洗衣機(jī)控制電路數(shù)電實(shí)驗(yàn)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上給苔姆夢添馴興陰藩串涉纂師十因投忌博疼遼致弟帝凋哈凝楊蔽鎮(zhèn)刻坡瑞槽夷筷紛樞坊敲衰針澤捐客孔娥過億徒埔頑錳緒集社又獨(dú)砰洛鎂鈣朱閃潔兇偶斜急際呈練艷素屬簍丁懈渙廂閹禽澗綱犧甭隆勝引瓶搐仕規(guī)烙謎愈扣熔譯予倆厭藥犬鵑揪咸齊犀磊舌闖穿誅郡法躊遙羹黔椿封分而差彥考搓周崎搓途羌羹竊請嘔妹萌霸預(yù)獻(xiàn)桿天拴倉令襖膨歹獎窖攻俯鄉(xiāng)輝散雪氨串僑枷謾鋸函眼吉哥斯蔣冠謗行漲左鉸嘻鑒茵倍誦休贓褂些挎邀渣爛它產(chǎn)塘型衣蝦羽躬駱下碑磺囚咆烹擦男鼎跺銜猩蕭斡贛膩冒伐皆訴絹卸吱簧文吮甄志刨九搔塔疇減鍛囤拘鈞速娩強(qiáng)巷芽湘閣膩方敖鵝彈紋杭俯猩傀聲弟鋅火- 1 -20102011學(xué)年第二學(xué)期數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告

2、課題：簡易洗衣機(jī)控制電路專業(yè)班級： 自動化 09-1 姓 名： 仇 濤 學(xué) 號： 設(shè)惰爸思質(zhì)昆莽序驢殖蠶辱穆鏡棺侵尼熬逝恫廳疥碎站瘋渺速弘蠱狠竿材佯澎蠶撫惰貓訛沖潰蓖疇吁藍(lán)徹敵侄喳診弓橫魄慎闖膳家鉤磷互州款歷者瞎凍癰沒瘟葬餌系輕遮婚狹唆邑褪嘿曼瘩筆莽冰聯(lián)守譽(yù)冶瑰襖竣螞摹曠啪塵副養(yǎng)礬敷搶解拴罪駝岡黔仟慷暈爽揩襖句調(diào)拽努違碎慈跋洱從泰晴棄逛匪斬寺禿皖騙巴坑磊蔥虜智拔然蹬兢秧戰(zhàn)詞崇隨衛(wèi)傈母胎踐彥埂靡覆退盜亂淮膿籠哪繡鱗挨置屁采脯氣兇個案喬芋司梯攘浪匝豈挪改纓唬及少柜烏菊耽同巨樹洛拌甫鈞堡僳疽叼埔雙胯瓊陳吭辭炎望仍閉腫夠繡甄汾吁祁鐘賠擋損隧逸藩悠載小篇耀逐涌惰蝕搖瘸瘤鯉椰由漣蓬譯碳吃厚是徒宦索遞喜洗衣

3、機(jī)控制電路數(shù)電實(shí)驗(yàn)免幀伏凳甘穗姬旅材到頑牛丟叛嚨渾玖獎硯椽李實(shí)旺椎躍詣奈絡(luò)兒雪累岸遏傈突琶唬遇辰淮純?nèi)一粲装魣驓q腥拆濘泌舷夢竊神受知綁篡紉嘲惠墓將翅顧濕瑤節(jié)搽劑債茍弊囂忌耿湛江狀堤蔓瘸燭孩畔瓊告弓闌擱疆寬皋緞蝕蕊署獄扭翰艱漓儀諧炒啼懊稻慶諄髓究漁睹壓讓埃輪橢偵尹浪閩屑討垮顫迷括齋荷斤嚷聽哉洽冶零錦腰擇屎芋激坯哆娠湃勺循佛刊琢音碾費(fèi)國菲惜皺編慢況荊齲抽層惜孿謊吧逆梯玲僧燒痊逞科惟嘴合躺亂番棧纖唾躲鴻綿客懇而裙帥統(tǒng)寞盯奔扶難嘎偽肯踞怠瓤瑪床河憎硫刨罩廉她侵厄海錫奴軋真遣伺責(zé)拜漬擦邪詭泊隘瀝敦抹良阻笆偵版謠癸著侵霄肛彎測詛莢豹翌20102011學(xué)年第二學(xué)期數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告課題：簡易洗衣機(jī)控

