eda课程设计报告格式洗衣机.docx

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eda课程设计报告格式洗衣机

燕山大学

课程设计说明书

题目：

洗衣机

学院（系）：

电气工程学院

年级专业：

学号：

学生姓名：

指导教师：

吕宏诗张强

教师职称：

实验师

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、VerilogHDL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VerilogHDL语言，用VerilogHDL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

第1章摘要…………………………………………………………………………………1

第2章设计方案……………………………………………………………………………2

第3章VerilogHDL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

前言

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。

第一章摘要

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.VerilogHDL

VerilogHDL是目前应用最广泛的硬件描述语言之一，被IEEE采纳为IEEESTD1364-1995（也成为Verilog-1995）和IEEESTD.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VerilogHDL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VerilogHDL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，VerilogHDL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。

（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VerilogHDL，因此，VerilogHDL可以作为学习HDL设计方法的入门和基础。

第二章设计方案

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VerilogHDL设计源程序

modulexiyijibiancheng（CLK,shiwei,gewei,forward,fengming,back,LDN,CLK1,G,SS,ROW,GA）;

inputCLK,CLK1,LDN;

input[3:

0]shiwei,gewei;

outputforward,back,SS,fengming;

output[6:

0]G;

output[7:

0]ROW,GA;

regL;

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;

regforward,back,RD,CC_TEMP,cp,SS,B_TEMP,fengming;

reg[1:

0]dianzhen;

reg[5:

0]Q_TEMP;

always@（posedgeCLK）//六十进制加法计数器

beginif（LDN）

if（shiwei!

='b0000||gewei!

='b0000）

beginif（RD==1）

if（Q_TEMP<6'b111100）Q_TEMP=Q_TEMP+1;

elseQ_TEMP=0;

elseQ_TEMP=0;

end

elseQ_TEMP=0;

end

always@（posedgeCLK）//定义正反转部分

beginif（LDN==1）

if（QQ_TEMP!

=0||C_TEMP!

=0）

begin

if（Q_TEMP>=6'b000000&&Q_TEMP<6'b010101）beginforward=1;dianzhen='b11;back=0;end

elseif（Q_TEMP>6'b011110&&Q_TEMP<6'b110011）beginforward=0;back=1;dianzhen='b00;end

elseif（Q_TEMP>=6'b010101&&Q_TEMP<=6'b011110）beginforward=0;back=0;dianzhen='b01;end

elseif（Q_TEMP>=6'b110011&&Q_TEMP<=6'b111100）beginforward=0;back=0;dianzhen='b01;end

if（Q_TEMP==6'b111100）cp=1;

elsecp=0;

end

elsebeginforward=0;back=0;cp=0;dianzhen='b01;fengming=1;end

elsebeginforward=0;back=0;cp=0;dianzhen='b01;fengming=0;end

end

always@（posedgeCLK）

begin//置数部分

if（LDN==0）

begin

QQ_TEMP=gewei;

C_TEMP=shiwei;

Q=QQ_TEMP;

C=C_TEMP;

end

else

beginRD=1;//十五进制计数器部分

if（cp==1）

if（（QQ_TEMP||C_TEMP））

begin

if（QQ_TEMP>4'b0000）QQ_TEMP=QQ_TEMP-1;

elseif（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@（posedgeCLK1）//八进制计数器部分

begin

if（W=='b111）

W=0;

elseW=W+1;

end

always@（W）//双色点阵部分

begin

if（dianzhen=='b11&&LDN==1&&forward==1&&back==0）

begin

case（W）

0:

beginROW='b01111111;GA='b11111111;end

1:

beginROW='b10111111;GA='b00000010;end

2:

beginROW='b11011111;GA='b00000100;end

3:

beginROW='b11101111;GA='b00001000;end

4:

beginROW='b11110111;GA='b00010000;end

5:

beginROW='b11111011;GA='b00100000;end

6:

beginROW='b11111101;GA='b01000000;end

7:

beginROW='b11111110;GA='b11111111;end

endcase

end

if（forward==0&&back==0&&LDN==1&&dianzhen=='b01）

begin

ROW='b11111111;GA='b00000000;

end

if（dianzhen=='b00&&LDN==1&&back==1&&forward==0）

begin

case（W）

0:

beginROW='b01111111;GA='b11111111;end

1:

