eda課程設(shè)計(jì)—空調(diào)控制器

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書</p><p>　　題目： 空調(diào)控制器 </p><p><b>　　學(xué)院（系）： </b></p><p><b>　　年級(jí)專業(yè)：</b></p><p><b>　　學(xué) 號(hào)： </b><

2、/p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p><b>　　教師職稱： </b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　院（系）：電氣工程學(xué)院 基層教學(xué)

3、單位：電子實(shí)驗(yàn)中心 </p><p>　　說明：此表一式四份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、基層教學(xué)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 ………………………………………………………</p

4、><p>　　第2章 引言 ……………………………………………………… </p><p>　　第3章 任務(wù)分析及整體設(shè)計(jì)思路 ………………………</p><p>　　3.1 整體設(shè)計(jì)思路………………………………………</p><p>　　3.2 模塊介紹及真值表………………………………………</p><p>　　

5、第4章 各模塊設(shè)計(jì)源程序…………………………</p><p>　　4.1 冷熱風(fēng)控制顯示及升降溫控制程序………………</p><p>　　4.2 動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示程序……………………………</p><p>　　4.3 頂層文件程序……………………………………</p><p>　　第5章 各模塊波形仿真圖………………………………<

6、/p><p>　　5.1 冷熱風(fēng)控制顯示及升降溫模塊仿真圖………………</p><p>　　5.2 動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示模塊仿真圖……………………</p><p>　　5.3 頂層文件模塊仿真圖……………………………</p><p>　　第6章 管腳鎖定及硬件連線……………………………</p><p>　　6.1 管腳

7、介紹及鎖定…………………………………………</p><p>　　6.2 硬件連線介紹……………………………………</p><p>　　第7章 心得體會(huì)…………………………………………</p><p>　　參考文獻(xiàn) …………………………………………………</p><p><b>　　第1章 摘 要</b><

8、/p><p>　　EDA技術(shù)研究的對(duì)象是電子設(shè)計(jì)的全過程,有系統(tǒng)級(jí),電路級(jí)和物理級(jí)3個(gè)層次的設(shè)計(jì).其設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)從低頻,高頻到微波,從線性到非線性,從模擬到電子,從通用集成電路到專用集成電路構(gòu)造的電子系統(tǒng),因此EDA技術(shù)研究的范疇相當(dāng)廣泛。面對(duì)當(dāng)今飛速發(fā)展的電子產(chǎn)品市場，電子設(shè)計(jì)人員需要更加實(shí)用、快捷的EDA工具,使用統(tǒng)一的集成設(shè)計(jì)環(huán)境，改變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，即優(yōu)先考慮具體物理實(shí)現(xiàn)方式，而將精力集中到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案比較

9、和尋找最優(yōu)化設(shè)計(jì)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(qiáng)大、簡單易學(xué)、使用方便的方向發(fā)展。</p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)的題目為空調(diào)控制器，此說明書，首先根據(jù)任務(wù)書對(duì)本課題整體思路進(jìn)行了介紹，然后分別介紹了各模塊的功能及組成，再次利用Verilog HDL硬件描述語言對(duì)各模塊進(jìn)行了描述并進(jìn)行了仿真及管腳鎖定，最后下箱實(shí)現(xiàn)了任務(wù)書所要求的功能。在本次課程設(shè)計(jì)過程中源程

10、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(dǎo)下完成了本次課程設(shè)計(jì)。再次特別感謝老師的指導(dǎo)。</p><p><b>　　第2章 引 言</b></p><p>　　數(shù)字電路主要是基于兩個(gè)信號(hào)（我們可以簡單的說是有電壓和無電壓），用數(shù)字信號(hào)完成對(duì)數(shù)字量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的電路我們稱之為數(shù)字電路，它具有邏輯運(yùn)算和邏輯處理等功能，數(shù)字電路可分為組合邏輯電