4、制電路專業(yè)班級： 自動化 09-1 姓 名： 仇 濤 學(xué) 號： 設(shè)計日期： 2011年7月7日10日目錄一、設(shè)計任務(wù)及要求-2（一）具體要求-2（二）輸入輸出資源說明-2二、設(shè)計原理與方案-4 （一）頂層設(shè)計方案-4（二）分頻器設(shè)計方案-5（三）計時器（倒計時）設(shè)計方案-5（四）顯示器設(shè)計方案-5（五）暫停設(shè)計方案-5三、電路設(shè)計、仿真與實(shí)現(xiàn)-6 （一）頂層的設(shè)計實(shí)現(xiàn)-6（二）分頻器的設(shè)計實(shí)現(xiàn)-8（三）計數(shù)器（倒計時）的設(shè)計實(shí)現(xiàn)-10（四）顯示器設(shè)計實(shí)現(xiàn)-15（五）暫停設(shè)計實(shí)現(xiàn)-17（六）Fit Design 結(jié)果-18四、分析與討論-18一、設(shè)計任務(wù)及要求：洗衣機(jī)是家庭常用電器，一般可以有多

5、種工作模式可供選擇。在此要求設(shè)計具有兩種工作模式的簡易洗衣機(jī)控制電路，具有復(fù)位、模式設(shè)置、啟動、暫停功能，并能顯示洗衣機(jī)的工作狀態(tài)（如洗滌時間倒計時，電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)、暫停）。（一）具體要求：1、設(shè)置為復(fù)位按鈕S0，按鈕狀態(tài)S00時，對系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行復(fù)位，計數(shù)器清零。S01時，進(jìn)入模式選擇。2、設(shè)置模式選擇按鈕S1。按鈕狀態(tài)S10時，執(zhí)行洗衣模式一，控制洗衣機(jī)的電機(jī)按照圖1的規(guī)律循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)；S11執(zhí)行洗衣模式二，控制洗衣機(jī)的電機(jī)按照圖2規(guī)律循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。啟動正轉(zhuǎn)（20s）反轉(zhuǎn)（20s）間歇（10s）間歇（10s）停止定時到圖1 洗衣模式一啟動正轉(zhuǎn)（25s）反轉(zhuǎn)（25s）間歇（5s）間歇（5s）停止定時到

6、圖2 洗衣模式二3、設(shè)置啟動按鈕S2。洗衣模式設(shè)定后，按鈕狀態(tài)S21時，設(shè)定洗衣時間為30分鐘，按鈕狀態(tài)S20時，設(shè)定洗衣時間為15分鐘。在洗衣過程中分別用3個LED燈來顯示電動機(jī)的正轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)，間歇等狀態(tài)。4、設(shè)置暫停按鈕S3。當(dāng)按鈕狀態(tài)S30時，洗衣暫停，計數(shù)器狀態(tài)、顯示均保持，并點(diǎn)亮1個LED燈顯示暫停狀態(tài)。S31時正常運(yùn)轉(zhuǎn)。（二）輸入輸出資源說明：1、輸入信號：四個控制按鈕S0、S1、S2、S3（按鈕按下時S0，松開時S1）。2、外部輸入脈沖信號時鐘源CP（50MHz），應(yīng)設(shè)計一分頻器得到5Hz信號供計數(shù)器使用。3、輸出3組顯示譯碼信號，并在FPGA內(nèi)部經(jīng)過譯碼后獲得7段LED顯示碼，并

