洗衣机控制器Word文档下载推荐.docx
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专业负责人
2011年3月7日
一、总体设计思想
1.基本原理
从课程设计要求来看，要求实现电机的正传、反转、暂停，需要用LED灯的状态来表示，当显示时间前20秒正传、暂停10秒、反转20秒、再暂停10秒，如此一来，周期恰好是60秒。
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。
从秒脉冲出来的信号，经过一个控制电路后进入秒计数器进行秒计数，进行清零，这时用户置入洗涤时间，并按开始按钮，洗衣机开始工作。
当秒计数器变为零的时候，去分钟计数器上面借数；
与此同时，从十秒位转化出来的信号进入移位寄存器后，LED灯表示出电机运转状态；
当用户设定的洗涤时间结束后，电路报警并清零；
同时电机指示灯熄灭。
2.设计框图
首先开始启动，按照指令要求先正转20秒，然后暂停10秒，接着反转20秒，暂停10秒，如果定时时间没有达到依次进行以上操作。
倘若定时时间达到就停止以上操作，停止运行。
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。
2、模块设计和相应模块程序
⑴数码管显示
实现数码管显示
Libraryiee;
Useieee.std_logic_1164.all;
Entityencodeis
Port（
Bcd:
instd_logic_vector（3downtoo）;
A,b,c,d,e,f,g:
outstd_logic
）;
Endencode;
Architecturertlofencodeis
Signaltemp:
std_logic_vector（6downto0）;
Begin
Table
Bcd=>
temp;
＂0000＂=>
＂1111110＂;
＂0001＂=>
＂0110000＂
＂0010＂=>
＂1101101＂
＂0011＂=>
＂1111001＂
＂0100＂=>
＂0110011＂
＂0101＂=>
＂1011011＂
＂0110＂=>
＂1011111＂
＂0111＂=>
＂1110000＂
＂1000＂=>
＂1111111＂
＂1001＂=>
＂1111011＂
Endtable;
a<
=temp（6）;
b<
=temp（5）;
c<
=temp（4）;
d<
=temp（3）;
e<
=temp
（2）;
f<
=temp
（1）;
g<
=temp（0）;
endrtl；
⑵时序电路
Libraryieee;
Useieee.std_logic_unsigned.all
Entityshixuis
Port（cp,en,rd:
instd_logic;
Q1,q2:
outstd_logic）;
Endshixu;
Architecturertlofshixuis
Process（cp）
Variablewash_time:
integerrange0to19;
integerrange0to9;
Variablestate:
std_logic;
integer:
=21;
=9;
If（en=’0’）wash_time:
=’19’;
wait_time:
=’9’;
state:
=’0’;
Endif;
if（en=’0’）thenwash_time:
Q1<
Q2<
Elseif（cp’eventandcp=’1’）
Thenif（rd=’1’）thenif（wash_time>
0）
Thenwash_time:
=20;
=notstate;
endif;
If（wash_time=0）thenQ1<
elseif（state=’0’）
ThenQ1<
=’1’;
elseQ1<
ElseQ1<
Q2,=’0’;
Endprocess;
Endrtl;
⑶预置时间和编码电路
Useieee.std_logic_unsigned;
all;
Entitycounteris
Port（clk,start:
k:
inSTD_LOGIC_VECTOR（7downto0）;
time_remain:
BUFFERSTD_LOGIC_VECTOR（7DOWNTO0）;
time_is_up:
endcounter;
architecturertlofcounteris
begin
process（clk）
variabletime_second:
integer:
=60;
=0;
beginif（clk’eventandclk=’1’）
thenif（time_second>
0andstart=’1’）
thentime_second:
=time_second-1;
elsetime_second:
=59;
if（start=’0’）
thentime_remain<
=k;
time_second:
else
if（time_second=0）
thenif（time_remain（3downto0）>
thentime_remain（3downto0）<
=time_remain（3downto0）-start;
time_remain（3downto0）<
=time_remain（3downto0）-1;
elseif（time_remain（7downto4）>
thentime_remain（7downto4）<
=time_remain（7downto4）-start;
time_remain（7downto4）<
=time_remain（7downto4）-1;
=＂1001＂;
endif;
elseif（time_second=0andtime_second=1）
if（time_remain=0）thentime_is_up<
elsetime_is_up<
time_second:
endprocess;
endrtl;
⑷译码器
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
entitydecoderis
port（Q1,Q2:
instd_logic;
REV,RUN,PAUSE:
outstd_logic）;
enddecoder;
architecturertlofdecoderis
signalchoose:
std_logic_vector（1downto0）;
choose
（1）<
=q1;
choose（0）<
=q2;
process（choose）
casechooseis
when"
00"
=>
REV<
='
0'
;
RUN<
PAUSE<
1'
10"
01"
whenothers=>
endcase;
=Q2;
=Q1;
=not（Q1ORQ2）;
endrtl;
3、仿真及仿真结果分析
仿真信号图如下：
仿真图
4、实验调试结果
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。
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，表示“正转”、“反转”、“暂停”三个状态。
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。
三、结论及心得体会
通过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，才能真正地更好去理解知识，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，这毕竟是我第一次做有关于EDA方面的设计，难免会遇到过各种各样的问题，首先是程序编写上有很多难点，其次是软件的使用以及仿真是存在的操作失误等等，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。
此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变。
让我能够对以前学过的知识进行一遍复习并且更深一步的了解。
参考资料
[2]章彬宏.EDA应用技术.北京：
北京理工大学出版社，2006
[3]罗中华杨戈.EDA与可编程实验教程.重庆：
重庆大学出版社，2005
[4]刘艳萍李志军高振斌EDA实用技术及应用.北京：
国防工业出版社.2005
[5]周立功EDA实验与实
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