北京邮电大学_数字电路综合实验报告_洗衣机控制器..doc

数字电路综合实验 预习报告 洗衣机控制器 信息与通信工程学院 xxxxx班xx号 xxx 洗衣机控制器 一、实验目的 1. 熟练掌握 VHDL 语言和QuartusII 软件的使用； 2. 理解状态机的工作原理和设计方法； 3. 掌握利用 EDA 工具进行自顶向下的电子系统设计方法； 二、设计任务要求： 制作一个简易全自动洗衣机控制器：： 1. 洗衣机的工作步骤为洗衣、漂洗和脱水三个过程，工作时间分别为：洗衣 20 秒，漂洗25 秒，脱水15 秒； 2. 用一个按键实现洗衣程序的手动选择：A、单洗涤；B、单漂洗；C、单脱水；D、漂洗和脱水；E、洗涤、漂洗和脱水全过程； 3. 用显示器件显示洗衣机的工作状态（洗衣、漂洗和脱水），并倒计时显示每个状态的工作时间，全部过程结束后，应提示使用者； 4. 用一个按键实现暂停洗衣和继续洗衣的控制，暂停后继续洗衣应回到暂停之前保留 三、设计思路 1）总体思路：洗衣机分为主要分为四个部分，预置部分，输入部分，控制部分，输出部分。 输入部分：负责输入洗衣机的模式选择信号，开始信号，暂停信号，时钟信号。 预置部分：通过一个按键的改变来控制洗衣模式的选择，在开始信号为一的上升沿，读取预置的模式，并初始化总时间，以及控制部分需要用到的信号，并把初始状态送输出部分显示。 输出部分：负责输出洗衣机的当前洗衣模式，剩余时间，以及洗衣结束时的报警信号。 控制部分：根据预置部分的状态开始工作，对输入部分的控制信号进行相应，控制洗衣机的运行中模式的转变，并将改变的输出信号传递给输出部分显示。 方框图 状态转移图： 洗衣过程中的状态转移，转移的时候改变temp的值，作为下次转移的标志时间: State=111时temp=40; State=110时temp=25; State=100时temp=0； State=010时temp=0； State=001时temp=0； 流程图 四、电路设计 1、分频模块： PROCESS(CLOCK) --由输入时钟进行100分频产生洗衣时钟 BEGIN IF (CLOCKEVENT AND CLOCK=1) THEN COUNT=COUNT + 1; IF (COUNT=499999) THEN COUNT=0; CLK= NOT CLK; END IF; END IF; END PROCESS; 功能说明： 由于数电实验开发板上的系统时钟为1MHz，想要的到频率为1hz的倒计时时钟，就要对输入时钟clock进行分频，产生计时时钟clk，分频模块中每个clock做count加一，加到499999时count归零，同时clk翻转就可以得到1Hz的时钟。 仿真波形： 在仿真中采用100分频这样便于观察结果. 2、状态选择部分： IF ( START = 0 ) THEN IF(CHANGEEVENT AND CHANGE=1) THEN CASE MODE IS WHEN 000= MODE =001; WHEN 001= MODE =010; WHEN 010= MODE =100; WHEN 100= MODE =110; WHEN 110= MODE =111; WHEN OTHERS=MODE =000; END CASE; END IF; STATE = MODE; ALARM = 0; 功能说明： 在开始之前（start为0），每当CHANGE为上升沿，则mode根据原有的值进入下一状态，状态在000、001、010、100、110、111之间转换，然后见mode的状态值传递给state控制变量，蜂鸣信号置零。 仿真波形： 3、初始化时间： CASE STATE IS --设置时间，设置时间标志 WHEN 001 =TEMP = 0 ; TIME = 20; WHEN 010 =TEMP = 0 ; TIME = 25; WHEN 100 =TEMP = 0 ; TIME = 15; WHEN 110 =TEMP = 25 ; TIME = 40; WHEN 111 =TEMP = 40 ; TIME = 60; WHEN 000 =TEMP = 0 ; TIME = 0; WHEN OTHERS =TEMP= 0 ; TIME= 0; END CASE ; 功能