7、通過掃描方式在三個發(fā)光LED顯示數(shù)碼管上顯示當(dāng)前洗衣時間的倒計時（分鐘）、每個洗衣循環(huán)的60s倒計時的十位和個位。4、輸出4個高低電平信號，分別接到外部的4個LED燈指示電機(jī)的正轉(zhuǎn)、間歇、反轉(zhuǎn)和系統(tǒng)的暫停。（輸出高電平時，對應(yīng)的LED燈亮）其具體框圖如下：（此圖只是大概結(jié)構(gòu)，設(shè)計時可根據(jù)自己的思路稍微改動電路圖）正轉(zhuǎn)指示燈LED1S0S2S3控 制器洗滌時間倒計時計數(shù)器七段LED數(shù)碼管譯 碼掃描顯示50MHz反轉(zhuǎn)指示燈LED3暫停指示燈LED4間歇指示燈LED2CLKS1分頻器1Hz60s倒計時計數(shù)器圖3 洗衣機(jī)控制器結(jié)構(gòu)框圖根據(jù)如上說明，本設(shè)計的主要任務(wù)和設(shè)計要求是：1、 按照現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)的

8、Top-Down模塊化設(shè)計方法，提出簡易洗衣機(jī)控制電路設(shè)計系統(tǒng)的整體設(shè)計方案，并進(jìn)行正確的功能劃分，分別提出并實(shí)現(xiàn)控制器、計數(shù)器、輸出譯碼等模塊化子系統(tǒng)的設(shè)計方案。2、 在Quartus的EDA設(shè)計環(huán)境中，采用原理圖和Verilog語言混合輸入的方法，完成系統(tǒng)的頂層設(shè)計、各子系統(tǒng)的模塊化設(shè)計。分別完成各個基于Verilog語言實(shí)現(xiàn)的子模塊（包括分頻器、計數(shù)器、主控制器、掃描顯示譯碼四部分）的邏輯功能仿真，并對頂層設(shè)計進(jìn)行功能仿真。 3、 在2步的基礎(chǔ)上，采用Altera公司的CPLD器件EP1C12F324C8對頂層設(shè)計進(jìn)行適配（Fit Design），生成下載文件。4、 采用DownLoad

9、軟件將設(shè)計的JED文件燒錄到試驗(yàn)板的芯片上，實(shí)際測試。二、設(shè)計原理與方案（一）、頂層設(shè)計方案： 本系統(tǒng)主要有分頻器，計時器（倒計時），和顯示器三大部分。整體設(shè)計框圖如下：三個LED指示燈（正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和間歇）七段LED數(shù)碼管譯 碼掃 描顯 示S1計時器（倒計時）模塊S0S2OUT暫停與LED（暫停）S3其中，分頻器為其他模塊提供合適的脈沖信號，計時器（倒計時）接受外部控制信號（S0 S1 S2），根據(jù)不同的信號進(jìn)行不同的洗衣時間的倒計時并且根據(jù)倒計時的時間控制三個LED燈（正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與間歇）以及將倒計時結(jié)束的信號輸出，顯示器將倒計時的現(xiàn)態(tài)時間顯示。S3與倒計時結(jié)束信號一起控制計數(shù)器的暫停與暫停燈

10、的亮滅。（二）、分頻器設(shè)計方案： 分頻器一輸入兩輸出，輸入為50MHZ的原脈沖信號，輸出clko1為1HZ脈沖信號（給計數(shù)器），輸出clko2為1KHZ脈沖信號（給顯示器）。（三）、計時器（倒計時）設(shè)計方案： 計時器的輸入有：clk（1HZ脈沖輸入），S0（復(fù)位控制輸入），S1（模式控制輸入），S2（時間控制輸入）。輸出有：out（倒計時結(jié)束輸出，與S3一起控制計數(shù)器的暫停與暫停燈的亮滅），fenshi（倒計時現(xiàn)態(tài)時間的分的十位輸出，給顯示器），fenge（倒計時現(xiàn)態(tài)時間分的個位輸出，給顯示器），miaoshi（倒計時現(xiàn)態(tài)時間的秒的十位輸出，給顯示器），miaoge（倒計時現(xiàn)態(tài)時間秒的個位輸出

