eda课程设计报告格式---洗衣机

1 燕山大学 课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 题目 题目 洗衣机洗衣机 学院 系 学院 系 电气工程学院电气工程学院 年级专业 年级专业 学学 号 号 学生姓名 学生姓名 指导教师 指导教师 吕宏诗吕宏诗 张强张强 教师职称 教师职称 实验师实验师 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 燕山大学课程设计 论文 任务书燕山大学课程设计 论文 任务书 院 系 电气工程学院 基层教学单位 电子实验中心 学 号学生姓名专业 班级 设计题目洗衣机 设 计 技 术 参 数 洗衣机工作时间可在 1 15 分钟内任意设定 整分钟数 规定洗衣机运行规律为正转 20s 停 10s 反转 20s 停 10s 再正转 20s 如此反复 洗衣机正转时在双色点阵上显示 Z 反转时显示 F 要求用两个数码管显示洗衣机剩余工作时间 每当电机运行 1 分钟 显示 器自动减 1 直到为 0 时 电机停止运转 设 计 要 求 用动态数码管显示时间 电机正转 反转要用双色点阵显示 工 作 量 学会使用 Max PlusII 软件 Verilog HDL 语言和实验箱 独立完成电路设计 编程下载 连接电路和调试 参加答辩并书写任务书 工 作 计 划 1 了解 EDA 的基本知识 学习使用软件 Max PlusII 下发任务书 开始电 路设计 2 学习 Verilog HDL 语言 用 Verilog HDL 进行程序设计 3 学习使用实验箱 继续电路设计 4 完成电路设计 5 编程下载 连接电路 调试和验收 6 答辩并书写任务书 参 考 资 料 数字电子技术基础 阎石主编 高等教育出版社 EDA 课程设计 A 指导书 指导教师签字基层教学单位主任签字金海龙 说明 此表一式四份 学生 指导教师 基层教学单位 系部各一份 年 月 日 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 目 录 第 1 章 摘要 1 第 2 章 设计方案 2 第 3 章 Verilog HDL 源程序 3 第 4 章 源程序各部分波形仿真图 5 第 5 章 管脚锁定及硬件连线 14 第 6 章 结论 16 参考文献 18 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 前前 言言 面对当今飞速发展的电子产品市场 电子设计人员需要更加实用 快捷的EDA工具 实用 统一的集成设计环境 改变传统设计思路 即优先考虑具体物理实现方式 而将精力集中到 设计构思 方案比较和寻找最优化设计等方面 以最快的速度开发出性能优良 质量一流的 电子产品 今天的 EDA工具将向着功能强大 简单易学 使用方便的方向发展 此次课程设计的题目 洗衣机 本任务书 首先概括介绍了EDA技术 VerilogHDL硬件描述语言 根据任务书对本课题整体思路进行了介绍 然后分别介绍了主程序各部分的功能 并绘制波形仿 真 再次给出实现本任务书所要求的功能及其附加功能的源程序以及波形仿真图 最后进行 管脚锁定和外部硬件连线并下箱实现了所有功能 在本次课程设计过程中源程序编译及硬件连 接过程中都遇到了很多困难 在老师的耐心指导下完成了本次课程设计 再次特别感谢老师的指 导 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 第一章第一章 摘摘 要要 数字电路主要是基于两个信号 我们可以简单的说是有电压和无电压 用数字信号完成对 数字量进行算术运算和逻辑运算的电路我们称之为数字电路 它具有逻辑运算和逻辑处理等 功能 数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路 1 EDA介绍 EDA技术 就是以大规模可编程逻辑器件为设计载体 以硬件描述语言为系统逻辑描述 的主要表达方式 以计算机 大规模可编程逻辑器件的可开发软件及实验开发系统为设计工 具 通过有关的开发软件 自动完成用软件的方式设计的电子系统到硬件系统的逻辑编译 逻辑化简 逻辑分割 逻辑综合及优化 逻辑布局布线 逻辑仿真 直至完成对于特定目标 芯片的适配编译 逻辑映射 编程下载等工作 最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一 门新技术 利用EDA技术进行电子系统的设计 具有以下几个特点 1 用软件的方式设计硬件 2 用软件的方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关的开发软件自动完成的 3 设计过 程中可用有关的软件进行仿真 4 系统现场可编程 在线升级 5 整个系统可集成在一 个芯片上 体积小 功耗低 可靠性高 因此 EDA技术是现代电子设计的发展趋势 2 Verilog HDL Verilog