智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)

1、題目：智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)題目：智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)一、大作業(yè)摘要 洗衣機(jī)控制電路由一片altera公司的cyclone2系列EP2C5T144C8的FPGA作為中心控制器加上必要的外圍電路組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)洗衣機(jī)工作狀態(tài)的控制。芯片編程采用Quartus2作為開(kāi)發(fā)工具，由控制模塊塊，顯示譯碼模塊組成，頂層使用原理圖實(shí)現(xiàn)，底層由Verilog HDL語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)。中心控制器FPGA根據(jù)控制鍵盤(pán)的信號(hào)，向洗衣機(jī)發(fā)出正傳，反轉(zhuǎn)，待機(jī)信號(hào)，并通過(guò)數(shù)碼管和LED燈顯示當(dāng)前的狀態(tài)及剩余時(shí)間。該洗衣機(jī)控制電路可以方便快捷的實(shí)現(xiàn)對(duì)洗衣機(jī)的控制和狀態(tài)的顯示功能。二、設(shè)計(jì)的背景、目的和意義 現(xiàn)今社會(huì)家用電器日益增多，技術(shù)也是

2、不斷更新。主要家用電器更是發(fā)展迅速。洗衣機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)成為不可或缺的家用電器。我設(shè)計(jì)的這款洗衣機(jī)的控制器是基于verliogHDL基礎(chǔ)。這款洗衣機(jī)的實(shí)用性很高，具有反轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)，報(bào)警之后暫停工作的功能。對(duì)于現(xiàn)今的洗衣機(jī)大多數(shù)都不具備報(bào)警功能。這一控制器的設(shè)計(jì)正好填補(bǔ)了這一空缺。三、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1洗衣機(jī)的狀態(tài)為待機(jī)5s正轉(zhuǎn)60s待機(jī)5s反轉(zhuǎn)60s，并用3個(gè)LED燈和7段顯示器分別表示其工作狀態(tài)和顯示相應(yīng)工作狀態(tài)下的時(shí)間。 2可自行設(shè)定洗衣機(jī)的循環(huán)次數(shù)，這里設(shè)置最大的循環(huán)次數(shù)為9次。 3具有緊急情況的處理功能。當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)，立即轉(zhuǎn)入待機(jī)狀態(tài)，緊急情況解除后，繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)步驟； 4洗衣機(jī)設(shè)定循環(huán)次數(shù)

3、遞減到零時(shí)立即報(bào)警，以表示洗衣機(jī)設(shè)定的循環(huán)次數(shù)已經(jīng)結(jié)束四、確定輸入和輸出變量 四個(gè)輸入量 ： clk時(shí)鐘脈沖信號(hào) rst控制器復(fù)位按鍵 start開(kāi)始狀態(tài)開(kāi)關(guān) en緊急狀態(tài)開(kāi)關(guān) add設(shè)置循環(huán)次數(shù) 八個(gè)輸出量 ： numa倒計(jì)時(shí)器的個(gè)位 numb倒計(jì)時(shí)器的十位 fore顯示正轉(zhuǎn)狀態(tài) back顯示反轉(zhuǎn)狀態(tài) alarm顯示警告狀態(tài) led【2.0】顯示當(dāng)前狀態(tài) 五、確定輸入狀態(tài)啟動(dòng)start后，控制器首先進(jìn)入待機(jī)s0狀態(tài)，時(shí)間從5秒倒計(jì)時(shí)，如果沒(méi)有到0秒則繼續(xù)等待，時(shí)間自減；當(dāng)t=0,進(jìn)入洗衣機(jī)正轉(zhuǎn)s1狀態(tài)，時(shí)間從60秒倒計(jì)時(shí)，如果沒(méi)有到0秒則繼續(xù)等待，時(shí)間自減；當(dāng)t=0,進(jìn)入洗衣機(jī)待機(jī)s2狀態(tài)，