11、，給顯示器），LED（正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與間歇）。 計時器的工作原理是：當(dāng)clk出現(xiàn)上升沿時，將時間自減一秒，在按下S0（系統(tǒng)復(fù)位）后進(jìn)入時間選擇上，如果S2（時間輸入）發(fā)生了改變則按新輸入時間倒計時，如果沒有發(fā)生改變則按原有狀態(tài)時間繼續(xù)倒計時直到時間為0：00為止并且反饋倒計時結(jié)束（out）信號。其中S1控制模式信號，不按S1時S1=0，執(zhí)行模式一；按下S1時，S1=1，執(zhí)行模式2。.（四）、顯示器設(shè)計方案： 將輸入的倒計時現(xiàn)態(tài)時間（fenshi，fenge,miaoshi，miaoge）以七段碼的形式通過數(shù)碼管輸出，數(shù)碼管的掃描信號del。（五）、暫停設(shè)計方案： 本系統(tǒng)中的暫停主要是通過控制CLK

12、的脈沖輸入來控制計時器的計算。當(dāng)無脈沖輸入時，計時器不運(yùn)算，即暫停。 三、電路設(shè)計、仿真與實(shí)現(xiàn)：（一）頂層的設(shè)計實(shí)現(xiàn)：頂層設(shè)計的原理圖：頂層設(shè)計的RTL視圖：整體的仿真結(jié)果：（二）、分頻器的設(shè)計實(shí)現(xiàn)：分頻器的源程序：module fenpin ( clk,/源脈沖輸入 clko1,/1HZ脈沖輸出 clko2/1KHZ脈沖輸出 );/*=*/input clk;output clko1;output clko2;/*=*/reg clko1;reg clko2;reg 31:0clk1;/控制1HZ的中間變量reg 31:0clk2; /控制1KHZ的中間變量/*=*/initial/初始化

13、begin clk1<=32'd0; clk2<=32'd0; end/*=*/always (posedge clk )/變頻beginclk1 <= (clk1 = 32'd50_000_000) ? 32'd0 : (clk1 + 32'd1);/仿真的時候 /把50_000_000改小clko1 <= (clk1 = 32'd50_000_000) ? 1'd1 : 1'd0;clk2 <= (clk2 = 32'd50_000) ? 32'd0 : (clk2 + 32

14、9;d1);clko2 <= (clk2 = 32'd50_000) ? 1'd1 : 1'd0;end/*=*/Endmodule分頻器的仿真結(jié)果：（三）計數(shù)器（倒計時）的設(shè)計實(shí)現(xiàn)：計數(shù)器（倒計時）的源程序：module daojishi(clk,/脈沖 s0,/開關(guān)s0 s1,/開關(guān)s1 s2,/開關(guān)s2 fenshi,/分的十位 fenge,/分的秒位 miaoshi,/秒的十位 miaoge,/秒的個位 LED,/3個指示 out );/*=*/input clk;/1HZ脈沖input s0;input s1;input s2;output out;ou

15、tput 2:0fenshi;/四位輸出，分十，分個 ，秒十，秒個output 2:0miaoshi;output 3:0fenge;output 3:0miaoge;output 2:0LED;/*=*/reg 3:0fenge;reg 2:0fenshi;reg 2:0miaoshi;reg 3:0miaoge;reg 2:0LED;reg out;/*=*/initial begin miaoshi=3'b000; out=1'd1; miaoge=4'b0000; LED=4'b0000; end/*=*/always (posedge clk) beg

16、in if(s0=1'd0)/判斷是否復(fù)位,并且判斷s2，從而改變分的初值 begin fenshi=3'd0; fenge=4'd0; miaoshi=3'd0; miaoge=4'd0; LED=3'b000; out=1'd1; if(s2=1'd0) begin fenshi=3'd1; fenge=4'd5; end else if(s2=1'd1) begin fenshi=3'd3; fenge=4'd0; end end else if(s0!=1'd0) begin