HDL 是目前应用最广泛的硬件描述语言之一 被 IEEE采纳为IEEE STD1364 1995 也成为Verilog 1995 和IEEE STD 1364 2001 也成为Verilog HDL 可以进行算法级 Algorithm 寄存器传输级 RTL 逻辑级 Logic 门级 Gate 和版图级 Layout 等各 个层次的电路设计和描述 采用 Verilog HDL 进行电路设计于工艺设计无关 这使得设计者在 进行电路设计时可以不必过多的考虑工艺实现的具体细节 设计者只需要利用计算机的强大 功能 在EDA工具的支持下 通过 Verilog HDL的描述 完成数字电路和系统的设计即可 从 而提高了设计效率 降低了设计者的劳动强度 作为硬件描述语言 Verilog HDL 具有如下特点 1 能够在不同的抽象层次上 如系统级 行为级 RTL级 门级和开关级 对设计系统进 行精确而简练的描述 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 2 能够在每个抽象层次的描述上对设计进行仿真验证 及时发现及时发现可能存在的错误 缩短设计周期 并保存整个设计过程的正确性 3 由于代码描述与工艺过程实现无关 便于设计标准化 提高设计的可重用性 如国有C 语言的编程基础经验 只需很短的时间就能学会和掌握Verilog HDL 因此 Verilog HDL可以 作为学习HDL设计方法的入门和基础 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 第二章第二章 设计方案设计方案 2 1 任务分析 由任务书可知要求如下 洗衣机工作时间可在 1 15 分钟内随时可任意设定 整分钟数 规定洗衣机运行规 律为正转 20s 停 10s 反转 20s 停 10s 再正转 20s 如此反复 用两个数码管显示洗 衣机剩余工作时间 每当电机运行 1 分钟 显示器自动减 1 直到为 0 时 电机停止运 转并有蜂鸣器发声提示 通过设计可以达到以下功能 1 洗衣机正转 20s 时双色点阵显示 Z 同时红色信号指示灯 L1 亮灯 反转 20s 时双色点阵显示 F 同时红色信号指示灯 L2 亮灯 2 两位动态数码管显示剩余分钟数 每一分钟减小一 3 当工作停止时 动态数码管显示 00 同时蜂鸣器响 2 2 设计思路 六十进制加计数器根据任务可以知道由于每整数分钟后要减少一 所以需要一个六 十进制计数器 使每六十秒产生一个进位信号 为整数分钟提供减数信号 十五进制减法计数器 完成十五分钟任意置数后的计时显示剩余工作时间 当记时 为 0 是 fengming 1 是蜂鸣器响 动态数码管部分采用 ss 作为位选信号 有 clk1 高频循环 由于发光二极管的余辉 效应以及人眼的视觉暂留现象 会观察到两位数码管同时显示 八进制加法计数器部分用来完成双色点阵的行与列的高频扫描 同样利用发光二极 管的余辉效应以及人眼的视觉暂留现象 会在双色点阵上看到一定的图形 双色点阵部分具有当行是低电平而对应的列是高电平时该点亮光的特性 因此分别 另每行对应低电平时需要点亮的列是高电平 高频循环后 就会得到需要的图形 第三章第三章 VerilogVerilog HDLHDL 设计源程序设计源程序 module xiyijibiancheng CLK shiwei gewei forward fengming back LDN CLK1 G SS ROW GA 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 input CLK CLK1 LDN input 3 0 shiwei gewei output forward back SS fengming output 6 0 G output 7 0 ROW GA reg L reg 2 0 W reg 3 0 OUT reg 6 0 G reg 7 0 ROW GA reg 3 0 QQ TEMP C Q C TEMP reg forward back RD CC TEMP cp SS B TEMP fengming reg 1 0 dianzhen reg 5 0 Q TEMP always posedge CLK 六十进制加法计数器 begin if LDN if shiwei b0000 gewei b0000 begin if RD 1 if Q TEMP 6 b000000 else if QQ TEMP 4 b0000 begin QQ TEMP QQ TEMP 4 b1001 C TEMP C TEMP 1 end Q QQ TEMP C C TEMP end end end always posedge CLK1 八进制计数器部分 begin if W b111 W 0 else W W 1 end always W 双色点阵部分 begin if dianzhen b11GA b11111111 end 1 begin