VHDL语言洗衣机控制器设计.pdf

-课课程程设设计计课程设计名称：课程设计名称：EDA 课程设计专专 业业 班班 级级学学 生生 姓姓 名名：*：指指 导导 教教 师师：课程设计时间：课程设计时间：1 设计任务及要求利用可编程逻辑器件丰富的部资源，借助 EDA电子设计自动化工具如 MA*plus把家电控制器电路集成在一片 FPGA现场可编程门阵列芯片，这样就无需专门的单片机和外部逻辑电路。从而减小了电路的体积、提高了系统的稳定性。本次电路设计是洗衣机控制器设计。设计的主要容是：1设计一个洗衣机控制器，使洗衣机作如下运转：定时启动正转 20 秒暂停 10 秒反转 20 秒暂停 10 秒定时不到，重复上面过程。2假设定时到，则停顿，并发出音响信号。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；洗涤过程由开场信号开场。4三只 LED 灯表示正转、反转、暂停三个状态。-设计的主要要：1根据设计题目要求编写相应程序代码2对编写的 VHDL 程序代码进展编译和仿真3利用实验箱完成硬件验证可选4总结设计容，完成课程设计说明书2 设计原理及总体框图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局部。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洗衣机洗涤过程如图2 所示。对 FPGA 芯片的编程采用模块化的VHDL(硬件描述语言)进展设计，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展速度设定、正反转控制、启停控制等模块组成，它们分别调用底层模块。洗衣机控制器电路主要有五大局部组成，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。具体电路如图3 所示：-图 3 洗衣机控制器总体设计图3 程序设计数码管显示实现数码管显示2 数码管显示编码时序电路-预置时间和编码电路译码器定时器电路计时器减法计数器4 编译及仿真EDA 工具在 EDA 技术应用中占据极其重要的位置，EDA 的核心是利用计算机完成电子设计全程自动化，因此基于计算机环境的EDA 软件的支持是必不可少的。此次设计所用 EDA 工具是由著名的 Alter 公司生产的 MA*plus工具软件，它是一种集成的开发环境，支持原理图、VHDL 和 Verilog 语言文本文件，以及波形文件作为设计输入，并支持这些文件的人以混合设计。-图 4 洗衣机控制器程序仿真图MA*plus工具软件具有门级仿真器，可以进展功能仿真和时序仿真，能够产生准确的仿真结果，同是还支持主流第三方EDA 工具，所以可以说MA*plus是当今最优秀的 EDA 工具软件之一。利用MA*plus工具软件仿真仿真结果如图 4 所示5 硬件调试与结果分析洗衣机接通电源，按 load 设置洗涤时间按 start、rd 置为高电平洗衣机开场工作，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 反转功能开场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，再停顿pause 置高，接下来电路一直重复上述工作，知道定时器计数完毕。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连续性亮起，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顿工作显示零，实验设计到达预期效果。6 参考文献1 松著.EDA 技术实用教程(第二版).：科学,2005.2 康华光主编.电子技术根底 模拟局部.：高教,2006.3阎石主编.数字电子技术根底.：高教,2003.4 岩岭春等.在 MA*plus平台下用 VHDL 进展数字电路设计.：西电，-20055.51kaifa./无忧电子开发网心得体会心得体会通过这次的 EDA 设计，我可以说是受益良多。看到洗衣机控制器的题目，我首先想到的是状态机的设计，因为课本上说状态机其实就是控制器，后来经过看书觉得应该是摩尔型状态机，可是自习分析后发现设计题目比拟复杂，如果用状态机的思路来设计，比拟困难超出了我的能力。结合以前做课程设计数字电路设计交通灯控制器 的经历，如果用模块化层次化的设计思路更清晰，设计起来也更容易，特别是更符合EDA 设计的的流程，故自己开场设计各功能模块。洗衣机控制器主要实几种状态的循环改变，还有计时和数码显示的功能，所以我觉得电路主要有五大局部组成，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。在分析过程中，我遇到了不少困难，因为第一次遇到一个比拟复杂的设计，刚开场不知道从哪里入手，所以借鉴了一些书和网上的资料，查找到现代洗衣机控制电路的设计方案，虽然很复杂，但是有很多借鉴的地方。通过这次设计，让我初步掌握了VHDL 的设计方法与一些技巧，让我对FPGA 的编程、定时器和计数器的设计更加熟悉，让我更加明白时序组合门电路设计思路和方法。在设计中也参了和查阅了很多资料，从中学到不少课本上没有的东西，并且充分认识到家电控制电路设计在一片FPGA 芯片，具有体积小、可靠性高、降低本钱、设计周期短，功能灵活的特点，本人受益匪浅。我相信通过此次 EDA 课程设计，一定会对以后的设计工作提供很大帮助。电子信息科学与技术电子信息科学与技术 专业课程设计任务书专业课程设计任务书学生学生题题目目课题性质课题性质A专业班级专业班级洗衣机控制器*课题来源课题来源D-指导教师指导教师焦素敏同组同组无1设计一个洗衣机控制器，使洗衣机作如下运转：定时启动正转 20 秒暂停 10 秒反转 20 秒暂停 10 秒定时不到，重复上面过程。主要容主要容2假设定时到，则停顿，并发出音响信号。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；洗涤过程由开场信号开场。4三只 LED 灯表示正转、反转、暂停三个状态根据设计题目要求编写相应程序代码对编写的 VHDL 程序代码进展编译和仿真任务要求任务要求条件允许，完成硬件验证可选总结设计容，完成课程设计说明书1焦素敏.EDA 课程设计指导书.：工业大学，20212松,黄继业.EDA 技术实用教程.：科学，2002参考文献参考文献3王国栋,松等.VHDL 实用教程.：电子科技大学，20004亦华,延明.数字电路 EDA 入门.：电子工业，20035.51kaifa./无忧电子开发网审查意见审查意见指导教师签字：焦素敏指导教师签字：焦素敏教研室主任签字：庆辉教研室主任签字：庆辉20212021 年年 0303 月月 6 6 日日说明：本表由指导教师填写，由教研室主任审核后下达给选题学生，装订在设计论文首页填填 表表 说说 明明1 1课题性质课题性质一栏：A工程设计；B工程技术研究；C软件工程如 CAI 课题等；D文献型综述；E其它。-2 2 课题来源课题来源一栏：A自然科学基金与部、省、市级以上科研课题；B企、事业单位委托课题；C校、院系、部级基金课题；D自拟课题。学院课程设计成绩评价表学院课程设计成绩评价表课程名称：设计题目：专业：班级：*：序号评审工程分 数总分值标准说明思路清晰；语言表达准确，概念清楚，论点正确；实验方法科学，分析归纳合理；结论严谨，设计有应用价值。任务饱满，做了大量的工作。容新颖，题目能反映新技术，对前人工作有改良或突破，或有独特见解整体构思合理，理论依据充分，设计完整，实用性强1容202创新103完整性、实用性104结果的正确性20仿真结果正确，实验现象满足设计要求设计格式、绘图、图纸、实验数据、标准的运用等符合有关标准和规定能很好的遵守各项纪律，设计过程认真；准备工作充分，答复下列问题有理论依据，根本概念清楚。主要问题答复简明准确。在规定的时间作完报告。5规性106纪 律 性107答辩20总分-综合意见指导教师年月日学院课程设计总结学院课程设计总结优：人良：人中：人及格：人不及格：人包括任务完成情况、主要经历、存在问题及改良情况教研室系主任：年月日-主管院长：年月日-