eda課程設(shè)計報告--洗衣機

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 說 明 書</p><p>　　題目： 洗衣機 </p><p>　　學院（系）： 電氣工程學院 </p><p>　　年級專業(yè)： </p><p>　　學 號： </p><p>　　學生姓名：

2、</p><p>　　指導教師： </p><p>　　教師職稱： 實驗師 </p><p>　　課程設(shè)計（論文）任務書</p><p>　　院（系）：電氣工程學院 基層教學單位：電子實驗中心 </p><p>　　說明：此表一式四份，學生、指

3、導教師、基層教學單位、系部各一份</p><p><b>　　年 月 日</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 摘要…………………………………………………………………………………1</p><p>　　第2章 設(shè)計方案……………………………

4、………………………………………………2 </p><p>　　第3章 Verilog HDL源程序………………………………………………………………3</p><p>　　第4章 源程序各部分波形仿真圖…………………………………………………………5</p><p>　　第5章 管腳鎖定及硬件連線 ……………………………………………………………14</p&g

5、t;<p>　　第6章 結(jié)論 ………………………………………………………………………………16</p><p>　　參考文獻 ……………………………………………………………………………………18</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　面對當今飛速發(fā)展的電子產(chǎn)品市場，電子設(shè)計人員需要更加實用、快捷的E

6、DA工具，實用統(tǒng)一的集成設(shè)計環(huán)境，改變傳統(tǒng)設(shè)計思路，即優(yōu)先考慮具體物理實現(xiàn)方式，而將精力集中到設(shè)計構(gòu)思、方案比較和尋找最優(yōu)化設(shè)計等方面，以最快的速度開發(fā)出性能優(yōu)良、質(zhì)量一流的電子產(chǎn)品。今天的EDA工具將向著功能強大、簡單易學、使用方便的方向發(fā)展。</p><p>　　此次課程設(shè)計的題目洗衣機，本任務書，首先概括介紹了EDA技術(shù)、VerilogHDL硬件描述語言，根據(jù)任務書對本課題整體思路進行了介紹，然后分別介紹了

7、主程序各部分的功能，并繪制波形仿真，再次給出實現(xiàn)本任務書所要求的功能及其附加功能的源程序以及波形仿真圖，最后進行管腳鎖定和外部硬件連線并下箱實現(xiàn)了所有功能。在本次課程設(shè)計過程中源程序編譯及硬件連接過程中都遇到了很多困難，在老師的耐心指導下完成了本次課程設(shè)計。再次特別感謝老師的指導。第一章 摘 要</p><p>　　數(shù)字電路主要是基于兩個信號（我們可以簡單的說是有電壓和無電壓），用數(shù)字信號完成對數(shù)字量進行算術(shù)

8、運算和邏輯運算的電路我們稱之為數(shù)字電路，它具有邏輯運算和邏輯處理等功能，數(shù)字電路可分為組合邏輯電路和時序邏輯電路。</p><p><b>　　1. EDA介紹</b></p><p>　　EDA技術(shù)，就是以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷樵O(shè)計載體，以硬件描述語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達方式，以計算機、大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷目砷_發(fā)軟件及實驗開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計工具，通過有關(guān)的開發(fā)軟件

9、，自動完成用軟件的方式設(shè)計的電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化、邏輯布局布線、邏輯仿真，直至完成對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作，最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉尚酒囊婚T新技術(shù)。</p><p>　　利用EDA技術(shù)進行電子系統(tǒng)的設(shè)計，具有以下幾個特點：（1）用軟件的方式設(shè)計硬件；（2）用軟件的方式設(shè)計的系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換是由有關(guān)的開發(fā)軟件自動完成的；（3)設(shè)計過