ROW b10111111 GA b00000010 end 2 begin ROW b11011111 GA b00000100 end 3 begin ROW b11101111 GA b00001000 end 4 begin ROW b11110111 GA b00010000 end 5 begin ROW b11111011 GA b00100000 end 6 begin ROW b11111101 GA b01000000 end 7 begin ROW b11111110 GA b11111111 end endcase end if forward 0GA b00000000 end if dianzhen b00GA b11111111 end 1 begin ROW b10111111 GA b10000000 end 2 begin ROW b11011111 GA b10000000 end 3 begin ROW b11101111 GA b11111110 end 4 begin ROW b11110111 GA b10000000 end 5 begin ROW b11111011 GA b10000000 end 6 begin ROW b11111101 GA b10000000 end 7 begin ROW b11111110 GA b10000000 end endcase 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 end end always posedge CLK1 动态数码位选信号部分 begin if B TEMP b1 B TEMP B TEMP 1 else begin B TEMP b0 end SS B TEMP end always posedge CLK1 begin case SS b0 OUT QQ TEMP b1 OUT C TEMP endcase end always OUT 动态数码管部分 begin case OUT 0 G b0111111 1 G b0000110 2 G b1011011 3 G b1001111 4 G b1100110 5 G b1101101 6 G b1111101 7 G b0000111 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 8 G b1111111 9 G b1101111 endcase end endmodule 第四章第四章 源程序各部分波形仿真图源程序各部分波形仿真图 4 1 预置数部分 预置时间情况如下表所示 控 制 端 十位各位 LDNshiwei3shiwei2shiwei1shiwei0gewei3gewei2gewei1gewei0 预 置 数 0000000000 0000000011 0000000102 0000000113 0000001004 0000001015 0000001106 0000001117 0000010008 0000010019 00001101010 00001101111 00001110012 00001110113 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 00001111014 00001111115 1XXXXXXXX0 功能说明 以上置数时 需要在 LDN 0 时才可 shiwei 3 0 和 gewei 3 0 分别用数字 开关组 A 组 SW1 SW8 来控制 4 2 各部分仿真波形 1 六十进制加法计数器部分 由仿真波形可知 当置数端 LDN 1 时表示指数结束 此时 Q TEMP 由零开始计数当 计时到 60 时 cp 1 为十五进制减法计数器输入减 1 信号 2 十五进制减法计数器部分 由 gewei 3 0 和 shiwei 3 0 可知所置数数值为 11 当开始工作后 60 秒时 cp 输出 高电平使得 Q TEMP 3 0 由 1 变为 0 即此时动态数码管的个位由 1 变为 0 十位数值 C TEMP 仍为 1 即完成 显示剩余工作时间 10 分钟 的功能 3 动态数码管部分 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 由图可知指数值为 11 在一分钟内 OUT 3 0 一直交替显示个位与十位的值 均为 1 一分钟后变为交替显示 0 和 1 在经过一份后交替显示 9 和 0 而位选信号 SS 则交 替显示 0 和 1 不断选择显示的位 如此循环 由于发光二极管的余辉特性及人眼的视 觉暂留特性 可以看到显示的两位动态数码管数值 4 八进制计数器部分 由图可以知道随着 CLK1 的高频率变化 W 有 0 到 7 不断变化 完成双色点阵行与列 的高频扫描 5 双色点阵部分 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 