洗衣机控制电路实验报告.doc

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1、北京邮电大学实验报告题目：洗衣机控制器实验报告专业：信息与通信工程学院学号：09210670班级：2009211125姓名：刘明巍1.实验目的与实验要求2.实验原理及设计过程3.仿真波形及波形分析4.源程序5.元器件清单及资源利用情况6.故障及问题分析7.总结和结论一、实验目的与实验要求目的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；基本要求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15秒

2、，脱水10秒；2.用一个键实现洗衣程序的手动选择：A、单脱水；B、单漂洗；C、单洗涤；D、漂洗和脱水；E、洗涤、漂洗和脱水全过程；3.用显示器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，全过程结束后，应提示使用者；4.用一个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的状态；提高要求1.三个过程的时间有多个选项供使用者选择2.可以预约洗衣时间3.自拟其他功能二、实验原理及设计过程1.整个洗衣机的控制程序分为：状态控制及倒计时模块、初始模式选择模块、报警模块、洗衣时间选择模块、选

3、通译码模块、分频器模块等分别实现，最后连接为整体。（1）按键模块由防抖模块和按键信号产生模块构成：防抖模块用来增加按键的灵活性和有效性；按键控制信号产生模块是通过按键来产生模式选择信号、各模式时间选择信号和开始/暂停信号，形成控制模块需要的各种控制信号。（2）显示模块由时间显示设置模块、数码管显示模块和选通信号模块以及指示灯构成：其中时间设置模块用来完成时间显示个位和十位信号的设计；数码管显示模块用用来完成模式选择选项的显示数字、模式时间选择选项的显示数字和倒计时时间的显示数字的信号设计；选通信号用来实现六个七段数码管的同时显

4、示的设计；而指示灯用来完成对各种状态的指示的设计。（3）分频模块由100分频模块、10分频模块和1000分频模块构成的，通过对实验室芯片的系统时钟进行分频为其他模块提供适当的时钟信号。（4）控制模块是整个系统的中心部分，是状态机设计部分。在该模块实现了洗衣机各种状态的设计。（5）报警模块是对于当洗衣机每种状态完成时的报警指示灯亮起起提示作用的设计。2设计过程1）根据实验要求和自我功能扩展绘制系统模块化框图、逻辑流程图、MDS图。2）计算机编程：按照上述设计，用VHDL语言进行编程实现。并编译通过，观察资源使用情况。3）系统仿真

5、通过仿真软件仿真，观察波形图。4）下载调试将程序下载到实验板上，调试各功能是否满足最初设计要求。5）修改程序通过计算机仿真和下载调试，发现问题，返回原程序进行修改。再次进行下载调试。3完整操作流程（扩展功能：预约模式，但下载后未能实现）1）开始，此时用模式选择键选择工作模式2）判断是否使用默认时间设定，若使用则用时间选择键选择所需要的3个状态的工作时间3）可选择是否使用预约模式，如果是，则系统会在开始开关开启10秒后开始工作。4）按开始键开始洗衣，计时器开始倒计时5）在洗衣机正常工作时可通过暂停键选择暂停，取消暂停后将回到暂停

6、前状态6）整个工作完成后计时器显示00，工作状态灯熄灭，报警器发出声音提示（5s），此时可以把开始键拨回，等待继续选择模式4.系统模块化框图：5.逻辑流程图：开启是否开启NY等待选择模式Y选择是否完成到时?NN报警Y某种工作模式等待开始是否开始N到时间？暂停？某种工作模式YNNYY4.MDS图：5输入输出三、仿真波形及波形分析：1）模式选择器仿真图分析：当前模式选择键连续按了4下，模式灯将亮起后两盏，显示选择了第四种工作模式，也就是连续进行漂洗和脱水2）洗衣时间选择模块分析：通过三个按钮分别选择洗衣，漂洗，脱水三个工作状态的时

7、间，当前选择的时间分别是25，15和10秒3）预约模块分析：如图，当选择预约模式开启后，系统会有一个5秒的计时，到时间后会拉高开始信号给控制器，使之正式开始工作。Start是手动送来的开始信号，start_out是预约模块送出去的开始信号。app_time把剩余的预约时间送到数码管去显示。4）报警器分析：当收到控制器发来的warn报警信号后，报警器会发出一个5秒的高电平报警信号st_warn,结束后会发出一个反馈信号re_warn给控制器，让控制器关掉传来的报警信号warn5）控制模块（为看到输入输出情况，此仿真图也涵盖了模式

8、选择器和译码器）分析:1.hold暂停有效后，洗衣机将维持在当前时间（如图，4s）不再变化，hold拉低后，时钟将继续倒计时，回到了暂停之前保留的状态。2.如图，用一个按键实现洗衣程序的手动选择，mode_view显示了洗衣模式，而mode_show显示了当前正处于的工作状态