数字系统设计与硬件描述语言基于VHDL的洗衣机控制器设计Word格式.docx

1、alarmout为警报提醒的状态。switchstate为数码管显示的开关的状态（0/1），spstate为数码管显示的开始/暂停的状态（0/1）， state为数码管显示的洗衣机工作状态（04），currentmodel为数码管显示的当前模式（02），timedecade为数码管显示的剩余时间的十位，timeunit为数码管显示的剩余时间的个位。下面介绍各模块功能与算法：1）开关与模式选择模块a接收开关信息，b接收模式选择信息。c输出总电路的开关信息（开启洗衣机并且设置完毕电路后，即可准备工作，等待“开始”信号）。e为开关信息，将输入到数码管中显示。time1与time2分别代表洗衣时间的十

2、位和个位，将输入到计数器与警报模块中。y为模式信息，将输入到码管中显示。2）开始/暂停模块a接收开关信息，b接收开始/暂停信息，clk接收系统时序脉冲信号。startorpause输出受开始/暂停信息调控的系统时序脉冲信号。y为开始/暂停信息，将输入到码管中显示。3）计数器与警报模块clk接收受开始/暂停信息调控的系统时序脉冲信号，a接收开关信息，time1和time2分别接收洗衣时间的十位和个位。alarm输出警报信息；outtime1和outtime2分别为剩余时间的十位和个位，将输入到数码管中显示，同时将输入到控制模块中。在脉冲信号的控制下，剩余时间逐渐减少，当剩余时间为0时，停止减小，

3、并开启警报。4）控制模块a接收开关信息，b接收开始/暂停信息，time1和time2分别接收剩余时间的十位和个位。water、wash、drain、dry分别输出注水、洗涤、排水、脱水的控制信息。act为模块内部使用的BUFFER量。控制模块根据剩余时间的多少决定工作状态。如：剩余时间为16-30分钟时洗涤，31-35分钟时注水。则剩余时间33分钟时，water为1，其他控制信息为0；剩余时间21分钟时，wash为1，其他控制信息为0。5）译码器与数码管显示模块b接收开关信息，a接收4位二进制数据。q在数码管上显示字形。二、 程序源代码及说明程序代码由主程序及5个模块代码组成1）主程序LIBR

4、ARY IEEE ;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL ;ENTITY xyj IS PORT（switch,modelselect,clkin,sorp: IN STD_LOGIC; -电源开关、模式选择、时钟、开始/暂停按键状态的输入 waterstate,washstate,drainstate,drystate,alarmout: OUT STD_LOGIC; -注水程序、洗涤程序、排水程序、脱水程序、警报状态的输出 switchstate,spstate,state,currentmodel,time

5、decade,timeunit: OUT STD_LOGIC_VECTOR（6 DOWNTO 0）; -工作状态、工作模式、剩余时间的输出END ENTITY xyj;ARCHITECTURE behave OF xyj ISCOMPONENT model -调用开关与模式选择模块 PORT（a,b: c: e,time1,time2,y: OUT STD_LOGIC_VECTOR （ 3 DOWNTO 0 ）; END COMPONENT model;COMPONENT count -调用计数器与警报模块 PORT（clk,a: time1,time2: IN STD_LOGIC_VECTO

6、R（3 DOWNTO 0）; alarm: outtime1,outtime2: OUT STD_LOGIC_VECTOR（3 DOWNTO 0）; END COMPONENT count; COMPONENT BCD7 -调用译码器与数码管显示模块 PORT（b: a: q : OUT STD_LOGIC_VECTOR（0 TO 6） ）; END COMPONENT BCD7; COMPONENT startpause -调用开始/暂停模块 PORT（a,b,clk: startorpause: e: END COMPONENT startpause; COMPONENT control

7、-调用控制模块 water,wash,drain,dry: act: BUFFER STD_LOGIC_VECTOR（3 DOWNTO 0）; END COMPONENT control; SIGNAL sig1,sig2,sigBCD7_1,sigBCD7_2,sigBCD7_3,sigBCD7_4,sigBCD7_5,sigBCD7_6:STD_LOGIC_VECTOR（3 DOWNTO 0）; SIGNAL aout,bout:STD_LOGIC;BEGINU1: model PORT MAP（a=switch,b=modelselect,c=aout,y=sigBCD7_1,time1

8、=sig1,time2=sig2,e=sigBCD7_5）;U2: startpause PORT MAP（a=aout,b=sorp,clk=clkin,startorpause=bout,e=sigBCD7_6）;U3: control PORT MAP（a=sorp,time1=sigBCD7_2,time2=sigBCD7_3,water=waterstate,wash=washstate,drain=drainstate,dry=drystate,act=sigBCD7_4）;U4: count PORT MAP（a=aout,clk=bout,time1=sig2,alarm=al

9、armout,outtime1=sigBCD7_2,outtime2=sigBCD7_3）;U5: BCD7 PORT MAP（b=aout,a=sigBCD7_1,q=currentmodel）;U6:sigBCD7_2,q=timedecade）;U7:sigBCD7_3,q=timeunit）;U8:sigBCD7_4,q=state）;U9:sigBCD7_5,q=switchstate）;U10:sigBCD7_6,q=spstate）;END ARCHITECTURE behave;2）开关与模式选择模块ENTITY model IS -开关与模式选择模块 -定义开关和模式选择按键