由图可以知道当 dianzhen 01 是显示停止工作 10 秒时的仿真波形 此时正转 forward 0 反转 back 0 行 ROW 均输出高电平 列 GA 均输出低电平 故点阵不显示任何 波形 当 dianzhen 11 是显示正转 20s 时的仿真波形 此时正转 forward 1 反转 back 0 行和列分别显示所需图形对应的值 在双色点阵上显示 Z 当 dianzhen 00 是显示反转 20s 时的仿真波形 此时正转 forward 0 反转 back 1 行和列分别显示所需 图形对应的值 在双色点阵上显示 F 4 3 数码管显示部分 本任务需要两个数码管显示剩余时间 数码管输入输出各量真值表如下 个位数字数码管显示 输入 个位 SS 1 数码管输出 Q3Q2Q1Q0hgfedcba 数码管 显示值 0000001111110 0001000001101 0010010110112 0011010011113 0100011001104 0101011011015 0110011111006 0111000001117 1000011111118 1001011001119 十位数字数码管显示 输入 十位 SS 0 数码管输出数码管 显示值 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 Q7Q6Q5Q4hgfedcba 0000001111110 0001000001101 功能说明 SS 在 0 1 之间以一定的频率来回变换 因此观察者可以看到两个数码管同 时显示数字 而实际上在同一时刻只有一个数码管显示 当SS 0时 选中DS8A 使输出 量为十位上的数 当 SS 1时 选中DS7A 使输出量为个位上的数 数码管输入数据不同 输 出的7个段信号不同 数码管显示的数就不同 4 4整体仿真波形 功能说明 在开始时 LDN 0 开始置数 置数完成后 LDN 1 开始工作 正转 forward 1 双色点阵显示 Z 同时红色彩灯 L1 亮 暂停 10S 反转 20S back 1 双色点阵显示 F 同时红色彩灯 L2 亮 当停止工作时 蜂鸣器蜂鸣 提示 fengming 1 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 第五章第五章 管脚锁定及硬件连线管脚锁定及硬件连线 5 1 管脚锁定 程序输入端管脚锁定 程序输入端扩展版下载接口程序输入端扩展板下载接口 CLKPin8CLK1Pin9 gewei0Pin53gewei1Pin47 gewei2Pin46gewei3Pin45 shiwei0Pin44shiwei1Pin41 shiwei2Pin40shiwei3Pin39 LDNPin89 程序输出端管脚锁定 程序输出端扩展版下载接口程序输出端扩展板下载接口 forwardPin12backPin13 SsPin87fengmingPin38 G0Pin85G1Pin75 G2Pin83G3Pin86 G4Pin88G5Pin90 G6Pin93ROW0Pin198 ROW1Pin196ROW2Pin193 ROW3Pin191ROW4Pin189 ROW5Pin179ROW6Pin176 ROW7Pin174GA0Pin197 GA1Pin195GA2Pin192 GA3Pin190GA4Pin187 GA5Pin177GA6Pin175 GA7Pin173 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 5 2 硬件连线 Pin38 Pin53 Pin47 Pin46 Pin45 Pin44 Pin41 Pin40 Pin39 分别为蜂鸣器和 A 组 数字开关 SW8 SW7 SW6 SW5 SW4 SW3 SW2 SW1 已经内部连接 不需连线 Pin10 CLOCK 信号引脚 21 Pin9 CLOCK 信号引脚 11 Pin89 B 组数字开关 SW9 Pin12 彩色信号指示灯 L1 Pin13 彩色信号指示灯 L2 Pin87 动态数码管位选信号 SS0 Pin 85 动态数码管 a Pin75 动态数码管 b Pin 83 动态数码管 c Pin 86 动态数码管 d Pin 88 动态数码管 e Pin 90 动态数码管 f Pin 93 动态数码管 g Pin 198 双色点阵 ROW1 Pin 196 双色点阵 ROW2 Pin 193 双色点阵 ROW3 Pin 191 双色点阵 ROW4 Pin 189 双色点阵 ROW5 Pin 179 双色点阵 ROW6 Pin 176 双色点阵 ROW7 Pin 174 双色点阵 ROW8 Pin 197 双色点阵 GA1 Pin 195 双色点阵 GA2 Pin 192 双色点阵 GA3 Pin 190 双色点阵 GA4 Pin 187 双色点阵 GA5 Pin 177 双色点