10、程中可用有關(guān)的軟件進行仿真；（4）系統(tǒng)現(xiàn)場可編程，在線升級；（5）整個系統(tǒng)可集成在一個芯片上，體積小，功耗低，可靠性高。因此，EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子設(shè)計的發(fā)展趨勢。</p><p>　　2.Verilog HDL</p><p>　　Verilog HDL 是目前應用最廣泛的硬件描述語言之一，被IEEE采納為IEEE STD1364-1995(也成為Verilog-1995）和IEEE ST

11、D.1364-2001（也成為Verilog-HDL)可以進行算法級（Algorithm）、寄存器傳輸級（RTL）、邏輯級（Logic）、門級（Gate）和版圖級（Layout）等各個層次的電路設(shè)計和描述。采用Verilog HDL 進行電路設(shè)計于工藝設(shè)計無關(guān)，這使得設(shè)計者在進行電路設(shè)計時可以不必過多的考慮工藝實現(xiàn)的具體細節(jié)，設(shè)計者只需要利用計算機的強大功能，在EDA工具的支持下，通過Verilog HDL的描述，完成數(shù)字電路和系統(tǒng)的設(shè)

12、計即可，從而提高了設(shè)計效率，降低了設(shè)計者的勞動強度。</p><p>　　作為硬件描述語言，Verilog HDL具有如下特點：</p><p>　　能夠在不同的抽象層次上，如系統(tǒng)級、行為級、RTL級、門級和開關(guān)級，對設(shè)計系統(tǒng)進行精確而簡練的描述。</p><p>　　（2）能夠在每個抽象層次的描述上對設(shè)計進行仿真驗證，及時發(fā)現(xiàn)及時發(fā)現(xiàn)可能存在的錯誤，縮短設(shè)計周期，

13、并保存整個設(shè)計過程的正確性。</p><p>　?。?）由于代碼描述與工藝過程實現(xiàn)無關(guān)，便于設(shè)計標準化，提高設(shè)計的可重用性。如國有C語言的編程基礎(chǔ)經(jīng)驗，只需很短的時間就能學會和掌握Verilog HDL，因此，Verilog HDL可以作為學習HDL設(shè)計方法的入門和基礎(chǔ)。</p><p><b>　　第二章 設(shè)計方案</b></p><p>&

14、lt;b>　　2.1任務分析</b></p><p>　　由任務書可知要求如下：</p><p>　　洗衣機工作時間可在1-15分鐘內(nèi)隨時可任意設(shè)定（整分鐘數(shù)）；規(guī)定洗衣機運行規(guī)律為正轉(zhuǎn)20s、停10s、反轉(zhuǎn)20s、停10s、再正轉(zhuǎn)20s，如此反復；用兩個數(shù)碼管顯示洗衣機剩余工作時間，每當電機運行1分鐘，顯示器自動減1，直到為0時，電機停止運轉(zhuǎn)并有蜂鳴器發(fā)聲提示。<

15、/p><p>　　通過設(shè)計可以達到以下功能：</p><p>　　1、洗衣機正轉(zhuǎn)20s時雙色點陣顯示“Z”，同時紅色信號指示燈L1亮燈。反轉(zhuǎn)20s時雙色點陣顯示“F”，同時紅色信號指示燈L2亮燈。</p><p>　　2、兩位動態(tài)數(shù)碼管顯示剩余分鐘數(shù)，每一分鐘減小一。</p><p>　　3、當工作停止時，動態(tài)數(shù)碼管顯示“00”同時蜂鳴器響。&l

16、t;/p><p><b>　　2.2設(shè)計思路</b></p><p>　　六十進制加計數(shù)器根據(jù)任務可以知道由于每整數(shù)分鐘后要減少一，所以需要一個六十進制計數(shù)器，使每六十秒產(chǎn)生一個進位信號，為整數(shù)分鐘提供減數(shù)信號。</p><p>　　十五進制減法計數(shù)器，完成十五分鐘任意置數(shù)后的計時顯示剩余工作時間。當記時為0是，fengming=1是蜂鳴器響。&l