11、路和時(shí)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(jì)載體，以硬件描述語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達(dá)方式，以計(jì)算機(jī)、大規(guī)模可編程邏輯器件的可開發(fā)軟件及實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具，通過有關(guān)的開發(fā)軟件，自動(dòng)完成用軟件的方式設(shè)計(jì)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

12、輯布局布線、邏輯仿真，直至完成對(duì)于特定目標(biāo)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(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）用軟件的方式設(shè)計(jì)硬件；（2）用軟件的方式設(shè)計(jì)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(dòng)完成的；（3)設(shè)計(jì)過程中可用有關(guān)的軟件進(jìn)行仿真；（4）系統(tǒng)現(xiàn)場可編程，在線升級(jí)；（5）整個(gè)系統(tǒng)可集成在一個(gè)芯片上，體

13、積小，功耗低，可靠性高。因此，EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。</p><p>　　2.Verilog HDL</p><p>　　Verilog HDL 是目前應(yīng)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 STD.1364-2001（也成為Verilog-HDL)可以進(jìn)行算法級(jí)（Algorithm）、寄存

14、器傳輸級(jí)（RTL）、邏輯級(jí)（Logic）、門級(jí)（Gate）和版圖級(jí)（Layout）等各個(gè)層次的電路設(shè)計(jì)和描述。采用Verilog HDL 進(jìn)行電路設(shè)計(jì)于工藝設(shè)計(jì)無關(guān)，這使得設(shè)計(jì)者在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)可以不必過多的考慮工藝實(shí)現(xiàn)的具體細(xì)節(jié)，設(shè)計(jì)者只需要利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)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)計(jì)即可，從而提高了設(shè)計(jì)效率，降低了設(shè)計(jì)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。</p><p>　

15、　3.EDAPRO/240H綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡介</p><p>　　隨著半導(dǎo)體工藝的飛速發(fā)展，3.3V、2.5V、1.8V等邏輯器件和傳統(tǒng)的TTL5V邏輯器件已成為當(dāng)前可編程邏輯器件中的主流。美國Altera公司的ACEX1K系列的器件具有高密度、萬次以上的編程能力，為提供一個(gè)可編程的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，設(shè)計(jì)了EDAPRO/240H綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。</p><p>　　4.MAX+plus II<

16、/p><p>　　MAX+plus II開發(fā)系統(tǒng)是美國Altera公司自行設(shè)計(jì)的CAD軟件平臺(tái)，是EDA的開發(fā)系統(tǒng)，具有易學(xué)易通的特點(diǎn)，系統(tǒng)將數(shù)字電路設(shè)計(jì)集成在一個(gè)環(huán)境內(nèi)，允許多種輸入方式輸入設(shè)計(jì)邏輯文件，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行功能模擬，對(duì)數(shù)字電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)同步模擬分析，延時(shí)時(shí)間分析，編譯，最后將編譯好的電路分配到一個(gè)或多個(gè)器件中。</p><p>　　第3章 任務(wù)分析及整體設(shè)計(jì)思路</p>

17、<p>　　3.1 整體設(shè)計(jì)思路</p><p>　　3.1.1 任務(wù)分析</p><p>　　本次設(shè)計(jì)題目為空調(diào)控制器，任務(wù)書要求為：空調(diào)具有涼風(fēng)，熱風(fēng)，升溫，降溫這4個(gè)功能，且開機(jī)溫度顯示為20度，通過升溫或降溫控制鍵實(shí)現(xiàn)溫度加減1度，溫度值動(dòng)態(tài)顯示在數(shù)碼管上?？照{(diào)溫度設(shè)置合理的上下限?？刂奇I控制鍵控制涼風(fēng)或熱風(fēng)；并且涼風(fēng)熱風(fēng)需與升降溫一致。通過任務(wù)書提示，可用實(shí)驗(yàn)箱上

