EDA 設(shè)計(jì)基于VHDL的簡(jiǎn)易全自動(dòng)控制洗衣機(jī)

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1、信工073 余海軍 10079006 華東理工大學(xué)2009 -2010 學(xué)年第2學(xué)期 《電子綜合設(shè)計(jì)DEA》課程設(shè)計(jì)作業(yè) 2010.6 班級(jí)：XXXX 學(xué)號(hào)： XXX 姓名：XXXX 開課學(xué)院：信息學(xué)院 任課老師： XXXX 成績(jī)： 題目：1、簡(jiǎn)易全自動(dòng)洗衣機(jī)控制器設(shè)計(jì) 2、通信系統(tǒng)信道編碼器設(shè)計(jì) 作業(yè)要求： 《電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)EDA》課程是電子信息工程、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程等專業(yè)的技術(shù)課之一，具有很強(qiáng)的工程實(shí)踐性。課程學(xué)習(xí)要求學(xué)生：掌握現(xiàn)代硬

2、件數(shù)字電路的軟件化設(shè)計(jì)的基本方法、掌握應(yīng)用VHDL及EDA工具開發(fā)設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)的基本方法以及對(duì)現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)有一定的了解 設(shè)計(jì)報(bào)告要求：1、按照設(shè)計(jì)題目要求構(gòu)建設(shè)計(jì)框圖 2、用EDA設(shè)計(jì)軟件按照設(shè)計(jì)題目要求進(jìn)行原型設(shè)計(jì)并給出仿真結(jié)果 3、對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行一定的討論 4、原程序和仿真波形等附錄。 教師評(píng)語： 教師簽名： 年 月 日 電子綜合設(shè)計(jì)ED

3、A綜合設(shè)計(jì)題 設(shè)計(jì)一簡(jiǎn)易全自動(dòng)洗衣機(jī)控制器。該控制器由兩大狀態(tài)A和B組成，每個(gè)狀態(tài)分三個(gè)子狀態(tài)，每個(gè)狀態(tài)分別由選擇A和選擇B控制。其中A為步進(jìn)選擇按紐，每步跳轉(zhuǎn)一個(gè)子狀態(tài)、B也為步進(jìn)選擇按紐，但每步選擇B中的所有組合中的一種。當(dāng)啟動(dòng)時(shí)，時(shí)間序列控制器按已選的B類子狀態(tài)順序執(zhí)行。 過程啟動(dòng)由啟動(dòng)/暫停鍵控制（暫停鍵在過程啟動(dòng)后任意時(shí)間可暫停/恢復(fù)過程） 過程啟動(dòng)后機(jī)蓋開啟應(yīng)均能暫停過程，復(fù)蓋間停30秒后重新繼續(xù)原過程。 A：強(qiáng)洗 標(biāo)準(zhǔn) 弱洗 B：洗滌 漂洗 甩干 （洗滌，漂洗時(shí)電機(jī)分別正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)） 強(qiáng)洗：（共36分鐘） 洗滌

4、 18分 漂洗 14分 甩干 4分 （洗滌時(shí)電機(jī)分別正轉(zhuǎn)4分、反轉(zhuǎn)4分，正反轉(zhuǎn)間停30秒；漂洗時(shí)電機(jī)分別正轉(zhuǎn)3分、反轉(zhuǎn)3分，正反轉(zhuǎn)間停30秒；甩干時(shí)電機(jī)分別正轉(zhuǎn)1.5分，間停30秒） 標(biāo)準(zhǔn)：（共26分鐘） 洗滌 14分 漂洗 8 分 甩干 4分 （洗滌時(shí)電機(jī)分別正轉(zhuǎn)3分、反轉(zhuǎn)3分，正反轉(zhuǎn)間停30秒；漂洗時(shí)電機(jī)分別正轉(zhuǎn)1.5分、反轉(zhuǎn)1.5分，正反轉(zhuǎn)間停30秒；甩干時(shí)電機(jī)分別正轉(zhuǎn)1.5分，間停30秒） 弱洗（共20分鐘） 洗滌 10分 漂洗 6分 甩干 4分 （洗滌時(shí)電機(jī)分別正轉(zhuǎn)2分、反轉(zhuǎn)2分，正

