数字电路课程设计：全自动洗衣机设计

08电自8班 岳培豪 20080711124课 程 设 计 报 告主 课 题 ：全自动洗衣机 报 告 人 ：岳培豪 20080711124 同组成员 ：周宜行、王博泽 望开心 课设时间 ：2010年12月6日-12月17日目录一、洗衣机功能简介3二、设计准备12三、设计方案3四、方案程序4五、课程设计感想23一、洗衣机功能简介1.1主要功能1、实现自动洗衣机主要功能的状态模拟。状态包括复位，等待，设定洗涤时间，注水，洗涤，放水，甩干和结束；2、进水从电路启动开始，以水位检测达到要求的位置为结束（在此为排水定时）；排水以洗涤结束位起点，以检测达到要求为止；甩干过程为定时状态。3、总体工作的主要工作为洗涤过程，洗涤过程要求洗涤定时及电机的正转、暂停、反转定时，如下所示：进入洗涤正转3s暂停1s反转2s进入下一程序定时到注：一些小组方案的功能解析1、在复位后可以选择设时洗涤、按默认时间洗涤与直接甩干三种模式；2、工作时显示洗涤的剩余时间和正在执行的步骤标号；3、故障模拟时，能够自动结束运行并鸣响提醒，直到故障信号结束；4、正常运行流程结束时，有2秒的鸣响；1.2主要功能模块1、主程序模块VHDL2.Vhd：实现全自动洗衣机的各个状态的运行及相互联系，同时附加了LCD及键盘模块的转换。2、键盘模块VHDL3.Vhd：实现开发板键盘的输入功能及防抖功能。3、LCD显示模块VHDL4.Vhd：实现开发板LCD的显示功能。（包括静态及动态显示）4、蜂鸣器模块VHDL5：规定蜂鸣器的鸣响频率。二、设计准备2.1软件方面加快对Altium Designer 6 软件的学习，熟练掌握相关的功能及应用，掌握程序的编写、仿真及调试下板。2.2硬件方面了解现实当中全自动洗衣机的运行情况，分清洗衣机的各个运行状态，同时搞清楚各个状态之间的联系，以及故障的处理。正的来讲就是熟悉所选项目的实际情况及功能。三、设计方案3.1全自动洗衣机全过程状态S0：复位状态S1：等待状态S2：定时状态S3：注水状态S4：洗涤状态S5：放水状态S6：甩干状态S7：结束状态S8：故障状态S9：空状态S10：键盘调节模块（使得键盘输入防抖功能更完善）3.2洗涤状态电机的状态P0：等待状态并给初始状态付初值P1：电机正转状态P2：电机暂停状态P3：电机反转状态四、方案程序4.1主程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITY DK is PORT (CPIN,R,START,START2,SET_TIME,FS_END,GZ,SU,SD,GU,GD :IN STD_LOGIC; SPEAKER,LIGHT,GZLIGHT :OUT STD_LOGIC; XD_Time,BZ :OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); ZYDeng :OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0) );END ENTITY ;ARCHITECTURE XYJ OF DK ISSIGNAL CPCT :INTEGER RANGE 0 TO 999999;SIGNAL CP,SPEAK:STD_LOGIC;SIGNAL ZT_N : INTEGER RANGE 0 TO 99;SIGNAL ZSTime,OMTime,SGTime,FMTime,ZTime,JCTime :STD_LOGIC_VECTOR(11 DOWNTO 0);SIGNAL XDTime,BZ_S :STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);TYPE STATES IS (S0,S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9,S10);TYPE S4STATES IS (P0,P1,P2,P3);SIGNAL S : STATES;SIGNAL P : S4STATES;BEGINPROCESS(CPIN,R) -分频BEGINIF R=1 THEN CPCT=249999;ELSIF CPIN=1 AND CPIN EVENT THEN IF CPCT=0 THEN CPCT=249999;CP=NOT CP; ELSE CPCT=CPCT-1; END IF;END IF;END PROCESS;PROCESS(CP,R)BEGINIF R=1 THEN S=S0;ZSTime=X028;OMTime=X4B0;JCTime=X008;GZLIGHT=0; SGTime=X028;FMTime=X028;XDTime=X00;BZ_S=X00;LIGHT=1; SPEAK -复位BZ_S=X00;S=S1;ZSTime=X028;OMTime=X4B0;LIGHT=1; SGTime=X028;FMTime=X028;XDTime=X1E;GZLIGHT=0; JCTime=X008;SPEAK BZ_S=X01; -等待 IF SET_TIME=1 THEN S=S2; ELSIF START=1 THEN S=S3; ELSIF START2=1 THEN S=S6;XDTime BZ_S=X02; -定时 IF GZ=1 THEN S=S8; ELSE IF GU=1 THEN IF XDTime=X63 THEN XDTime=X00; ELSE XDTime=XDTime+1; END IF; S=S10; ELSIF GD=1 THEN IF XDTime=X00 THEN XDTime=X63; ELSE XDTime=XDTime-1; END IF; SX59 THEN XDTime=X00; ELSE XDTime=XDTime+X0A; END IF; S=S10; ELSIF SD=1 THEN IF XDTimeX0A THEN XDTime=X63; ELSE