18、的撥碼開關(guān)控制冷熱/熱風(fēng)，雙色點(diǎn)陣上顯示L或R；兩個(gè)撥碼開關(guān)控制升/降可通過同步十進(jìn)制加減法計(jì)數(shù)器74190實(shí)現(xiàn)，其置數(shù)功能可以使開機(jī)溫度為20度。由于實(shí)驗(yàn)箱上8個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)碼管在某一微小瞬間只有一個(gè)數(shù)碼管工作，故顯示溫度值的兩個(gè)數(shù)碼管需有兩個(gè)狀態(tài)控制，由此可利用高頻脈沖選擇數(shù)碼管，同時(shí)通過數(shù)據(jù)選擇器7448的輸出控制數(shù)碼管上的顯示值。點(diǎn)陣一瞬間只有一行工作，故顯示涼風(fēng)熱風(fēng)需要高頻脈沖掃描點(diǎn)陣。</p><p>　　

19、本設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的具體功能為：</p><p>　　1.用1個(gè)撥碼開關(guān)控制涼風(fēng)或者熱風(fēng) ，并利用雙色點(diǎn)陣顯示涼風(fēng)或熱風(fēng) ；</p><p>　　2.用2個(gè)撥碼開關(guān)控制升溫和降溫 ； </p><p>　　3.在2個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)碼管上顯示溫度 。</p><p>　　3.1.2整體設(shè)計(jì)思路</p><p>　　用撥碼開關(guān)的高低電

20、平控制熱冷風(fēng)同時(shí)控制顯示的字母。通過撥碼開關(guān)來控制空調(diào)的升溫/降溫 ，由2個(gè)撥碼開關(guān) ，一個(gè)用于控制升溫/降溫 另一個(gè)撥碼開關(guān)用于固定溫度 。另外還需要一個(gè)總開關(guān) ，用于置數(shù)和復(fù)位 。由此構(gòu)思本次設(shè)計(jì)共有三個(gè)模塊，分別為頂層模塊、控制模版，數(shù)碼顯示模版，由頂層模塊調(diào)用個(gè)分模塊來實(shí)現(xiàn)所需功能。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)一共包括兩個(gè)獨(dú)立的環(huán)節(jié)，分別為數(shù)碼管溫度顯示和冷熱風(fēng)控制顯示。在冷熱風(fēng)控制環(huán)節(jié)中，當(dāng)撥碼開關(guān)為

21、高電平時(shí)，雙色點(diǎn)陣上顯示熱風(fēng)，此時(shí)表示空調(diào)實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)的功能 ；當(dāng)撥碼開關(guān)為低電平時(shí)，雙色點(diǎn)陣顯示涼風(fēng)，此時(shí)表示空調(diào)實(shí)現(xiàn)冷風(fēng)的功能。在升降溫控制及動(dòng)態(tài)顯示環(huán)節(jié)中，首先，由一個(gè)總的撥碼開關(guān)對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行置數(shù)，當(dāng)此撥碼開關(guān)由低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，數(shù)碼管顯示起始溫度20度，當(dāng)此撥碼開關(guān)為高電平時(shí)，即升降溫控制開關(guān)可正常工作。接下來由升降溫控制開關(guān)和脈沖鎖定開關(guān)來共同實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)的升降溫控制，并且通過數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。</p><p

22、>　　3.2 模塊功能描述</p><p><b>　　3.2.1功能描述</b></p><p>　　第一個(gè)模塊是控制模塊，有三個(gè)輸入組成，分別為kaiguan，SWITCH，UP。SWITCH用來實(shí)現(xiàn)復(fù)位，kaiguan用來實(shí)現(xiàn)鎖定脈沖，UP用來實(shí)現(xiàn)控制增減溫度。CLK1用來實(shí)現(xiàn)溫度的加減，CLK用來實(shí)現(xiàn)掃描點(diǎn)陣。shi，ge用來顯示輸出的溫度，點(diǎn)陣用來顯示

23、輸出得風(fēng)的類型。第二個(gè)模塊式數(shù)碼顯示模塊，通過上個(gè)模塊的十位個(gè)位輸出，控制顯示的溫度。同樣需要高頻掃描顯示數(shù)碼管的值。因十位個(gè)位同時(shí)顯示，故需兩個(gè)位選信號(hào)選擇兩個(gè)數(shù)碼顯示管。</p><p>　　3.2.2模塊真值表</p><p>　　根據(jù)上述所描述的功能得此模塊的真值表如下表。</p><p><b>　　溫度控制及風(fēng)型顯示</b><

