EDA课程设计洗衣机控制器

东北石油大学课程设计

2014年 3 月７日

东北石油大学课程设计任务书

课程EDA技术课程设计

题目洗衣机控制器

专业电子信息工程姓名学号

主要内容、基本要求、主要参考资料等

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。

主要参考资料:

[1] 潘松著.EDA技术实用教程(第二版）.北京:科学出版社，2005.

[2］康华光主编.电子技术基础模拟部分．北京:高教出版社,2０06.

[3] 阎石主编.数字电子技术基础. 北京：高教出版社,2００３．

完成期限2０１4．3.7

指导教师

专业负责人

２01４年3月3日

一、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。

2．设计框图

图1 设计框图

用两位数码管预置洗涤时间(分钟数),洗涤过程在送入预置时间后开始运转,洗涤中按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，用LED表示电动机的正、反转,如果定时时间到,则停机并发出音响信号。

二、设计步骤和调试过程

1、模块设计和相应模块代码

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。

（１)预设时间和编码电路:本模块将输入的四位时间信号编码成八位二进制数输出到减法计数器电路。

liｂraｒy ieｅe;

use ieee.std＿ｌogic_１１６４.aｌｌ；

use ieｅe.ｓtd_logic_unsigｎed.all;

ｅnｔity ｓetｔime is ｐort (

lｏad：in ｓtd_logic;

timｅ_ｉnput:iｎ std_loｇic_vｅctor（３ dｏwntｏ０)；

ｔiｍｅ_sｅt:out std_lｏgic_vecｔoｒ（7 dｏｗnto 0)

);

end sｅttime；

ａｒchiｔｅcturｅｓetｔime of ｓettime ｉｓ

ｓiｇnal p1:std_ｌogiｃ＿ｖecｔｏｒ（7 dｏwntｏ 0);

beｇｉn

ｐroｃeｓs(load)

bｅgiｎ

if(loａｄ'ｅvent and load=＇1')

then

case timｅ_input iｓ

when "0000"=＞p1<="0０000000";

when "0０01＂=>p1<=＂000０0０01";

ｗhen ＂00１0＂=>p1<="0０００0010＂;

wｈen "0011"=＞p1<="000００0１1"；

ｗｈen "0１00"=>p１<＝＂00０0０10０"；

when "0101＂=>p1<="00０00１01＂;

when "0１１0＂=>p1＜="0０000110";

whｅn "０111＂=>p1<="00000111";

when ＂1０0０"=>ｐ１＜="0000１000"；

when "100１"=＞p1<="0000１001"；

whｅn others=>p1<=＂０0000000"；

eｎd casｅ;

enｄｉf；

ｅｎd process

timｅ＿set<=p1;

end ｓettime;

图２预设时间和编码仿真

用K1、K２、K3、K4给ｔime＿ｉnｐut输入一个二进制数０111，让lｏad有效,输出time_ｓｅt为0０0001１1。

（２)减法计数器模块：由于洗衣机有工作时间,必须要一模块来控制它的工作时

间范围，当洗衣机开始工作后，减法计数器即会实现减数功能,直到时间减到零，洗衣机便停止工作。当出现系统运行结束信号tｉｍe＿over时,蜂鸣器报警洗衣机工作结束。

ｌibｒaｒy ieｅe;

uｓe ieee.ｓｔd_ｌogic＿１164.aｌｌ;

usｅ ieee．std_lｏgｉｃ_unsiｇneｄ.alｌ;

entiｔy couｎｔｅr ｉｓ

pｏrt

（

clk,start:in sｔd_ｌｏgic;

tｉmｅ_set:ｉｎ std_logic_veｃtｏr（7 downto ０)；

timｅ_rｅmaｉn:buffer sｔd＿logic_vｅｃtoｒ（7 downｔo ０);

time_ｏｖｅr:bufｆer ｓｔｄ_logic

);

end counter；

ａrchitｅctｕre ｃouｎter ｏf ｃoｕnｔer iｓ

ｂegｉｎ

prｏcess（cｌk)

ｖarｉable ｔime_sｅｃonｄ：integｅr rａnge 0 to 59 :=59;

beｇin

ｉf(cｌk＇evenｔ anｄ clk='1')

thｅｎ