XDTime=XDTime-X0A; END IF; S=S10; ELSIF START=1 THEN S BZ_S=X03; -放水 IF GZ=1 THEN SX000 THEN ZSTime=ZSTime-1; ELSE S BZ_S=X04; -洗涤 IF GZ=1 THEN S0 THEN IF OMTime0 THEN OMTime=OMTime-1; ELSE OMTime=X4B0; XDTime=XDTime-1; END IF; ELSE S BZ_S=X05; -放水 IF GZ=1 THEN S=S8; ELSE IF FS_END=1 THEN S BZ_S=X06; -甩干 IF GZ=1 THEN SX000 THEN SGTime=SGTime-1; ELSE FMTime=X028; S BZ_SX000 THEN SPEAK=1;FMTime=FMTime-1; ELSE S=S9;SPEAK=0;BZ_S=X00;LIGHT BZ_S=X08; -故障 IF GZ=1 THEN SPEAK=1;GZLIGHT=1; ELSE S=S9;SPEAK=0;BZ_S=X00;LIGHT=0;XDTime=X00; GZLIGHT IF JCTimeX000 THEN -键盘调节 JCTime=JCTime-1; ELSE S=S2;JCTime NULL; END CASE;END IF;END PROCESS;PROCESS (BZ_S)BEGINBZ=BZ_S;END PROCESS;PROCESS (SPEAK)BEGINSPEAKER=SPEAK;END PROCESS;PROCESS (XDTime)BEGINIF XDTimeX0A THEN XD_Time=XDTime;ELSIF XDTimeX14 THEN XD_Time=XDTime+6;ELSIF XDTimeX1E THEN XD_Time=XDTime+12;ELSIF XDTimeX28 THEN XD_Time=XDTime+18;ELSIF XDTimeX32 THEN XD_Time=XDTime+24;ELSIF XDTimeX3C THEN XD_Time=XDTime+30;ELSIF XDTimeX46 THEN XD_Time=XDTime+36;ELSIF XDTimeX50 THEN XD_Time=XDTime+42;ELSIF XDTimeX5A THEN XD_Time=XDTime+48;ELSIF XDTimeX64 THEN XD_Time=XDTime+54;END IF;END PROCESS;PROCESS (CP,R,XDTime)BEGINIF R=1 THEN P=P0;ZTime=X014;ZYDeng=000;ZT_N P=P1;ZTime=X014;ZYDeng=000;ZT_N ZYDeng0 THEN IF ZTime0 THEN ZTime=ZTime-1; ELSE ZT_N=ZT_N-1; ZTime=X014; END IF; ELSE P=P2;ZTime=X014;ZT_N ZYDeng0 THEN IF ZTime0 THEN ZTime=ZTime-1; ELSE ZT_N=ZT_N-1; ZTime=X014; END IF; ELSE P=P3;ZTime=X014;ZT_N ZYDeng0 THEN IF ZTime0 THEN ZTime=ZTime-1; ELSE ZT_N=ZT_N-1; ZTime=X014; END IF; ELSE P=P1;ZTime=X014;ZT_N NULL; END CASE; ELSE ZYDeng=000; END IF;END IF;END PROCESS;END XYJ;图1、主程序模块生成图4.2 LCD显示功能LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entity GENLCD8 is port (CPIN,R,BUSY :IN STD_LOGIC; D0,D1,D2,D3 :IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); CLK,RST,STROBE,OUTLINE : OUT STD_LOGIC; DATA : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); ADDR : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) );end entity ;architecture JGT of GENLCD8 is TYPE STATES IS (S0,S1,S2); SIGNAL S: STATES; SIGNAL LCDPT : INTEGER RANGE 0 TO 8; SIGNAL CPCT : INTEGER RANGE 0 TO 65535; SIGNAL CP: STD_LOGIC;-SIGNAL ASCEW,ASCSN : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);beginPROCESS(CPIN,R)BEGINCLK=CPIN;IF R=1 THEN CPCT=65535;ELSIF CPIN=1 AND CPIN EVENT THEN IF CPCT=0 THEN CPCT=65535;CP=NOT CP; ELSE CPCTS2- :Y: 转S3- ;N; NULL-S2:给出STROBE信号。