24、/p><p><b>　　數(shù)字位選及顯示</b></p><p>　　第4章 各模塊設(shè)計(jì)源程序</p><p>　　4.1 冷熱風(fēng)控制顯示及升降溫控制程序</p><p>　　module controller (CLK1,CLK,SWITCH,kaiguan,UP,shi,ge,row,ra);</p>

25、<p>　　input CLK1,UP,SWITCH,CLK,kaiguan;</p><p>　　output[3:0] shi,ge;output[7:0]row,ra;</p><p>　　reg[3:0] shi,ge;reg[7:0]row,ra;</p><p>　　reg [3:0]a;</p><p>　　alway

26、s @(posedge CLK1 or negedge SWITCH)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(SWITCH==0)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　shi<='b0010;</p>&

27、lt;p>　　ge<='b0000;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if((shi=='b0001&&g

28、e=='b0101&&UP==0)|| (shi=='b0010&&ge=='b1001&&UP==1)||kaiguan==0 )</p><p><b>　　begin</b></p><p><b>　　shi<=shi;</b></p><p

29、><b>　　ge<=ge;</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　begin </b></p><p>　　if(UP&&kaiguan)

30、</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(ge<'b1001)</p><p><b>　　begin</b></p><p><b>　　ge<=ge+1;</b></p><p><b>

31、;　　shi<=shi;</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　else if(ge=='b1001)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　ge<='b0000;</p><

32、p>　　shi<=shi+1;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　else if(UP==0&&kaiguan)</p><p><b>　　begin</b></p&g

33、t;<p>　　if(ge=='b0000)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　ge<='b1001;</p><p>　　shi<=shi-1;</p><p><b>　　end</b></p><p

34、>　　if(ge<='b1001&&ge>'b0000)</p><p><b>　　begin</b></p><p><b>　　ge<=ge-1;</b></p><p><b>　　shi<=shi;</b></p>

35、<p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p&

36、gt;<p>　　always@(posedge CLK )</p><p><b>　　begin</b></p><p><b>　　a<=a+1;</b></p><p><b>　　if(UP==0)</b></p><p><b>　　

37、begin</b></p><p><b>　　case(a)</b></p><p>　　1:begin row='b10111111;ra='b00100000;end</p><p>　　2:begin row='b11011111;ra='b00100000;end</p>&l

38、t;p>　　3:begin row=8'b11101111;ra=8'b00100000;end</p><p>　　4:begin row=8'b11110111;ra=8'b00100000;end</p><p>　　5:begin row=8'b11111011;ra=8'b00100000;end</p><

39、;p>　　6:begin row=8'b11111101;ra=8'b00111100;a<=0;end</p><p><b>　　endcase</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　else</b></p>&l

40、t;p><b>　　begin</b></p><p><b>　　case(a)</b></p><p>　　1:begin row='b01111111;ra='b00111100;end</p><p>　　2:begin row='b10111111;ra='b00100100

41、;end</p><p>　　3:begin row='b11011111;ra='b00111100;end</p><p>　　4:begin row='b11101111;ra='b00100000;end</p><p>　　5:begin row='b11110111;ra='b00110000;end<

42、;/p><p>　　6:begin row='b11111011;ra='b00101000;end</p><p>　　7:begin row='b11111101;ra='b00100100;a<=0;end</p><p><b>　　endcase</b></p><p><

43、;b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　endmodule</b></p><p>　　4.2 動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示程序</p><p>　　module shumaxianshi (shi,ge,CLK,Q,ss);</

44、p><p>　　input[3:0]shi,ge;</p><p>　　input CLK;</p><p>　　output[6:0] Q;</p><p>　　output[2:0] ss;</p><p>　　reg[2:0] ss;</p><p>　　reg[6:0] Q;</p&g