17、t;/p><p>　　動態(tài)數(shù)碼管部分采用ss作為位選信號，有clk1高頻循環(huán)，由于發(fā)光二極管的余輝效應以及人眼的視覺暫留現(xiàn)象，會觀察到兩位數(shù)碼管同時顯示。</p><p>　　八進制加法計數(shù)器部分用來完成雙色點陣的行與列的高頻掃描，同樣利用發(fā)光二極管的余輝效應以及人眼的視覺暫留現(xiàn)象，會在雙色點陣上看到一定的圖形。</p><p>　　雙色點陣部分具有當行是低電平而對應的

18、列是高電平時該點亮光的特性，因此分別另每行對應低電平時需要點亮的列是高電平，高頻循環(huán)后，就會得到需要的圖形。</p><p>　　第三章 Verilog HDL設(shè)計源程序</p><p>　　module xiyijibiancheng(CLK,shiwei,gewei,forward,fengming,back,LDN,CLK1,G,SS,ROW,GA);</p><

19、p>　　input CLK,CLK1,LDN;</p><p>　　input[3:0]shiwei,gewei;</p><p>　　output forward,back,SS,fengming;</p><p>　　output[6:0]G;</p><p>　　output[7:0]ROW,GA;</p><

20、p><b>　　reg L;</b></p><p>　　reg[2:0] W;</p><p>　　reg[3:0]OUT;</p><p>　　reg[6:0]G;</p><p>　　reg[7:0]ROW,GA; </p><p>　　reg[3:0]QQ_TEMP,C,Q,C_

21、TEMP;</p><p>　　reg forward,back,RD,CC_TEMP,cp,SS,B_TEMP,fengming;</p><p>　　reg[1:0]dianzhen;</p><p>　　reg[5:0]Q_TEMP;</p><p>　　always@(posedge CLK) //六十進制加法計數(shù)器</p&

22、gt;<p>　　begin if(LDN)</p><p>　　if (shiwei!='b0000||gewei!='b0000)</p><p>　　begin if (RD==1) </p><p>　　if (Q_TEMP<6'b111100)Q_TEMP=Q_TEMP+1; </p><

23、p>　　else Q_TEMP=0;</p><p>　　else Q_TEMP=0; </p><p><b>　　end</b></p><p>　　else Q_TEMP=0;</p><p><b>　　end </b></p><p>

24、　　always@(posedge CLK) //定義正反轉(zhuǎn)部分</p><p>　　begin if(LDN==1)</p><p>　　if(QQ_TEMP!=0||C_TEMP!=0)</p><p><b>　　begin </b></p><p>　　if(Q_TEMP>=6'b000000&a

25、mp;&Q_TEMP<6'b010101)begin forward=1;dianzhen='b11;back=0;end</p><p>　　else if(Q_TEMP>6'b011110&&Q_TEMP<6'b110011)begin forward=0;back=1;dianzhen='b00;end</p>

26、<p>　　else if (Q_TEMP>=6'b010101&&Q_TEMP<=6'b011110)begin forward=0;back=0;dianzhen='b01;end</p><p>　　else if (Q_TEMP>=6'b110011&&Q_TEMP<=6'b111100)begin

27、 forward=0;back=0;dianzhen='b01;end </p><p>　　if(Q_TEMP==6'b111100) cp=1;</p><p>　　else cp=0;</p><p><b>　　end</b></p><p>　　else begin forward=0;back

28、=0;cp=0;dianzhen='b01;fengming=1;end</p><p>　　else begin forward=0;back=0;cp=0;dianzhen='b01;fengming=0;end</p><p><b>　　end</b></p><p>　　always@( posedge CLK) &

29、lt;/p><p>　　begin //置數(shù)部分</p><p>　　if (LDN==0)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　QQ_TEMP=gewei;</p><p>　　C_TEMP=shiwei;</p><p>　　Q=QQ_TE

30、MP; </p><p>　　C=C_TEMP; </p><p><b>　　end </b></p><p><b>　　else </b></p><p>　　begin RD=1; //十五進制計數(shù)器部分</p><p><b>　　if(cp=