beginROW='b10111111;GA='b10000000;end

2:

beginROW='b11011111;GA='b10000000;end

3:

beginROW='b11101111;GA='b11111110;end

4:

beginROW='b11110111;GA='b10000000;end

5:

beginROW='b11111011;GA='b10000000;end

6:

beginROW='b11111101;GA='b10000000;end

7:

beginROW='b11111110;GA='b10000000;end

endcase

end

end

always@（posedgeCLK1）//动态数码位选信号部分

begin

if（B_TEMP<'b1）B_TEMP=B_TEMP+1;

elsebeginB_TEMP='b0;end

SS=B_TEMP;

end

always@（posedgeCLK1）

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;

8:

G='b1111111;

9:

G='b1101111;

endcase

end

endmodule

第四章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

预置数

LDN

shiwei3

shiwei2

shiwei1

shiwei0

gewei3

gewei2

gewei1

gewei0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

0

1

0

2

0

0

0

0

0

0

0

1

1

3

0

0

0

0

0

0

1

0

0

4

0

0

0

0

0

0

1

0

1

5

0

0

0

0

0

0

1

1

0

6

0

0

0

0

0

0

1

1

1

7

0

0

0

0

0

1

0

0

0

8

0

0

0

0

0

1

0

0

1

9

0

0

0

0

1

1

0

1

0

10

0

0

0

0

1

1

0

1

1

11

0

0

0

0

1

1

1

0

0

12

0

0

0

0

1

1

1

0

1

13

0

0

0

0

1

1

1

1

0

14

0

0

0

0

1

1

1

1

1

15

1

X

X

X

X

X

X

X

X

0

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

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

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

数码管显示值

Q3

Q2

Q1

Q0

h

g

f

e

d

c

b

a

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

1

1

0

1

0

0

1

0

0

1

0

1

1

0

1

1

2

0

0

1

1

0

1

0

0

1

1

1

1

3

0

1

0

0

0

1

1

0

0

1

1

0

4

0

1

0

1

0

1

1

0

1

1

0

1

5

0

1

1

0

0

1

1

1

1

1

0

0

6

0

1

1

1

0

0

0

0

0

1

1

1

7

1

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

8

1

0

0

1

0

1

1

0

0

1

1

1

9

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

Q7

Q6

Q5

Q4

h

g

f

e

d

c

b

a

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

1

1

0

1

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）。

第五章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

CLK

Pin8

CLK1

Pin9

gewei0

Pin53

gewei1

Pin47

gewei2

Pin46

gewei3

Pin45

shiwei0

Pin44

shiwei1

Pin41

shiwei2

Pin40

shiwei3

Pin39

LDN

Pin89

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

forward

Pin12

back

Pin13

Ss

Pin87

fengming

Pin38

G0

Pin85

G1

Pin75

G2

Pin83

G3

Pin86

G4

Pin88

G5

Pin90

G6

Pin93

ROW0

Pin198

ROW1

Pin196

ROW2

Pin193

ROW3

Pin191

ROW4

Pin189

ROW5

Pin179

ROW6

Pin176

ROW7

Pin174

GA0

Pin197

GA1

Pin195

GA2

Pin192

GA3

Pin190

GA4

Pin187

GA5

Pin177

GA6

Pin175

GA7

Pin173

5.2硬件连线

Pin38Pin53Pin47Pin46Pin45Pin44Pin41Pin40Pin39分别为蜂鸣器和A组数字开关SW8SW7SW6SW5SW4SW3SW2SW1，已经内部连接，不需连线。

Pin10→CLOCK信号引脚21Pin9→CLOCK信号引脚11

Pin89→B组数字开关SW9Pin12→彩色信号指示灯L1

Pin13→彩色信号指示灯L2Pin87→动态数码管位选信号SS0

Pin85→动态数码管aPin75→动态数码管b

Pin83→动态数码管cPin86→动态数码管d

Pin88→动态数码管ePin90→动态数码管f

Pin93→动态数码管gPin198→双色点阵ROW1

Pin196→双色点阵ROW2Pin193→双色点阵ROW3

Pin191→双色点阵ROW4Pin189→双色点阵ROW5

Pin179→双色点阵ROW6Pin176→双色点阵ROW7

Pin174→双色点阵RO