45、t;<p>　　always@( CLK)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(CLK==1)</p><p><b>　　begin</b></p><p><b>　　ss<=000;</b></p>

46、<p><b>　　case(shi)</b></p><p>　　1:Q<='b0000110;</p><p>　　2:Q<='b1011011;</p><p><b>　　endcase</b></p><p><b>　　end</b&

47、gt;</p><p>　　else if(CLK==0)</p><p><b>　　begin</b></p><p><b>　　ss<=001;</b></p><p><b>　　case(ge)</b></p><p>　　0:Q<

48、;='b0111111;</p><p>　　1:Q<='b0000110;</p><p>　　2:Q<='b1011011;</p><p>　　3:Q<='b1001111;</p><p>　　4:Q<='b1100110;</p><p>　　5

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

50、t;<b>　　endcase</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　endmodule </p><p>　　4.3 頂層文件程序</p><p>　　mod

51、ule controller_shumaxianshi(CLK1,CLK,kaiguan,UP,SWITCH,Q,ss,row,ra );</p><p>　　input CLK1, UP, SWITCH,CLK,kaiguan;</p><p>　　output [7:0]row;</p><p>　　output [7:0]ra;</p><

52、;p>　　output [6:0]Q;</p><p>　　output [2:0]ss;</p><p>　　wire [3:0] x1,x2;</p><p>　　controller u1(CLK1,CLK,SWITCH,kaiguan,UP,x1,x2,row[7:0],ra[7:0]);</p><p>　　shumaxia

53、nshi u2(x1,x2,CLK,Q[6:0],ss[2:0]);</p><p><b>　　endmodule</b></p><p>　　第5章 各模塊波形仿真圖</p><p><b>　　控制模塊波形</b></p><p><b>　　數(shù)碼顯示波形</b><

54、;/p><p><b>　　頂層模塊波形</b></p><p><b>　　例題波形</b></p><p>　　第6章 管腳鎖定及硬件連線</p><p><b>　　6．1管腳鎖定</b></p><p>　　電路功能模擬正確后，我們就要對(duì)器件進(jìn)行編程

55、下載，此時(shí)首先要為項(xiàng)目指定一個(gè)編程器件系列，這里所給的實(shí)驗(yàn)芯片是Altera公司的可編程邏輯器件ACEX1K系列的EP1K30QC208-3.選擇步驟如下：</p><p>　　在Assign分配菜單中選擇Device項(xiàng)，將出現(xiàn)Device對(duì)話框。</p><p>　　選擇一個(gè)器件系列。根據(jù)實(shí)際芯片情況，我們選擇ACEX1K。</p><p>　　選擇某一個(gè)器件或選

56、擇AUTO讓系統(tǒng)選擇一個(gè)器件。根據(jù)實(shí)際情況我們選擇EP1K30QC208-3，點(diǎn)擊OK，完成器件的選擇。</p><p>　　接下來所定引腳，在下拉菜單中，選擇ASSIGN-PIN/LOCATION/CHIP對(duì)話框。</p><p>　　在CHIP RESOURCE窗口中，選中PIN，輸入管腳選中。依次連接輸入輸出。</p><p><b>　　管腳對(duì)應(yīng)圖

57、</b></p><p>　　6．2硬件連接介紹，</p><p>　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，連接好電路。</p><p>　　注意應(yīng)在實(shí)驗(yàn)箱電源關(guān)閉的情況下連接，防止短路。</p><p><b>　　心得體會(huì)</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b><

58、;/p><p>　　1 黃正瑾.在系統(tǒng)編程技術(shù)及其應(yīng)用.南京：東南大學(xué)出版社，1997 </p><p>　　2 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：高等教育出版社，1997 </p><p>　　3 李國麗，朱維勇.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書.合肥：中國科技大學(xué)出版社，2000 </p><p>　　4 潘松，黃繼業(yè).EDA技術(shù)實(shí)用教程.北京：科學(xué)出版