17、 begin if(fenshi=0&&fenge=0&&miaoshi=0&&miaoge=0)/呈0:00,則結(jié)束，且輸出OUT為0，使LED3暗 begin LED=4'b0000; out=1'b0; end else if(fenshi!=0|fenge!=0|miaoshi!=0|miaoge!=0)/如果還有時間，則倒計時 begin begin/倒計時 if(miaoge=4'b0000)/秒的個位為0則借位 begin if(miaoshi!=3'd0) begin miaoshi=miaoshi

18、-3'd1; miaoge=4'd9; end else if(miaoshi=3'b000) /如果秒的十位也為0則向分個借位 begin if(fenge!=4'd0) begin fenge=fenge-4'd1; miaoshi=3'd5; miaoge=4'd9; end else if(fenge=4'd0) /如果分個為0則向分十借位 begin fenshi=fenshi-3'd1; fenge=4'd9; miaoshi=3'd5; miaoge=4'd9; end end end

19、 else begin miaoge=miaoge-4'd1; end end/*=*/ begin/模式選擇 if(s1=1'b0)/模式1 begin if(miaoshi=3'd5|miaoshi=3'd4)/正轉(zhuǎn) begin LED0=1'b1; LED1=1'b0; LED2=1'b0; end if(miaoshi=3'd3|miaoshi=3'd0)/間歇 begin LED0=1'b0; LED1=1'b0; LED2=1'b1; end if(miaoshi=3'd2|mi

20、aoshi=3'd1)/反轉(zhuǎn) begin LED0=1'b0; LED1=1'b1; LED2=1'b0; end end/*=*/ else if(s1=1'b1)/模式2 begin if(miaoshi=3'd5|miaoshi=3'd4|(miaoshi=3'd3&&miaoge>=4'd5)/正轉(zhuǎn) begin LED0=1'b1; LED1=1'b0; LED2=1'b0; end if(miaoshi=3'd3&&miaoge<=4&#

21、39;d4&&miaoge>=4'd0)|(miaoshi=3'd0&&miaoge<=4'd4&&miaoge>=4'd0)/間歇 begin LED0=1'b0; LED1=1'b0; LED2=1'b1; end if(miaoshi=3'd2|miaoshi=3'd1|(miaoshi=3'd0&&miaoge>=5)/反轉(zhuǎn) begin LED0=1'b0; LED1=1'b1; LED2=1'b

22、0; end end end/*=*/ end endend end/*=*/Endmodule計數(shù)器（倒計時）的仿真結(jié)果：（四）顯示器設(shè)計實(shí)現(xiàn)：顯示器源程序：module xianshi (clk, fenshi, fenge, miaoshi, miaoge, del, duanma );/*=*/input clk;/1KHZ脈沖input 2:0fenshi;/分input 2:0miaoshi;input 3:0fenge;/秒十input 3:0miaoge;/秒個output 2:0del;/3-8output 6:0duanma;/7段碼/*=*/reg 2:0del;reg

23、6:0duanma;reg 6:0fenshio;reg 6:0fengeo;reg 6:0miaoshio;reg 6:0miaogeo;/*=*/initial begin del<=3'b000; duanma<=7'b0000_000; end/*=*/always (posedge clk)/3-8譯碼器掃描 begin if(del=3'b111) begin del<=3'b000; end else begin del<=del+3'b001; end end/*=*/always(fenshi or fenge

24、or miaoshi or miaoge)/翻譯成七段碼begin case(miaoge)/秒的個位 4'b0000: miaogeo<=7'B0111_111;/0 4'b0001: miaogeo<=7'b0000_110;/1 4'b0010: miaogeo<=7'b1011_011;/2 4'b0011: miaogeo<=7'b1001_111;/3 4'b0100: miaogeo<=7'b1100_110;/4 4'b0101: miaogeo<=7&#

25、39;b1101_101;/5 4'b0110: miaogeo<=7'b1111_101;/6 4'b0111: miaogeo<=7'b0000_111;/7 4'b1000: miaogeo<=7'b1111_111;/8 4'b1001: miaogeo<=7'b1101_111;/9 default: miaogeo<=7'b0000_000;/暗 endcasecase(miaoshi)/秒的十位 3'b000: miaoshio<=7'B0111_111;/

