基于FPGA的洗衣机控制器设计.doc

1、 湖南文理学院 草鱼 课程设计报告 草鱼 草鱼 草鱼 课程名称 ： por k 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 自动化专业课程设计 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼草鱼 专业班级 ： por k 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 自动化 草鱼 2 班 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼草鱼 学生姓名 ： por k 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 石 草鱼 草鱼 草鱼 扬 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼草鱼 指导教师 ： por k 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 彭 草鱼 草鱼 草鱼 琛

2、草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼草鱼 完成时间 ： por k 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 报告成绩 ： por k 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼草鱼 草 鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草

3、鱼 草鱼 评阅意见：鲫鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼评阅教师 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼日期 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼基 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼于 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼

4、草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼F 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼P 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼G 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼A 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼的 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草

5、鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼洗 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼衣 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼机 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼控 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼制 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼

6、 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼器 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼的 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼设 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼计 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼摘 草鱼要

7、 草鱼 草鱼 基于 FPGA 的洗衣机控制器设计 ， 鲤鱼 主要通过使用 VerilogHDL 语言 ， 鲤鱼 在 Quartus2上完成电路设计以及程序开发模拟 。 草鱼 实现以洗衣机控制器为核心 ， 鲤鱼 加上必要的外围电路 ， 鲤鱼 能够对洗衣机工作状态自由控制 。 草鱼 全部程序由控制器模块 ， 鲤鱼 分频模块 ，鲤鱼 按键去抖模块 ， 鲤鱼 显示译码模块组成 ， 鲤鱼 顶层模块使用原理图实现 ， 鲤鱼 底层由 Verilog 草鱼 HDL 语句实现 。 草鱼 核心控制器 FPGA 根据控制端口的信号输入 ， 鲤鱼 向洗衣机发出正传 ，鲤鱼 反转 ， 鲤鱼 待机信号 ， 鲤鱼 并通过数

8、码管和 LED 灯显示当前的工作状态以及工作时间 。 草鱼该洗衣机控制电路可以方便快捷的实现对洗衣机的控制和状态的显示功能 ， 鲤鱼 同时具有紧急暂停待机功能 ， 鲤鱼 保证控制的可靠性 ， 鲤鱼 以及洗涤循环次数报警功能 ， 鲤鱼 提高任务精度 。 草鱼草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草 鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼目录 草鱼 草鱼 一 、 p

9、 ork系统设计 1 草鱼 1、 p o rk设计要求 1 草鱼 2、 p ork总体设计方案 1 草鱼 1.设计思路 1 草鱼 2.系统组成 1 草鱼 二 、 p ork单元硬件电路设计 2 草鱼 1、 p ork按键模块 2 草鱼 2、 p ork显示模块 2 草鱼 3、 p ork中心控制模块 2 草鱼 三 、 p ork软 草鱼件 草鱼设 草鱼计 2 草鱼 1、 p ork控制模块程序设计 2 草鱼 2、 p ork显示译码程序设计 3 草鱼 3、 p ork按键去抖程序设计 4 草鱼 4、 p ork分频模块程序设计 4 草鱼 四 、 p ork系统仿真测试 4 草鱼 1、 p or

10、k控制模块仿真 4 草鱼 2、 p ork显示译码模块仿真 6 草鱼 3、 p ork分频模块仿真 7 草鱼 4、 p ork按键去抖模块仿真 7 草鱼 五 、 p ork心得体会 8 草鱼 六 、 p ork参考文献 9 草鱼 七 、 p ork附录 10 草鱼 附录一 ： p ork电路使用说明 10 草鱼 附录二 ： p ork电路原理图 10 草鱼 附录三 ： p ork程序代码 11 草鱼 1.控制器模块程序 11 草鱼 2.显示译码模块程序 14 草鱼 3.按键去抖模块程序 15 草鱼 4.分频模块程序 16 草鱼 草鱼 基于 FPGA的洗衣机控制器的设计 1 草鱼 草鱼 草鱼 草