10、的输入 -洗衣机工作开关的输出 -定义所需时间/min，time1为十位，time2为各位END ENTITY model;ARCHITECTURE behave OF model IS PROCESS（a,b） BEGIN IF（a=1）THEN -开关开启时执行 CASE b IS WHEN = y=0001;time10110time20000 -模式1：60分钟00010 -模式2：10分钟 END CASE; c=e -开关开启且模式选择完毕，开始工作 ELSE y c -开关关闭时不工作 END IF; END PROCESS;3）开始/暂停模块ENTITY startpause

11、IS -开始/暂停模块END ENTITY startpause;ARCHITECTURE behave OF startpause IS）THEN startorpause=clk; ELSIF（a= startorpause END IF;4）计数器与警报模块ENTITY count IS -计数器与警报模块END ENTITY count;ARCHITECTURE behave OF count ISSIGNAL intime11 : STD_LOGIC_VECTOR（3 DOWNTO 0）:SIGNAL intime22 :SIGNAL intime3 : STD_LOGIC_VECT

12、OR（1 DOWNTO 0）:01 -intime3与intime4联系，实现变量的合理赋值SIGNAL intime4 :00PROCESS（time1） -此段的作用为当模式更改时，令变量重新赋值 IF（time1/= intime310 ELSIF（time1/= intime311 ELSE intime3END IF; intime11=time1; intime22=time2;END PROCESS; PROCESS（clk,intime3,intime4） VARIABLE intime1,intime2 : STD_LOGIC_VECTOR（3 DOWNTO 0）; IF（c

13、lkEVENT AND clk= IF（a= IF（intime3/=intime4）THEN -第一个PROCESS运行时，变量被重新赋值 intime4=intime3; intime1:=intime11; intime2:=intime22; IF（intime2/=）THEN =intime2- alarm ELSIF（intime1/=1001=intime1- ELSE alarm outtime1=intime1; outtime201010101 act -注水 ELSIF（time1&01000000 act -洗涤001101010011 -排水0011000000010

14、10100010000000000000100 -脱水 ELSE act ELSE act CASE act IS WHEN waterwashdraindry END PROCESS; END ARCHITECTURE behave;6）译码器与数码管显示模块LIBRARY IEEE;ENTITY BCD7 IS -译码器与数码管显示模块PORT（b: a: -数据输入 -7段输出END BCD7;ARCHITECTURE behav OF BCD7 IS PROCESS （a） BEGIN IF（b= CASE a（3 DOWNTO 0） IS - BCD 7段译码表 q0000000 E

15、ND CASE; ELSE qEND behav;三、 仿真结果及分析首先对每个模块进行仿真：1、 仿真结果表明，只有a为1时，输出变化。但a为1的一瞬间便已有了模式，这不符合洗衣机的操作流程，所以在之后的模块中写入了控制其输出变化的程序。2、 仿真考虑多种情况，如：a变换时、a为0且b变化时等，输出皆符合所需。1、 仿真结果表明，只有a为1时，输出变化，产生受b控制的脉冲信号。模块运行完全符合所需，输出了正确的剩余时间与alarm。1、对模块在开关、开始/暂停及剩余时间变化下控制的仿真。2、仿真结果表明，暂停时（b为0），洗衣进程停止，开始时，进程继续；3、仿真模拟了“暂停-切换模式-开始”

16、的进程，输出符合所需。1、对模块在开关及输入控制下的输出仿真。2、仿真模拟了中途开关关闭与开启状态下数码管输出变化。6） 主程序1、对洗衣机在开关、开始/暂停及模式选择控制下的工作进程进行仿真。3、 剩余时间的个位数（timeunit）和工作模式（state）过于密集，所以展开。3、仿真结果表明，洗衣机在各输入控制下，可以很好地改变自己的工作状态。四、 心得体会决定做洗衣机控制器后，我以宿舍楼内的洗衣机为模板编写了这套程序。为了便于纠错，我决定分别编写每个元器件，当各个元器件的程序都正确后，再将它们整合在一起。事实证明，每个元器件的编写途中都会出现各种各样的问题，这种方式可以最快速地发现错误并

17、改正。整个程序最大的问题出现在计数器与警报模块中。当时，无论我怎样调试，输出的剩余时间都是0。我在这个错误的纠正上花费了极大的精力，最后，我加入了几个输出来将程序内部变化表示出来，于是我发现了问题所在：信号的初值只能为一个定值而不能为一个输入。但另一个问题接踵而来：我需要在输入转换时更改剩余时间为模式时间，但当输入不变时，怎样才能在process不停循环而变量只能在process内定义的情况下不重新给剩余时间赋值？在咨询舍友后，我使用了intime3和intime4并增加了一个process来判断输入是否改变，问题得到了完美解决。当各个元器件编写成功后，我将它们整合在一起，仿真出了初步结果。但随后我发现了诸多问题，比如器件不受开关调控，并且洗衣机没有开始/暂停。于是，我编写了开始/暂停模块，并更改各个模块使它们能够得到正确的控制。本次洗衣机控制器的编写，使我对VHDL语言的理解进一步加深，并且在实践操作上的能力大大提高。