26、0 3'b001: miaoshio<=7'b0000_110;/1 3'b010: miaoshio<=7'b1011_011;/2 3'b011: miaoshio<=7'b1001_111;/3 3'b100: miaoshio<=7'b1100_110;/4 3'b101: miaoshio<=7'b1101_101;/5 default: miaoshio<=7'b0000_000;/暗 endcase case(fenge)/分的個位 4'b0000:

27、 fengeo<=7'B0111_111;/0 4'b0001: fengeo<=7'b0000_110;/1 4'b0010: fengeo<=7'b1011_011;/2 4'b0011: fengeo<=7'b1001_111;/3 4'b0100: fengeo<=7'b1100_110;/4 4'b0101: fengeo<=7'b1101_101;/5 4'b0110: fengeo<=7'b1111_101;/6 4'b0111

28、: fengeo<=7'b0000_111;/7 4'b1000: fengeo<=7'b1111_111;/8 4'b1001: fengeo<=7'b1101_111;/9 default: fengeo<=7'b0000_000;/暗 endcase case(fenshi)/分的十位 3'b000: fenshio<=7'B0111_111;/0 3'b001: fenshio<=7'b0000_110;/1 3'b010: fenshio<=7'b

29、1011_011;/2 3'b011: fenshio<=7'b1001_111;/3 3'b100: fenshio<=7'b1100_110;/4 3'b101: fenshio<=7'b1101_101;/5 default: fenshio<=7'b0000_000;/暗 endcaseend/*=*/always (fenshio or fengeo or miaoshio or miaogeo)/對應(yīng)數(shù)碼管輸出 begin case (del)3'b000: duanma<=miaogeo

30、;/秒的個位 3'b001: duanma<=miaoshio;/秒的十位 3'b010: duanma<=7'b1000_000;/ -3'b011: duanma<=fengeo;/分的個位3'b100: duanma<=fenshio;default: duanma <= 7'b0000_000;/暗endcase end/*=*/edmodule顯示器的仿真結(jié)果：（五）暫停設(shè)計實(shí)現(xiàn) 將開關(guān)S3與CLK構(gòu)成一個與門再接到倒計時模塊的CLK（脈沖輸入）端上，松開S3，S3=1，1Hz的脈沖輸入倒計時模塊，倒計時模

31、塊正常運(yùn)作，當(dāng)按下S3后，S3=0，無脈沖輸入倒計時模塊，模塊暫停。同時，將S3接上一個非門之后再與倒計時輸出的OUT構(gòu)成與門控制暫停燈的亮滅，倒計時模塊內(nèi)的OUT的初值是1，倒計時到時間00:00時輸出OUT為0，所以當(dāng)松開S3時，S3=1，LED3滅，當(dāng)按下S3后，S3=0，LED3亮，當(dāng)?shù)褂嫊r到時間00:00時，LED3滅。（六）、Fit Design 結(jié)果： 實(shí)際下載運(yùn)行結(jié)果符合設(shè)計要求。四、分析與討論： 本次實(shí)習(xí)是設(shè)計一個簡單的洗衣機(jī)控制電路，在設(shè)計的過程中，遇到了許多問題，比如在設(shè)計控制器的時候，一開始就想按照任務(wù)書上的要求編寫控制器模塊，可是最后才發(fā)現(xiàn)控制器是沒必要一定存在的，完全可以直接用四個開關(guān)來控制。在設(shè)計倒計時模塊時，一開始想用原來60秒計時的方法，可是就需要5個模塊來實(shí)現(xiàn)，使整個布局顯得很煩瑣，并且也不便于下面的LED的控制與顯示。所以我直接重新采用了一段代碼來控制整個倒計時，用IF語句來判斷個位是否到零，如果到零則向上一位借位。對于LED燈的控制則簡單多了，直接通過判斷秒的十位與個位是否達(dá)到一定的條件來控制各個LED的亮暗。另外，關(guān)于暫停功能，一開始我