基于VHDL的洗衣机控制器设计

1、数字系统设计与硬件描述语言 期末考试作业题目：洗衣机控制器的设计学院：电子信息工程学院专业：物联网工程学号：30142043282016-12-10一、选题设计描述1.功能介绍洗衣机控制器，能够实现开始与暂停、 注水，洗涤、排水、脱水和警报提醒的排水洗涤注水功能，并且可以随时更 改洗衣模式。洗衣机提供两种模式：模式 1:脱水。洗衣模式决定洗衣时间。默认模式为模式 2。2注水洗涤排水脱水；模式洗衣机界面如下图所示:姓名:刘涵凯资料WordWord资料WordWord运转方式如下图所示:幵关与鹹选择樓块I+為码鵜gm、（开始/B停枝、_译码器与数码、（管矗眾块丿I块 厂飞曾显示模块丿计数器与警报模

2、块n暂停o工作舷0：停止1 1:注水2 2隔3;3;排水4:4:啊显示幵te/g显示工作鹹控制模块译聲 管显示模块剩余时间:数码管显示幵关状恋数殆管洗数数码管显示蛍管S S示模块译码如 管显示模块算法简介2.调用 5；暂停时，除显示开关状态的输出外，并产生对应输出。当开关关闭时, 所有输出为 0。所有输出为 0 开关开启后，设置洗衣模式，之后按下“开始”总程序描述：种模块,在洗衣机控制器输入变化时，立刻转换模式总程序通过即可开始工作。在洗衣机控制器输入变化时，立刻转换模式并产生对应输出。电 子元器件模型如下图所示：资料WordWordxyjxyjswitchwaterstatemodelsel

3、ectwashstateclkindrainstate&orpdrystale r ? ? alarm oul -swiUhstate6.O r， spstate6-.i ， state6_.O ，X *cunrentmoclel6- 0?time(tecade6-.O ， timeunit6timeunit6 00，:instS (+(+ +1+1 、 sorpcikin 为开关选择信号，为系统时序脉冲信号，switch 为开关信号,modelselect/暂停信号。为开始 drainstate 为洗涤程丿了:的工作状态，为注水程序的工作状态，waterstatewashrstate

4、 为脱水程序的工作状态。为排水程序的工作状态，drystate alarmout 为警报提醒的状态。暂停 r /spstate 为数码管显示的开始为数码管显示的开关的状态(switchstateO/1)为数码管显 currentmodelstate的状态(0/1),为数码管显示的洗衣机工作状态(0-4),为数码管为数码管显示的剩余时间的十位，timedecadetimeunit,示的当前模式（02）显示的剩余时间的 个位。下面介绍各模块功能与算法：资料WordWordi modelC C : :e3_.O timel3_.O I time23_.Oy【3 0 a 接收开关信息，b 接收模式选择

5、信息。C 输出总电路的开关信息 （开启洗衣机并且设置完毕电路后， 即可准备工作， 等 待“开始”信号）。e 为开关信息，将输入到数码管中显示。time1time2 分别代表洗衣时间的十位和个位，将输入到计数器与警报模块中。y 为模式信息，将输入到码管中显示。1）开关与模式选择模块:inst3. ，如,.* * “ / :start pauseastartorpausebe3._0elk:inst4. “ + + / “ * .* *.,* * * * / * * / * a 接收开关信息，b 接收开始/暂停信息，elk 接收系统时序脉冲信号。startorpause 输出受开始/暂停信息调控的

6、系统时序脉冲信号。y 为开始/暂停信息，将输入到码管中显示。资料WordWord:countelkalarmaouttimei3.0tirne13.Oouttime23.0time23_.O2）开始/暂停模块elk 接收受开始/暂停信息调控的系统时序脉冲信号，a 接收开关信息，time1 和 time2 分别接收洗衣时间的十位和个位。alarm 输出警报信息;:inst23）计数器与警报模块；一outtimel 和 0uttime2 分别为剩余时间的十位和个位，将输入到数码管中显示, 同时将输入到控制模块中“ 在脉冲信号的控制下，剩余时间逐渐减少，当剩余时间为 0 时，停止减小，并开启警报。c

7、ontrolawaterDwashtimei3.Odrain一time23.Odryact3.O;instib 接收开始/暂停信息，time1 和 tirne2 分别接收剩余时间的十位和个位。water、wash、drain、dry 分别输出注水、洗涤、排水、脱水的控制信息。资料WordWordact 为模块内部使用的 BUFFER 量。控制模块根据剩余时间的多少决定工作状态。如:剩余时间为 16-30 分钟时洗涤, 31-35 分钟时注水。则剩余时间 33 分钟时，water 为仁 其他控制信息为 6 剩 余时间。01,其他控制信息为分钟时，21 wash 为 5）译码器与数码管显示4）控制

