EDA-洗衣机控制器设计(14页).doc
-沈阳理工大学课 程 EDA设计 题 目 洗衣机控制器设计 院 系 装备工程学院 专业班级 探测制导与控制技术 学生姓名 杜继石 学生学号 0811020219 指导教师 钱博 2010年 12 月21日第 7 页-主要内容： 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、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。一、总体设计思想1、基本原理洗衣机控制器的设计主要是定时器的设计。由一片FPGA和外围电路构成了电器控制部分。FPGA接收键盘的控制命令，控制洗衣机的进水、排水、水位和洗衣机的工作状态、并控制显示工作状态以及设定直流电机速度、正反转控制、制动控制、起停控制和运动状态控制。对芯片的编程采用模块化的VHDL (硬件描述语言)进行设计，设计分为三层实现，顶层实现整个芯片的功能。顶层和中间层多数是由VHDL的元件例化语句实现。中间层由无刷直流电机控制、运行模式选择、洗涤模式选择、定时器、显示控制、键盘扫描、水位控制以及对直流电机控制板进行速度设定、正反转控制、启停控制等模块组成，它们分别调用底层模块。定时启动正转20s暂停10s反转20s暂停10s定时到停止2、设计框图 定时时间未到二、设计步骤和调试过程1、总体设计电路洗衣机控制器电路主要有五大部分组成，包括：减法计数器、时序控制电路、预置时间和编码电路、数码管显示、译码器组成。具体电路如下图所示： 2、模块设计和相应模块程序数码管显示实现数码管显示Library iee;Use ieee.std_logic_1164.all;Entity encode is Port( Bcd : in std_logic_vector(3 downto o); A,b,c,d,e,f,g: out std_logic );End encode;Architecture rtl of encode isSignal temp:std_logic_vector(6 downto 0);Begin Table Bcd => temp; 0000=> 1111110; 0001=> 0110000 0010=> 1101101 0011=> 1111001 0100=> 0110011 0101=> 1011011 0110=> 1011111 0111=> 1110000 1000=> 1111111 1001=> 1111011 End table;a<=temp(6);b<=temp(5);c<=temp(4);d<=temp(3);e<=temp(2);f<=temp(1);g<=temp(0);end rtl时序电路Library ieee;Use ieee.std_logic_1164.all;Use ieee.std_logic_unsigned.allEntity shixu isPort(cp,en,rd:in std_logic;Q1,q2:out std_logic);End shixu;Architecture rtl of shixu isBeginProcess(cp)Variable wash_time:integer range 0 to 19;Variable wash_time:integer range 0 to 9;Variable state:std_logic;Variable wash_time:integer :=21;Variable wash_time:integer :=9;BeginIf(en=0)wash_time:=19;wait_time:=9;state:=0;End if;if(en=0)then wash_time:=21;Q1<=0;Q2<=0;Else if (cpevent and cp=1)Then if (rd=1)then if (wash_time>0)Then wash_time:=20;state:=not state;End if; end if; end if;If(wash_time=0)then Q1<=0;Q2<=0;else if (state=0)Then Q1<=1;Q2<=0; else Q1<=0;Q2<=1;End if; end if;Else Q1<=0;Q2,=0;End if;End if;End if;End process;End rtl;预置时间和编码电路Library ieee;Use ieee.std_logic_1164.all;Use ieee.std_logic_unsigned;all;Entity counter is Port(clk,start:in std_logic; k:in STD_LOGIC_VECTOR(7 downto 0); time_remain:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); time_is_up:out std_logic);end counter;architecture rtl of counter isbeginprocess(clk)variable time_second:integer:=60;variable time_second:integer:=0;begin if (clkevent and clk=1)then if(time_second>0 and start=1)then time_second:=time_second-1;else time_second:=59; end if;if(start=0)then time_remain<=k;time_second:=60;time_second:=0;elseif(time_second=0) then if(time_remain(3 downto 0)>0) then time_remain(3 downto 0)<=time_remain(3 downto 0)-start; time_remain(3 downto 0)<=time_remain(3 downto 0)-1;time_second:=59;else if (time_remain(7 downto 4) >0)then time_remain(7 downto 4) <=time_remain(7 downto 4)-start; time_remain(7 downto 4)<=time_remain(7 downto 4)-1; time_remain(3 downto 0)<=1001;time_second:=59;end if; end if;else if (time_second=0 and time_second=1) if(time_remain=0)then time_is_up<=0;else time_is_up<=1; time_second:=time_second-1;end if;end if;end if;end if;end process; end rtl;译码器library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity decoder is port( Q1,Q2: in std_logic; REV,RUN,PAUSE: out std_logic );end decoder;architecture rtl of decoder issignal choose:std_logic_vector(1 downto 0);beginchoose(1)<=q1;choose(0)<=q2;process(choose)begincase choose iswhen "00"=>REV<='0'RUN<='0'PAUSE<='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;end process;REV<=Q2;RUN<=Q1;PAUSE<=not(Q1 OR Q2);end rtl;3、仿真及仿真结果分析仿真信号图如下：仿真图洗衣机接通电源，按load设置洗涤时间按start、rd置为高电平洗衣机开始工作，当时钟第一个上升沿到达时run（正转功能）为高电平维持20s以后变为低电平而pause（暂停功能）随着时钟上升沿的到来变为高电平维持10s变为低电平，然后rev（反转功能）开始随着时钟上升沿的到来变为高电平工作维持20s后变为低电平，再停止pause置高，接下来电路一直重复上述工作，知道定时器计数结束。4、实验调试结果电路设计完成以后，按照预定设计，输入相应数据，三只LED灯按照设定时间规律间断性亮起，数码管也显示输入时间并按减数计时产生相应的数字显示，直到到达预定时间停止工作显示零，实验设计达到预期效果。