5、反轉(zhuǎn)間停30秒；漂洗時(shí)電機(jī)分別正轉(zhuǎn)1分、反轉(zhuǎn)1分，正反轉(zhuǎn)間停30秒；甩干時(shí)電機(jī)分別正轉(zhuǎn)1.5分，間停30秒） 設(shè)定秒脈沖已給定，指示為L(zhǎng)ED，整過程完成后，蜂鳴器響30秒。整個(gè)設(shè)計(jì)為正邏輯。 一、程序如下： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY student IS PORT(COUNT_N,COUNT_M,START,COOK,CLK:IN STD_LOGIC; LOOK:OUT STD_LOGIC; DOUT :OUT

6、 STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0)); END STUDENT; ARCHITECTURE BEHAV OF student IS SIGNAL DT1,DT2:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); SIGNAL DICSOUNT,TEM:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); SIGNAL DCP:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); SIGNAL CT:STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0); SIGNAL CT1,CT2:STD_LOGIC_VECTOR(3

7、DOWNTO 0); SIGNAL SG,CMKS:STD_LOGIC; BEGIN PROCESS(COUNT_N,SG) BEGIN IF SG='1' THEN DT1<="00"; ELSIF COUNT_N'EVENT AND COUNT_N='1' THEN IF DT1=3 THEN DT1<="01"; ELSE DT1<=DT1+1; END IF; END IF; END PROCESS; PROCESS(COUN

8、T_M,SG) BEGIN IF SG='1' THEN DT2<="00"; ELSIF COUNT_M'EVENT AND COUNT_M='1' THEN IF DT2=3 THEN DT2<="01"; ELSE DT2<=DT2+1; END IF; END IF; END PROCESS; PROCESS(START) BEGIN IF SG='1' THEN CMKS<='0'; ELSIF STA

9、RT'EVENT AND START='1' THEN DICSOUNT<=DT1&DT2;CMKS<=CMKS XOR '1'; END IF; END PROCESS; PROCESS(CLK,START,COOK) BEGIN IF START='1' AND DCP="0000" THEN DCP<=DICSOUNT; ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN IF COOK='1' THEN DOUT<="00"; ELSIF STA

10、RT='1' AND DCP>"0000" THEN DOUT<="00"; ELSIF SG='1' THEN IF CT1<"0001" THEN CT1<="0000";SG<='0'; END IF; ELSIF CMKS='1' THEN CASE DCP IS WHEN "0101"=> IF CT<35 THEN CT<=CT+1; IF CT1<8 THEN DOUT<="01";CT1<=CT1+1; ELSIF CT1=

11、8 THEN DOUT<="00";CT1<=CT1+1; ELSIF CT2<8 THEN DOUT<="10";CT2<=CT2+1; ELSIF CT2=8 THEN DOUT<="00";CT1<="0000";CT2<="0000"; END IF; ELSE DCP<="0110";CT<="000000";CT1<="0000";CT2<="0000";DOUT<="00"; END IF; WHEN "0110"=> IF CT<27 TH

12、EN CT<=CT+1; IF CT1<6 THEN DOUT<="01";CT1<=CT1+1; ELSIF CT1=6 THEN DOUT<="00";CT1<=CT1+1; ELSIF CT2<6 THEN DOUT<="10";CT2<=CT2+1; ELSIF CT2=6 THEN DOUT<="00";CT1<="0000";CT2<="0000"; END IF; ELSE DCP<="0111";CT<="000000";CT1<=