8、模块a 接收开关信息,: :BCD7BCD7:-b bq【06a3.O1 1 instinstb 接收开关信息，a 接收 4 位二进制数据。模块q 在数码管上显示字形。USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;凡FbFb玖玖F*F* F/F/F,F,程序源代码及说明程序代码由主程序及5个模块代码组成1）主程序LIBRARY IEEE ;资料 worde,time1,time2,y： OUT STD_LOGIC_VECTOR ( 3 DOWNTO 0 );timel4ime2: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)：USE IEEE.STD_LOGIC_U

9、NSIGNED.ALL :ENTITY xyj ISP ORT(switch,modelselectlkirbSorp:INSTD_L0GIC;暂停按键状态的输入电源开关.模式选择、时钟、开始/-waterstate,washstate,drainstate,drystate,alarmout: OUT STD_LOGIC;-注水程序、洗涤程序、排水程序.脱水程序、警报状态的输出 OUTswitchstate,S pstate,state,currentmodel,timedecade,timeunit:工作状态、工作模式、剩余时间的输STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0)：

10、dl END ENTITY xyj;ARCHITECTURE behave OF xyj ISPORTa,b: IN STD_LOGIC;c: OUT STD_LOGIC;END COMPONENT model;PORT(clk,a: IN STD 丄 OGIC;调用开关与模式选择模块COMPONENT modelCOMPONENT count-调用计数器与警报模块act: BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);alarm: OUT STD_LOGIC;outtime1,outtime2: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)：资料

11、WordWordEND COMPONENT count;PORT(b: IN STD_LOGIC;a: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);q : OUT STD_LOGIC_VECTOR(0 TO 6);END COMPONENT BCD7;PORT(a,b,cIk: IN STD_LOGIC;startorpause: OUT STD_LOGIC;e: OUT STD_LOGIC_VECTOR ( 3 DOWNTO 0 )：END COMPONENT startpause;PORT(a,b: IN STD_LOGIC;timel4ime2: IN STD_LOG

12、IC_VECTOR(3 DOWNTO 0)：water,wash,drain,dry: OUT STD_LOGIC;COMPONENT BCD7-调用译码器与数码管显示模块COMPONENT startpause调用开始/暂停模块COMPONENT control-调用控制模块END COMPONENT control;SIGNAL sighsig2,sigBCD7_1,sigBCD7_2,sigBCD7_3,sigBCD7_4,sigBCD7_5,sigBCD7_6:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)：SIGNAL aout,bout:STD_LOGIC;BEGIN资料

13、WordWordU1: model PORTMAP(a=switch,b=modelselect,c=aout,y=sigBCD7_14ime1=sig14ime2=sig2,e=sigBCD7_5);U2: startp ausePORTMAP(a=aout,b=sor p,clk=clki n,startor pause=bout,e=sigBCD7_6);U3: controlPORTMAP(a=aout,b=sorp4ime1=sigBCD7_24ime2=sigBCD7_3,water=waterstate,wash=washstate,drai n=drai nstate,dry=

14、drystate,act=sigBCD7_4);U4: count资料 worde,time1,time2,y: OUT STD_LOGIC_VECTOR ( 3 DOWNTO 0 ); 洗衣机工作开关的输出 C： OUT STD_LOGIC;定义 所需时间/min, time1 为十位，time2 为各位END ENTITY model;ARCHITECTURE behave OF model ISPORTMAP(a=aout,cik=bout4ime1=sigl4ime2=sig2,alarm=alarmoutouttime1=sigBCD7_2,outtime2=sigBCD7_3);U

15、5: BCD7PORT MAPb=aout,a=sigBCD7_1 ,q=currentmodel);U6: BCD7PORT MAPb=aout,a=sigBCD7_2,q=timedecade);U7: BCD7PORT MAPb=aout,a=sigBCD7_3,q=timeunit);U8: BCD7PORT MAPb=aout,a=sigBCD7_4,q=state);U9: BCD7PORT MAPb=aout,a=sigBCD7_5,q=switchstate);U10: BCD7PORT MAPb=aout,a=sigBCD7_6,q=spstate);END ARCHITEC

16、TURE behave;2）开关与模式选择模块LIBRARY IEEE ;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY model IS开关与模武选择模块定义开关和模式选择按键的输入PORT(a,b: IN STD 丄 OGIC;BEGINP ROCESS（引 b）BEGINIF(a=T)THEN-开关开启时执行CASE b ISWHENV=V=y y=0：time1=模式 2： 10 分钟END CASE;c=r：e=开关开启且模式选择完毕，开始工作ELSE y=c=0：e startorpause=clk;e startorpause=0;e=END CASE;EL