31、=1)</b></p><p>　　if((QQ_TEMP||C_TEMP))</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(QQ_TEMP>4'b0000) QQ_TEMP=QQ_TEMP-1;</p><p>　　else if(QQ_TEMP==4'b

32、0000)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　QQ_TEMP=QQ_TEMP+4'b1001;</p><p>　　C_TEMP=C_TEMP-1;</p><p><b>　　end</b></p><p>　　Q=QQ_TEMP;

33、 </p><p><b>　　C=C_TEMP;</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　always@

34、(posedge CLK1) //八進制計數(shù)器部分</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(W=='b111)</p><p><b>　　W=0;</b></p><p>　　else W=W+1;</p><p><b&g

35、t;　　end </b></p><p>　　always@(W) //雙色點陣部分</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(dianzhen=='b11&&LDN==1&&forward==1&&back==0)</p>&l

36、t;p><b>　　begin</b></p><p><b>　　case(W)</b></p><p>　　0:begin ROW='b01111111;GA='b11111111;end</p><p>　　1:begin ROW='b10111111;GA='b00000010

37、;end</p><p>　　2:begin ROW='b11011111;GA='b00000100;end</p><p>　　3:begin ROW='b11101111;GA='b00001000;end</p><p>　　4:begin ROW='b11110111;GA='b00010000;end<

38、;/p><p>　　5:begin ROW='b11111011;GA='b00100000;end</p><p>　　6:begin ROW='b11111101;GA='b01000000;end</p><p>　　7:begin ROW='b11111110;GA='b11111111;end</p>

39、<p><b>　　endcase</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　if(forward==0&&back==0&&LDN==1&&dianzhen=='b01)</p><p><b>　　begin&

40、lt;/b></p><p>　　ROW='b11111111;GA='b00000000;</p><p><b>　　end</b></p><p>　　if(dianzhen=='b00&&LDN==1&&back==1&&forward==0)</p&g

41、t;<p><b>　　begin</b></p><p><b>　　case(W)</b></p><p>　　0:begin ROW='b01111111;GA='b11111111;end</p><p>　　1:begin ROW='b10111111;GA='b10

42、000000;end</p><p>　　2:begin ROW='b11011111;GA='b10000000;end</p><p>　　3:begin ROW='b11101111;GA='b11111110;end</p><p>　　4:begin ROW='b11110111;GA='b10000000;

43、end</p><p>　　5:begin ROW='b11111011;GA='b10000000;end</p><p>　　6:begin ROW='b11111101;GA='b10000000;end</p><p>　　7:begin ROW='b11111110;GA='b10000000;end<

44、/p><p><b>　　endcase</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　always@(posedge CLK1) //動態(tài)數(shù)碼位選信號部分</p><p><b&

45、gt;　　begin</b></p><p>　　if(B_TEMP<'b1) B_TEMP=B_TEMP+1;</p><p>　　else begin B_TEMP='b0;end</p><p>　　SS=B_TEMP;</p><p><b>　　end</b></p&

46、gt;<p>　　always@(posedge CLK1)</p><p><b>　　begin</b></p><p><b>　　case(SS)</b></p><p>　　'b0:OUT=QQ_TEMP;</p><p>　　'b1:OUT=C_TEMP;&

47、lt;/p><p><b>　　endcase</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　always@(OUT) //動態(tài)數(shù)碼管部分</p><p><b>　　begin</b></p><p><b>　　ca

48、se(OUT)</b></p><p>　　0:G='b0111111;</p><p>　　1:G='b0000110;</p><p>　　2:G='b1011011;</p><p>　　3:G='b1001111;</p><p>　　4:G='b110011

49、0;</p><p>　　5:G='b1101101;</p><p>　　6:G='b1111101;</p><p>　　7:G='b0000111;</p><p>　　8:G='b1111111;</p><p>　　9:G='b1101111;</p>&