11、鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 一 、 pork系统设计 草鱼 1、 p ork设计要求 草鱼 1洗衣机的状态为待机 5s正转 60s待机 5s反转 60s ， 鲤鱼 并用 3个 LED 灯和 7 段显示器分别表示其工作状态和显示相应工作状态下的时间 。 草鱼草鱼 2可自行设定洗衣机的循环次数 ， 鲤鱼 这里设置最大的循环次数为 15次 。 草鱼草鱼 3具有紧急情况的处理功能 。 草鱼 当发生紧急情况时 ， 鲤鱼 立即转入待机状态 ， 鲤鱼 紧急情况解除后 ， 鲤鱼 继续执行后续步骤 ； pork草鱼 4洗衣机设定循环次数递减到零时立即报警 ， 鲤鱼 以表

12、示洗衣机设定的循环次数已经结束 。 草鱼草鱼 草鱼 2、 p ork总体设计方案 草鱼 1、 pork设计思路 草鱼 题目要求设计一个洗衣机控制电路 ， 鲤鱼 实现对洗衣机工作状态的控制 。 草鱼草鱼 1. 草鱼 中心控制模块基本实现要求功能 ， 鲤鱼 包括计时 、 porkLED 输出 、 pork电机正反转信号输出 、 p ork洗涤循环置数设置 。 草鱼草鱼 2. 草鱼 分频模块实现从高频向低频转换 ， 鲤鱼 供中心控制模块使用 草鱼 3按键去抖模块 ， 鲤鱼 实现对按键的去抖功能 。 草鱼草鱼 4. 草鱼 数码显示电路 ， 鲤鱼 将 10进制时间通过数码管显示出来 。 草鱼草鱼 2、

13、pork系统组成 草鱼 洗衣机控制电路主要由中心 控制模块 、 pork按键模块 ， 鲤鱼 显示模块 ， 鲤鱼 时钟分频模块 ， 鲤鱼四部分组成组成 。 草鱼草鱼 草鱼 草鱼 系统结构框图 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 FPGA 键盘模块（按键，拨码开关等） 显示模块（数码管， LED 灯等） 晶体振荡模块（产生100Hz 信号 ） 报警功能 基于 FPGA的洗衣机控制器的设计 2 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 二 、 pork单元硬件电路设计 草鱼 1、 p ork按键模块 草鱼 设有 1个按键 ： porkadd； pork1 个拨码开关 s

14、tart。 草鱼 add 用于初始状态下设置循环次数 ，鲤鱼 没按一次循环次数加一 ， 鲤鱼 start 用于启动和停止洗衣机 。 草鱼草鱼 2、 p ork显示模块 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 设有 3 个 LED 灯 ， 鲤鱼 两个数码管 ， 鲤鱼 一个蜂鸣器 。 草鱼 LED 灯用来表示当前状态 ， 鲤鱼 数码管 用来表示当前状态所剩余时间 。 草鱼 蜂鸣器用来 表示洗衣 是否 完成 ， 鲤鱼 洗衣完成时蜂鸣器发出声音 。 草鱼 草鱼 3、 p ork中心控制模块 草鱼 中心控制模块是以一片 altera 公司的 Cyclone2 系列 FPGA 为主体 ， 鲤鱼 配合一些外围电路实现的 。

15、 草鱼 Cyclone2 草鱼 系列 FPGA 采用全铜层 、 pork低 K 值 、 pork1.2 伏 SRAM 工艺设计 ， 鲤鱼 裸片尺寸被尽可能最小的优化 。 草鱼 采用 300 毫 米晶圆 ， 鲤鱼 以 TSMC 成功的 90nm工艺技术为基础 ， 鲤鱼 Cyclone 草鱼 II 草鱼 器件提供了 4,608 到 68,416 个逻辑单元（ LE） ， 鲤鱼并具有一整套最佳的功能 ， 鲤鱼 包括嵌入式 18 比特 x18 比特乘法器 、 pork专用外部存储器接口电路 、 p ork4kbit 嵌入式存储器块 、 pork锁相环（ PLL）和高速差分 I/O 能力 。 草鱼 草鱼

