg_r seg_r seg_r seg_r=X8e;-显示f END CASE;END PROCESS;END;8、提供数码管工作频率模块
20、 由于数码管要工作在2KHZ的频率信号下有所需要将试验箱48MHZ的信号分频分频成2KHZ,此程序和产生1HZ是一样的程序如下:LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entity fp2k is port(clk_48MHZ: in std_logic; clk_2KHZ: out std_logic );end fp2k;architecture behav of fp2k is signal clk_2KHZ_r: std_logic; signal count : std_logi
21、c_vector(14 downto 0); begin process (clk_48MHZ)begin if clk_48MHZevent and clk_48MHZ=1 then if count=10111011011111then count0); clk_2KHZ_r=not clk_2KHZ_r; else count=count+1; clk_2KHZ=clk_2KHZ_r; end if; end if;end process;end behav;五、将各个模块连接及其目标器件选择 将各个模块的VHDL语言生产原理图模块器件,将各个模块连接如下图:六、实训总结这次EDA课程设
22、计虽然只有一个星期但是还是学到了很多东西,老师给我们很多的题目让我们自己选择一个做,我先看了下那几个题目,感觉自己可以尝试做几个,虽然老师说要我们去网上查资料看看网上是怎么写的,但是我还是自己写程序,一开始我做了拔河机,用了大概一天时间把程序写完,但是在试验箱上却不能完全实现,经过多次的修改,功能实现还是有点欠缺;之后我又做了交通灯和洗衣机(洗衣机做了两个版本),在实现功能上交通灯还是有点欠缺,就是一个方向的绿灯和黄灯在最后5秒不能切换,这个问题我请教过老师,老师给出了些建议,最后的洗衣机做了两个版本,就是在控制三个状态转换上有点不同,一个是一个模块完成的,另外一个是有两个20秒倒计时和10秒
23、倒计时时完成,这两个思维都在实验上看到结果和预计的是一样的。通过和老师的交流我认识到自己的不足,虽然这次课程设计我做出了几个设,但是还是有很多的不足,就拿数码管来说吧,其中的管脚DIG和SEG我就没有明白是什么意思,所以在和老师的交流过程中我意识到自己的硬件知识不足,以后要在这方面多努力。这次课程设计激起我对EDA更多的兴趣,在以后的一定会投入更多的时间去学习。这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,这毕竟第一次做的,难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。
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