50、lt;p><b>　　endcase</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　endmodule</b></p><p>　　第四章 源程序各部分波形仿真圖</p><p><b>　　預置數(shù)部分</b><

51、;/p><p>　　預置時間情況如下表所示</p><p>　　功能說明： 以上置數(shù)時，需要在LDN=0時才可。shiwei[3:0]和gewei[3:0]分別用數(shù)字開關(guān)組A組SW1~SW8來控制。</p><p>　　4.2各部分仿真波形</p><p>　　1、六十進制加法計數(shù)器部分</p><p>　　由仿真波形可知

52、，當置數(shù)端LDN=1時表示指數(shù)結(jié)束，此時Q_TEMP由零開始計數(shù)當計時到60時，cp=1,為十五進制減法計數(shù)器輸入減1信號。</p><p>　　2、十五進制減法計數(shù)器部分</p><p>　　由gewei[3:0]和shiwei[3:0]可知所置數(shù)數(shù)值為11，當開始工作后60秒時cp輸出高電平使得Q_TEMP[3:0]由1變?yōu)?，即此時動態(tài)數(shù)碼管的個位由1變?yōu)?，十位數(shù)值C_TEMP仍為

53、1，即完成“顯示剩余工作時間10分鐘”的功能。</p><p><b>　　3、動態(tài)數(shù)碼管部分</b></p><p>　　由圖可知指數(shù)值為11，在一分鐘內(nèi)OUT[3:0]一直交替顯示個位與十位的值，均為1，一分鐘后變?yōu)榻惶骘@示0和1，在經(jīng)過一份后交替顯示9和0。而位選信號SS則交替顯示0和1，不斷選擇顯示的位，如此循環(huán)，由于發(fā)光二極管的余輝特性及人眼的視覺暫留特性，

54、可以看到顯示的兩位動態(tài)數(shù)碼管數(shù)值。</p><p>　　4、八進制計數(shù)器部分</p><p>　　由圖可以知道隨著CLK1的高頻率變化W有0到7不斷變化，完成雙色點陣行與列的高頻掃描。</p><p><b>　　5、雙色點陣部分</b></p><p>　　由圖可以知道當dianzhen=01是顯示停止工作10秒時的仿

55、真波形，此時正轉(zhuǎn)forward=0反轉(zhuǎn)back=0,行ROW均輸出高電平，列GA均輸出低電平，故點陣不顯示任何波形。當dianzhen=11是顯示正轉(zhuǎn)20s時的仿真波形，此時正轉(zhuǎn)forward=1反轉(zhuǎn)back=0，行和列分別顯示所需圖形對應的值，在雙色點陣上顯示“Z”。當dianzhen=00是顯示反轉(zhuǎn)20s時的仿真波形，此時正轉(zhuǎn)forward=0反轉(zhuǎn)back=1, 行和列分別顯示所需圖形對應的值，在雙色點陣上顯示“F”。</p&

56、gt;<p>　　4.3數(shù)碼管顯示部分</p><p>　　本任務需要兩個數(shù)碼管顯示剩余時間，數(shù)碼管輸入輸出各量真值表如下：</p><p>　　個位數(shù)字數(shù)碼管顯示：</p><p>　　十位數(shù)字數(shù)碼管顯示： </p><p>　　功能說明：SS在0、1之間以一定的頻率來回變換，因此觀察者可以看到兩個數(shù)碼管同時顯示數(shù)字，而實際上

57、在同一時刻只有一個數(shù)碼管顯示。當SS=0時，選中DS8A，使輸出量為十位上的數(shù)；當SS=1時，選中DS7A，使輸出量為個位上的數(shù)。數(shù)碼管輸入數(shù)據(jù)不同，輸出的7個段信號不同，數(shù)碼管顯示的數(shù)就不同。</p><p><b>　　4.4整體仿真波形</b></p><p>　　功能說明：在開始時LDN=0，開始置數(shù)，置數(shù)完成后LDN=1開始工作，正轉(zhuǎn)（forward=1），

