文档介绍：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
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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
CLK
CLOCK
Pause
Osc
分频器
时间计数器
译码
时间显示
状态输入
PAUSE
报警
控制器
Start
状态显示
状态转移图:
State=111
State=110
State=001
State=100
State=000
State=010
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
No
No
No
No
Yes
Yes
Yes
Yes
输入状态
改变状态mode
Mode不为000
初始化时间
是否开始
计时
时间显示
时间为零
洗衣结束报警
是否暂停
暂停
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 (CLOCK'EVENT 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(CHANGE'EVENT 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;
WH