13、"0000";CT2<="0000";DOUT<="00"; END IF; WHEN "0111"=> IF CT<8 THEN CT<=CT+1; IF CT1<3 THEN DOUT<="01";CT1<=CT1+1; ELSIF CT1=3 THEN DOUT<="00";CT1<=CT1+1; ELSIF CT2<3 THEN DOUT<="10";CT2<=CT2+1; ELSIF CT2=3 THEN DOUT<="00"

14、;CT1<="0000";CT2<="0000"; END IF; ELSE DCP<="0000";CT<="000000";CT1<="0000";CT2<="0000";SG<='1'; END IF; WHEN "1001"=> IF CT<27 THEN CT<=CT+1; IF CT1<6 THEN DOUT<="01";CT1<=CT1+1; ELSIF CT1=6 THEN DOUT<="00";CT1<=CT1+1; E

15、LSIF CT2<6 THEN DOUT<="10";CT2<=CT2+1; ELSIF CT2=6 THEN DOUT<="00";CT1<="0000";CT2<="0000"; END IF; ELSE DCP<="1010";CT<="000000";CT1<="0000";CT2<="0000";DOUT<="00"; END IF; WHEN "1010"=> IF CT<15 THEN CT<=CT+1; IF CT1<3 THEN

16、 DOUT<="01";CT1<=CT1+1; ELSIF CT1=3 THEN DOUT<="00";CT1<=CT1+1; ELSIF CT2<3 THEN DOUT<="10";CT2<=CT2+1; ELSIF CT2=3 THEN DOUT<="00";CT1<="0000";CT2<="0000"; END IF; ELSE DCP<="1011";CT<="000000";CT1<="0000";CT2<="0000";DOUT<="00";

17、 END IF; WHEN "1011"=> IF CT<8 THEN CT<=CT+1; IF CT1<3 THEN DOUT<="01";CT1<=CT1+1; ELSIF CT1=3 THEN DOUT<="00";CT1<=CT1+1; ELSIF CT2<3 THEN DOUT<="10";CT2<=CT2+1; ELSIF CT2=3 THEN DOUT<="00";CT1<="0000";CT2<="0000"; E

18、ND IF; ELSE DCP<="0000";CT<="000000";CT1<="0000";CT2<="0000";SG<='1'; END IF; WHEN "1101"=> IF CT<19 THEN CT<=CT+1; IF CT1<4 THEN DOUT<="01";CT1<=CT1+1; ELSIF CT1=4 THEN DOUT<="00";CT1<=CT1+1; ELSIF CT2<4 THEN DOUT<="10";

19、CT2<=CT2+1; ELSIF CT2=4 THEN DOUT<="00";CT1<="0000";CT2<="0000"; END IF; ELSE DCP<="1110";CT<="000000";CT1<="0000";CT2<="0000";DOUT<="00"; END IF; WHEN "1110"=> IF CT<11 THEN CT<=CT+1; IF CT1<2 THEN DOUT<="01";CT1<=CT1+1;

20、 ELSIF CT1=2 THEN DOUT<="00";CT1<=CT1+1; ELSIF CT2<2 THEN DOUT<="10";CT2<=CT2+1; ELSIF CT2=2 THEN DOUT<="00";CT1<="0000";CT2<="0000"; END IF; ELSE DCP<="1111";CT<="000000";CT1<="0000";CT2<="0000";DOUT<="00"; END IF; WHEN "1111"=>

21、 IF CT<8 THEN CT<=CT+1; IF CT1<3 THEN DOUT<="01";CT1<=CT1+1; ELSIF CT1=3 THEN DOUT<="00";CT1<=CT1+1; ELSIF CT2<3 THEN DOUT<="10";CT2<=CT2+1; ELSIF CT2=3 THEN DOUT<="00";CT1<="0000";CT2<="0000"; END IF; ELSE DCP<="0000";CT<="00

22、0000";CT1<="0000";CT2<="0000";SG<='1'; END IF; WHEN OTHERS=> DOUT<="00"; END CASE; END IF; END IF; END PROCESS; LOOK<=SG; END BEHAV; 二、仿真波形如下 強(qiáng)洗全部過程 強(qiáng)洗 漂洗、甩干 強(qiáng)洗（甩干） 標(biāo)準(zhǔn)全部過程 標(biāo)準(zhǔn)（漂洗、甩干） 標(biāo)準(zhǔn)（甩干） 弱洗全過程 弱洗