58、雙色點陣顯示“Z”，同時紅色彩燈L1亮，暫停10S，反轉(zhuǎn)20S（back=1），雙色點陣顯示“F”，同時紅色彩燈L2亮，當停止工作時，蜂鳴器蜂鳴提示（fengming=1）。第五章 管腳鎖定及硬件連線</p><p><b>　　管腳鎖定</b></p><p>　　程序輸入端管腳鎖定：</p><p>　　程序輸出端管腳鎖定：</p&g

59、t;<p><b>　　硬件連線</b></p><p>　　Pin38 Pin53 Pin47 Pin46 Pin45 Pin44 Pin41 Pin40 Pin39 分別為蜂鳴器和A組數(shù)字開關(guān)SW8 SW7 SW6 SW5 SW4 SW3 SW2 SW1，已經(jīng)內(nèi)部連接，不需連線。</p><p>　　Pin10CLOCK 信號引腳21

60、 Pin9CLOCK信號引腳11</p><p>　　Pin89B組數(shù)字開關(guān)SW9 Pin12彩色信號指示燈L1</p><p>　　Pin13彩色信號指示燈L2 Pin87動態(tài)數(shù)碼管位選信號SS0 </p><p>　　Pin 85動態(tài)數(shù)碼管a Pin75動態(tài)數(shù)碼管b</p>

61、<p>　　Pin 83動態(tài)數(shù)碼管c Pin 86動態(tài)數(shù)碼管d</p><p>　　Pin 88動態(tài)數(shù)碼管e Pin 90動態(tài)數(shù)碼管f</p><p>　　Pin 93動態(tài)數(shù)碼管g Pin 198雙色點陣ROW1</p><p>　　Pin 196雙色點陣ROW2

62、 Pin 193雙色點陣ROW3</p><p>　　Pin 191雙色點陣ROW4 Pin 189雙色點陣ROW5</p><p>　　Pin 179雙色點陣ROW6 Pin 176雙色點陣ROW7</p><p>　　Pin 174雙色點陣ROW8 Pin 197雙色點陣G

63、A1</p><p>　　Pin 195雙色點陣GA2 Pin 192雙色點陣GA3</p><p>　　Pin 190雙色點陣GA4 Pin 187雙色點陣GA5</p><p>　　Pin 177雙色點陣GA6 Pin 175雙色點陣GA7</p><p>　　

64、Pin 173雙色點陣GA8</p><p>　　第六章 總 結(jié)</p><p>　　在兩周的課程設(shè)計過程中，從開始第一天對EDA課設(shè)的一無所知，到最后自己編程仿真，自己下箱硬件實驗成功，在這期間，學會了不少東西。</p><p>　　開始在老師的講解下，學習了EDA的相關(guān)東西，MAX+plus II軟件的使用，verilog HDL語言的使用，在拿到自己的任

65、務書之后，開始設(shè)計完成自己的課題。在設(shè)計過程中，遇到了不少麻煩,首先是看到自己的任務書后覺得很簡單，但是卻不知道如何下手；再次是每次程序編譯都會出錯，有些錯誤不知道是怎么回事，由什么原因引起，經(jīng)過兩周的學習，在老師和周圍同學的幫助下，對verilog HDL語言慢慢熟悉，編程思路越來越清晰，從開始的不知所措到最后完成任務要求并附加功能，品嘗到成功的喜悅。</p><p>　　兩周的課設(shè)讓我深深的懂得，不管做什么事

66、情，一定要踏踏實實，切忌浮躁，尤其是在自己遇到困難的時候。其次，要養(yǎng)成良好的習慣。在這次編程過程中，如果有良好的編程習慣，對于自己的思路有良好的促進作用。</p><p>　　最后，感謝呂宏詩老師和張強老師在這次EDA課程設(shè)計中對我的指導和幫助。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1鄭兆兆 李艷艷 周蓮蓮 呂宏詩