16、 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 三 、 pork软 草鱼 件 草鱼 设 草鱼 计 草鱼 草鱼 采用 Quartus2 作为开发工 具对可编程逻辑器件 FPGA 的编程 ， 鲤鱼 底层由 Verilog 草鱼HDL 语句实现 ， 鲤鱼 顶层使用原理图实现 。 草鱼 软件设计由控制模块 ， 鲤鱼 分频模块 ， 鲤鱼 按键去抖模块 ， 鲤鱼 显示译码模块四部分组成 ， 鲤鱼 由于输入时钟为 100 草鱼 HZ， 鲤鱼 因此使用分频模块输出 1HZ 的方波 ， 鲤鱼 给控制模块提供每 1s 自加 1 的信号 ， 鲤鱼 控制模块输出

17、的计数时间输入给数码管显示译码模块 ， 鲤鱼 通过译码模块定时器的值可以在数码管上显示 ， 鲤鱼 控制模块由此 1hz 的方波信号可以控制洗衣机的正转 、 pork反转 、 pork待机和报警工作方式 。 草鱼 按键消抖模块的 作用是为了消除按键抖动而设立的 。 草鱼草鱼 1、 p ork控制模块程序设计 草鱼 控制模块采用有限状态机实现对洗衣机工作状态的控制 。 草鱼草鱼 状态转换 示意 图 草鱼 基于 FPGA的洗衣机控制器的设计 3 草鱼 s0: 草鱼 待机状态 草鱼 草鱼 s1:正转状态 草鱼 草鱼 草鱼 s2:待机状态 草鱼 草鱼 草鱼 s3:反转状态 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼

18、草鱼 草鱼 草鱼 软件流程图草鱼 2、 p ork显示译码程序设计 草鱼 数码管显示译码模块主要功能是把定时器送来的值译码并通过数码管显示出来 。循环设置 循环开始 待机 5 秒 正转 60 秒 待机 5 秒 反转 60 秒 达到循环次数最大值 循环结束 循环次数未到 报警开始 基于 FPGA的洗衣机控制器的设计 4 草鱼 fpga 的 Verilog 草鱼 HDL 硬件语言是并行的这有别于软件的描述语言扫描方式 。 草鱼草鱼 3、 p ork按键去抖程序设计 草鱼 在进行独立按键或者矩阵式按键的设计的时候 ， 鲤鱼 我们在按下键盘的时候其实并不只是按下去 而是 有一个抖动的过程 ， 鲤鱼 就

19、连松手的过程也有抖动 ， 鲤鱼 然而这个抖动通常被人们所忽略 ， 鲤鱼 从而导致输入数据的错误和乱码 ， 鲤鱼 因此我们必须对按键进行按键的消抖处理 。 草鱼 fpga 的 Verilog 草鱼 HDL 语言是硬件描述语言 ， 鲤鱼 主要运用了状态机和延时的消抖方式 。 草鱼草鱼 草鱼 4、 p ork分频模块程序设计 草鱼 该 模块通过输入的 clock 信号（ 100HZ）分频后得到 1HZ， 鲤鱼 供给中心控制模块 ， 鲤鱼其余模块使用未分频的 100HZ 信号 。 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼

20、 草鱼 四 、 pork系统仿真测试 草鱼 1、 p ork控制模块仿真 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 顶 层原理图设计 草鱼 草鱼 草鱼 基于 FPGA的洗衣机控制器的设计 5 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 设置循环次数为 3， 鲤鱼 按 start 后洗衣机开始工作 。 草鱼草鱼 草鱼 循环次数由 3次减为 2 次 ， 鲤鱼 从电机反转到待机状态 草鱼 待机 5 秒后 ， 鲤鱼 电机正转 ， 鲤鱼 开始第二次循环 草鱼 草鱼 当按下 emergency 紧急状况按钮 草鱼 计数器 count 保持不变 ， 鲤鱼 电机停止转动 草鱼