23、（漂洗、甩干） 九、弱洗（甩干） 強(qiáng)開蓋子： 一、 強(qiáng)洗強(qiáng)開蓋 一、 標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)開蓋 二、 弱洗強(qiáng)開蓋 暫停和啟動(dòng) 一、 強(qiáng)洗暫停 二、 強(qiáng)洗重新啟動(dòng) 三、 標(biāo)準(zhǔn)暫停 四、 標(biāo)準(zhǔn)重新啟動(dòng) 五、 弱洗暫停 六、 弱洗重新啟動(dòng) 兩次洗衣 一、 兩次強(qiáng)洗 兩次標(biāo)準(zhǔn)（漂洗、甩干） 二、 兩次弱甩干 三、設(shè)計(jì)思想討論 設(shè)計(jì)時(shí)參考了已有程序，此芯片有五個(gè)輸入和三個(gè)輸出，輸入COUNT_M和輸入

24、COUNT_N是狀態(tài)控制鍵，輸入START是輸入啟動(dòng)和暫停鍵，以及一個(gè)時(shí)鐘CLK。輸出是洗衣結(jié)束鈴聲端口和電機(jī)驅(qū)動(dòng)端口。在設(shè)計(jì)中，為便于調(diào)試和觀察將時(shí)鐘周期假設(shè)為30S。本次設(shè)計(jì)大致可以分成兩個(gè)模塊來看待，控制端和工作端?？刂撇糠质褂昧巳齻€(gè)進(jìn)程來處理，進(jìn)程一控制狀態(tài)COUNT_M，進(jìn)程二控制狀態(tài)COUNT_N，進(jìn)程三控制開始和暫停。工作部分使用了一個(gè)進(jìn)程來處理，在該進(jìn)程中主要處理強(qiáng)制開蓋，洗衣的各個(gè)狀態(tài)，以及洗衣結(jié)束后的鈴聲?？刂贫薈OUNT_M中，SG是工作結(jié)束標(biāo)志信號(hào)，信號(hào)TS控制洗衣機(jī)的暫停和重新啟動(dòng)，DT是狀態(tài)的中間變量。COOKK為強(qiáng)開洗衣機(jī)蓋子信號(hào)端，DCP輸入狀態(tài)中間信號(hào)。洗衣機(jī)

25、正常工作過程：洗衣機(jī)總共有九種工作狀態(tài)，這九種狀態(tài)可以分成三大部分，強(qiáng)洗，標(biāo)準(zhǔn)，弱洗，此三種狀態(tài)的洗衣過程類似，因此以強(qiáng)洗來解釋說明。洗滌完成后，將信號(hào)TP變換到漂洗狀態(tài)，然后變換到甩干，甩干結(jié)束后將TP置零，以及輸出狀態(tài)置一。然后等待下次洗滌。 CLK 主分頻器 洗滌定時(shí)器 水流控制器 正反向控制 主分頻器 四、心得體會(huì) 這次EDA對(duì)我來說是一項(xiàng)很大的挑戰(zhàn)，看到題目后幾乎沒有思路，翻閱教材，看了下自動(dòng)洗衣機(jī)那張的講解，有了眉目，但是設(shè)計(jì)的內(nèi)容過于龐雜，很難下手。這時(shí)候，我選擇從已有的程序著手，先看懂，然后和同學(xué)討論思路，最后形成了這個(gè)作業(yè)。做仿真波形的時(shí)候，就是驗(yàn)證結(jié)論的時(shí)候，過程還算順利。通過這次作業(yè)，我覺得許多困難的事，需要借鑒已有的經(jīng)驗(yàn)，請(qǐng)查閱資料，和同學(xué)交流討論，就基本可以完成。