1、課 程 設 計課程設計名稱： EDA課程設計 專 業 班 級 學 生 姓 名 ： 學 號 ： 指 導 教 師 ： 焦素敏 課程設計時間： 2009-3-092009-3-23 1 設計任務及要求利用可編程邏輯器件豐富的內部資源，借助EDA（電子設計自動化）工具（如MAXplus）把家電控制器電路集成在一片FPGA（現場可編程門陣列）芯片內，這樣就無需專門的單片機和外部邏輯電路。從而減小了電路的體積、提高了系統的穩定性。本次電路設計是洗衣機控制器設計。設計的主要內容是：（1）設計一個洗衣機控制器，使洗衣機作如下運轉：定時啟動正轉20秒暫停10秒反轉20秒暫停10秒定時不到，重復上面過程。（2）若

2、定時到，則停止，并發出音響信號。（3）用兩個數碼管顯示洗滌的預置時間（分鐘數），按倒計時方式對洗滌過程作計時顯示，直到時間到停機；洗滌過程由開始信號開始。（4）三只LED燈表示正轉、反轉、暫停三個狀態。設計的主要要求是：（1）根據設計題目要求編寫相應程序代碼（2）對編寫的VHDL程序代碼進行編譯和仿真（3）利用實驗箱完成硬件驗證（可選）（4）總結設計內容，完成課程設計說明書2設計原理及總體框圖洗衣機控制器的設計主要是定時器的設計，由一片FPGA和外圍電路構成了電器控制部分。FPGA接收鍵盤的控制命令，控制洗衣機的進水、排水、水位和洗衣機的工作狀態、并控制顯示工作狀態以及設定直流電機速度、正反轉

3、控制、制動控制、起停控制和運動狀態控制（洗衣機洗滌過程如圖2所示）。對FPGA芯片的編程采用模塊化的VHDL (硬件描述語言)進行設計，設計分為三層實現，頂層實現整個芯片的功能。頂層和中間層多數是由VHDL的元件例化語句實現。中間層由無刷直流電機控制、運行模式選擇、洗滌模式選擇、定時器、顯示控制、鍵盤掃描、水位控制以及對直流電機控制板進行速度設定、正反轉控制、啟停控制等模塊組成，它們分別調用底層模塊。洗衣機控制器電路主要有五大部分組成，包括：減法計數器、時序控制電路、預置時間和編碼電路、數碼管顯示、譯碼器組成。具體電路如圖3所示：圖3洗衣機控制器總體設計圖3 程序設計數碼管顯示 實現數碼管顯示

4、數碼管顯示編碼時序電路預置時間和編碼電路譯碼器定時器電路計時器減法計數器4 編譯及仿真EDA工具在EDA技術應用中占據極其重要的位置，EDA的核心是利用計算機完成電子設計全程自動化，因此基于計算機環境的EDA軟件的支持是必不可少的。此次設計所用EDA工具是由著名的Alter公司生產的MAXplus工具軟件，它是一種集成的開發環境，支持原理圖、VHDL和Verilog語言文本文件，以及波形文件作為設計輸入，并支持這些文件的人以混合設計。 圖4洗衣機控制器程序仿真圖 MAXplus工具軟件具有門級仿真器，可以進行功能仿真和時序仿真，能夠產生精確的仿真結果，同是還支持主流第三方EDA工具，所以可以說

5、MAXplus是當今最優秀的EDA工具軟件之一。利用MAXplus工具軟件仿真仿真結果如圖4所示5 硬件調試與結果分析洗衣機接通電源，按load設置洗滌時間按start、rd置為高電平洗衣機開始工作，當時鐘第一個上升沿到達時run（正轉功能）為高電平維持20s以后變為低電平而pause（暫停功能）隨著時鐘上升沿的到來變為高電平維持10s變為低電平，然后rev（反轉功能）開始隨著時鐘上升沿的到來變為高電平工作維持20s后變為低電平，再停止pause置高，接下來電路一直重復上述工作，知道定時器計數結束。電路設計完成以后，按照預定設計，輸入相應數據，三只LED燈按照設定時間規律間斷性亮起，數碼管也顯