17、SIF(a=O)THENstartorp ause-O;e=END IF;END PROCESS;END ARCHITECTURE behave;资料WordWordENTITY start pause IS-开始/暂停模块PORTa,b,cIk: IN STD_LOGIC;4）计数器与警报模块LIBRARY IEEE ;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL :PORT(clk,a: IN STD_LOGIC;timel4ime2: IN STD_L0GIC_VECT0R(3 DOWNTO 0)：alarm: O

18、UT STD_LOGIC;outtime1,outtime2: OUT STD_L0GIC_VECT0R(3 DOWNTO 0);END ENTITY count：ARCHITECTURE behave OF count ISSIGNAL intime11 : STD_LOGIC_VECTOR3 DOWNTO 0):=SIGNAL tntime22 : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0):=SIGNAL intimeS : STD_LOGIC_VECTOR1 DOWNTO 0):=; -intimeS tntime4 联系，实现变量的合理赋值SIGNAL tntime4

19、: STD_L0GIC_VECT0R(1 DOWNTO 0):=BEGINPROCESS(timel)-此段的作用为当模式更改时，令变量巫新赋值BEGINintime3=：ELSIF(time1/=资料WordWordENTITY count IS汁数器与警报模块intime3=ELSE(ntime3=;END IF;intime22=time2;END PROCESS;PROCESS(cIkjntime3,intime4)VARIABLE intime1Jntime2 : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)：BEGINIF(cikEVENT AND clkM)THENI

20、F(a=r)THEN赋 值 intime4=intime3;tntime2:=intime22;END IF;IFintime2/=IF(intime3/=intime4)THEN“第一个 pROCESS 运行时，变量被重新intime2:=intime2-1;alarm-0：ELSIF(intime1/=资料WordWordalarm-0：ELSE alarm=r：END IF;outtime1=intime1;outtime2=intime2;END IF;END IF;END PROCESS;END ARCHITECTURE behave;5）控制模块LIBRARY IEEE ;USE

21、IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL :ENTITY control IS-控制模块act10101)THEN-注水ELSIF(time1&time200000)THENact10101)THENact10000)THENactactactact=0;一脱水ELSE act=END IF;ELSE act=END IF;资料WordWordELSE act water-0wash=1*;drain-0dry water-O;wash-O：drain-r；dry water-0wash=0;drain-0dry w

22、ater=0wash=-0：drain=0：dry q q q=END CASE;ELSE qe eBOOOOBOOOOtimeltimel5 5 00000000tirriQ?tirriQ?BOOOOBOOOOy yB B 00000000WHEN 0 = q q q q q q e eDOOOODOOOO洱洱startoTstartoTBOBOJ1 .IL_n(wm(wm(wm(wvuwvuuinjuwLfuumnjuumnjm(w3关ODOl XOQOO X OQMX 0000 :jinjiJinnnnnnfL nRnnnnjinmnnjinjinnjinjmn0001000100000

23、000OOOLOOOL控制的脉冲信号。NomeNome绅 20 0 pspsNomeNomeV V紺ueue aiai0808eoeoeoeoeonoeonoeooooeoooo0101：) )OOQlOOQlOlioOlioMWMW飞而0 0:cwx01400140oatoat. .Mt.Mt.Mt.Mt.outoutb b 7 7outbrroutbrr 2 2% % 纠2323OOUOOUOOUOOUOOUOOUoouooutfarmtfarmSOSOSOSOSOSO eoeoeooooeooooeoeo60606060eoeoeoeor_l- L_J-L_J- 1f-1_顾縱血粼怫渤朋

24、删做驰縱厂威驰紳厂布一:紳裁-wfwf n nn n n n一 仃n n n nn nn.anBUUlnAJVWUTJULTLerLjUMTOWBWJiniwmwin j.JUUjuwar资料WordWordK 对模块在开关及输入控制下的输出仿真。、仿真模拟了中途开关关闭与开启状态下数码管输出变化 Q 26）主程序1 1. . ，I I1 1 1 11 1UllUllhlMDthlMDt1 1tltl：ttarttar1 1KitMlKitMl J J(ttBDH(ttBDH1 1 11:11*11:11*UUMUUM 1 1X Xu u j j atat 1111 ilMtilMt J J $HtaU$HtaU t t (tutv*(tutv* I IitiUxitiUxJ J tlittittlittit Itilla*Itilla*卜刖点 碎twewwwtytwewwwty(ttatt*(ttatt*1 17 7 1 1模块运行完全符合所需，输出了正确的剩余时间与 alarm ）控制 J 模块4VdbewVdbew 0 0 pcpcaasosoAD D8080，nmeinmei8 8 00000000 Bne2Bw r r brnlbrnln n二EBST