转S1-S1,S2完成初始化固定显示的功能PROCESS(CP,R)BEGINIF R=1 THEN S=S0;LCDPT=0;RST S=S1;LCDPT=0;RST RST=0;STROBE=0; IF BUSY=0 THEN IF LCDPT=12 THEN LCDPT=1; ELSE LCDPT=LCDPT+1; END IF; S S=S1;STROBE NULL; END CASE;END IF; END PROCESS;PROCESS(LCDPT)BEGINCASE LCDPT ISWHEN 0 = NULL;WHEN 1=DATA=0011&D0(7 DOWNTO 4);ADDR=0010;OUTLINEDATA=0011&D0(3 DOWNTO 0);ADDR=0011;OUTLINEDATA=0011&D1(7 DOWNTO 4);ADDR=0101;OUTLINEDATA=0011&D1(3 DOWNTO 0);ADDR=0110;OUTLINEDATA=0011&D2(7 DOWNTO 4);ADDR=1001;OUTLINEDATA=0011&D2(3 DOWNTO 0);ADDR=1010;OUTLINEDATA=0011&D3(7 DOWNTO 4);ADDR=1100;OUTLINEDATA=0011&D3(3 DOWNTO 0);ADDR=1101;OUTLINEDATA=01011000;ADDR=0010;OUTLINEDATA=01000100;ADDR=0011;OUTLINEDATA=01000010;ADDR=1001;OUTLINEDATA=01011010;ADDR=1010;OUTLINE NULL;END CASE;END PROCESS;图2、LCD程序生成图4.3键盘模块LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entity PADTOKEY is port (CPIN,R :IN STD_LOGIC; Y: OUT STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0); ICOL : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); OROW : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) ); END ENTITY;architecture JGT of PADTOKEY is TYPE STATES IS (S0,S1,S2,S3,S4); SIGNAL S: STATES; SIGNAL SROW : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); SIGNAL CPCT : INTEGER RANGE 0 TO 255; SIGNAL CTDELAY: INTEGER RANGE 0 TO 511; SIGNAL CP:STD_LOGIC; BEGIN PROCESS(CPIN) BEGIN IF CPIN=1 AND CPIN EVENT THEN IF CPCT=255 THEN CPCT=0;CP= NOT CP; ELSE CPCT=CPCT+1; END IF; END IF; END PROCESS; PROCESS(CP,R) VARIABLE N:INTEGER RANGE 0 TO 12; BEGIN IF R=1 THEN S=S0;Y=0000000000000000;SROWSOROW=SROW;SSY(3 DOWNTO 0)Y(7 DOWNTO 4)Y(11 DOWNTO 8)Y(15 DOWNTO 12)NULL; END CASE; WHEN S3=IF N=12 THEN N:=0;S=S4;CTDELAY=0;SROW=1110; ELSE N:=N+4;S=S1;SROWIF CTDELAY=511 THEN S=S1;CTDELAY=0; ELSE CTDELAY=CTDELAY+1; END IF; END CASE;END IF;END PROCESS;END JGT;图3、键盘模块生成图4.4蜂鸣器模块library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity spea isport(cp,r:in std_logic; speakers:out std_logic );end spea;architecture jgt of spea issignal cpct:integer range 0 to 5; -GAIsignal speak:std_logic;beginprocess(cp,r)beginif r=0 then cpct=0;speak=0;elsif cp=1 and cp event then if cpct=5 then -GAI cpct=0;speak=not speak; else cpct=cpct+1; end if;end if;end process;process(speak)beginspeakers=speak;end process;end jgt;图4、蜂鸣器生成模块4.5模拟演示：1、复位信号R置1，各器件回到默认状态。正反转指示灯不亮，洗涤时间显示为00，步骤标号显示00；2、洗涤时间自动跳转为默认值30，步骤标号则跳转为01；3、选择设时洗涤模式，SET_TIME置1，步骤标号显示02。可按动SU,SD,GU,GD所对应的按钮分别控制洗涤时间的十位加一，十位减一，个位加一和个位减一。其中上限为99而下限为00，如大于上限则转为00，小于下限则转为99；4、信号START置1，步骤标号为03，进入注水状态，注水默认时间2秒后自动结束；5、进入洗涤状态，步骤标号为04。洗涤时间将没分钟减1，直到变为00并自动结束。在洗涤状态中，正反转灯的显示为：左灯亮3秒，中间灯亮1秒，右灯亮2秒，并如此循环下去；6、进入放水状态，步骤标号为05。直到模拟洗衣机桶底湿度传感器信号的FS_END置1，结束当前状态；7、进入甩干状态，步骤标号为06。甩干默认时间2秒后自动结束；8、进入结束状态，步骤标号为07。蜂鸣器鸣响2秒后停止，同时结束状态并