6、示輸入時間并按減數計時產生相應的數字顯示，直到到達預定時間停止工作顯示零，實驗設計達到預期效果。6 參考文獻1 潘松著.EDA技術實用教程(第二版). 北京：科學出版社,2005.2 康華光主編.電子技術基礎 模擬部分. 北京：高教出版社,2006.3 閻石主編.數字電子技術基礎. 北京：高教出版社,2003.4 趙巖嶺 劉春等.在MAXplus平臺下用VHDL進行數字電路設計. 西安：西電出版社，20055 無憂電子開發網心得體會通過這次的EDA設計，我可以說是受益良多。看到洗衣機控制器的題目，我首先想到的是狀態機的設計，因為課本上說狀態機其實就是控制器，后來經過看書覺得應該是摩爾型狀態機，

7、可是自習分析后發現設計題目比較復雜，如果用狀態機的思路來設計，比較困難超出了我的能力。結合以前做課程設計（數字電路設計交通等控制器）的經驗，如果用模塊化層次化的設計思路更清晰，設計起來也更容易，特別是更符合EDA設計的的流程，故自己開始設計各功能模塊。洗衣機控制器主要實幾種狀態的循環改變，還有計時和數碼顯示的功能，所以我覺得電路主要有五大部分組成，包括：減法計數器、時序控制電路、預置時間和編碼電路、數碼管顯示、譯碼器組成。在分析過程中，我遇到了不少困難，因為第一次遇到一個比較復雜的設計，剛開始不知道從哪里入手，所以借鑒了一些書和網上的資料，主要參看了趙巖嶺 劉春等老師編著的在MAXplus平臺

8、下用VHDL進行數字電路設計關于控制器的一些設計方法和范例，并且在無憂電子開發網（我相信通過此次EDA課程設計，一定會對以后的設計工作提供很大幫助。 電子信息科學與技術 專業課程設計任務書學生姓名專業班級學號題 目洗衣機控制器課題性質A課題來源D指導教師焦素敏同組姓名無主要內容（1）設計一個洗衣機控制器，使洗衣機作如下運轉：定時啟動正轉20秒暫停10秒反轉20秒暫停10秒定時不到，重復上面過程。（2）若定時到，則停止，并發出音響信號。（3）用兩個數碼管顯示洗滌的預置時間（分鐘數），按倒計時方式對洗滌過程作計時顯示，直到時間到停機；洗滌過程由開始信號開始。（4）三只LED燈表示正轉、反轉、暫停三

9、個狀態任務要求根據設計題目要求編寫相應程序代碼對編寫的VHDL程序代碼進行編譯和仿真條件允許，完成硬件驗證（可選）總結設計內容，完成課程設計說明書參考文獻1焦素敏.EDA課程設計指導書.鄭州：河南工業大學，20082潘松,黃繼業.EDA技術實用教程.北京：科學出版社，20023王國棟,潘松等.VHDL實用教程.成都：電子科技大學出版社，20004 張亦華,延明.數字電路EDA入門.北京：電子工業出版社，20035 無憂電子開發網審查意見指導教師簽字：焦素敏教研室主任簽字：張慶輝 2009年03月 6日 說明：本表由指導教師填寫，由教研室主任審核后下達給選題學生，裝訂在設計（論文）首頁填 表 說

10、 明1“課題性質”一欄：A工程設計；B工程技術研究；C軟件工程（如CAI課題等）；D文獻型綜述；E其它。2“課題來源”一欄：A自然科學基金與部、省、市級以上科研課題；B企、事業單位委托課題；C校、院（系、部）級基金課題；D自擬課題。 學院課程設計成績評價表課程名稱： 設計題目： 專業： 班級： 姓名： 學號：序號評審項目分 數滿分標準說明1內 容20思路清晰；語言表達準確，概念清楚，論點正確；實驗方法科學，分析歸納合理；結論嚴謹，設計有應用價值。任務飽滿，做了大量的工作。2創 新10內容新穎，題目能反映新技術，對前人工作有改進或突破，或有獨特見解3完整性、實用性10整體構思合理，理論依據充分，設計完整，實用性強4結果的正確性20仿真結果正確，實驗現象滿足設計要求5規 范 性10設計格式、繪圖、圖紙、實驗數據、標準的運用等符合有關標準和規定6紀 律 性10能很好的遵守各