4、同理等待5秒；當(dāng)t為零后，進(jìn)入s3洗衣機(jī)發(fā)轉(zhuǎn)狀態(tài)，時(shí)間從60秒倒計(jì)時(shí)，如果沒(méi)有到0秒則繼續(xù)等待，時(shí)間自減；整個(gè)過(guò)程依次循環(huán)。緊急狀態(tài)emergency，當(dāng)按下緊急停止按鈕后，處于正反轉(zhuǎn)狀態(tài)中的電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)緊急報(bào)警LED燈亮，因此緊急狀態(tài)不設(shè)定獨(dú)立狀態(tài)七、輸入和輸出變量對(duì)應(yīng)部件說(shuō)明clk:采用實(shí)驗(yàn)箱里的頻率產(chǎn)生器，產(chǎn)生1Hz頻率add:實(shí)驗(yàn)箱里的按鍵 rst，start,en:狀態(tài)開(kāi)關(guān)按鍵numa，numb:實(shí)驗(yàn)箱中的共陽(yáng)七段數(shù)碼管led【2.0】:實(shí)驗(yàn)箱中的3個(gè)led燈fore,back,alarm:實(shí)驗(yàn)箱中的3個(gè)led燈八、方案論證 方案1：基于Verilog原理實(shí)現(xiàn)的數(shù)字電路控制 方

5、案2：基于單片機(jī)原理實(shí)現(xiàn)的控制 確定選擇方案1，理由是Verilog語(yǔ)言靈活簡(jiǎn)單，方便快捷易懂，有較好的實(shí) 用價(jià)值十、狀態(tài)編碼 s0=4b0001,s1=4b0010,s2=4b0100,s3=4b1000; 采用獨(dú)熱編碼十一、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)module washer(clk,rst,en,start,add,fore,back,numa,numb,alarm,led,tim);input clk,rst,start,add,en; /en為緊急狀態(tài)信號(hào)output fore,back,alarm;output 3:0numa,numb,tim; /numa為倒計(jì)時(shí)個(gè)位，numb為倒計(jì)時(shí)十位out

6、put 2:0led;reg 2:0led;reg 3:0tim;reg 3:0numa,numb;reg fore,back,alarm;reg 3:0count3;reg 3:0state;wire A;parameter s0=4b0001,s1=4b0010,s2=4b0100,s3=4b1000;always(posedge add or posedge rst) /循環(huán)次數(shù)count設(shè)置beginif(rst)count3=1b0;else beginif(start=0)beginif(count3=14)count3=count3+1b1;elsecount3=1b0;ende

7、nd end always(posedge clk or posedge rst) beginif(rst) /系統(tǒng)復(fù)位begin back=1b0; fore=1b0; numa=4b0000; numb=4b0000;state=s0; led=3b001;alarm=1b0;end elsebeginif(!en & start) /start為1，en為0則正常工作begin alarm0,開(kāi)始工作 begin case(state)s0:begin if(numb=0&numa=0) /時(shí)間為0，狀態(tài)轉(zhuǎn)移begin state=s1;numa=4b0100;numb=4b0000;l

8、ed=3b001;back=1b0;fore=1b0;end else begin state=s0;led=3b100; back=1b1;fore=1b0;end ends1:begin if(numb=0&numa=0)begin state=s2;numa=4b1001;numb=4b0101;back=1b0;fore=1b1;led=3b010;end else begin state=s1;led=3b001;back=1b0;fore=1b0;end ends2:begin if(numb=0&numa=0)begin state=s3;numa=4b0100;numb=4b0

9、000;back=1b0;fore=1b0;led=3b001;end else begin state=s2;back=1b0;fore=1b1;led=3b010;end ends3:begin if(numb=0&numa=0)begin state=s0;numa=4b1001;numb=4b0101;led=3b100;back=1b1;fore=1b0;end else begin state=s3;back=1b0;fore=1b0;led=3b001;end enddefault:state0) /倒計(jì)時(shí)控制部分beginif(numa=0) /numa為0，則numa賦值9，

10、numb自減1 begin numa=4b1001;numb=numb-1b1;endelse numa=numa-1b1;endif(numa=0 & numb=0 & state=s0 & !en & led=3b100) begin /一次循環(huán)結(jié)束tim自減1 tim=tim-1b1; end end else begin back=1b0;fore=1b0;numa=4b0000; numb=4b0000;state=s0;led=3b001;endend else if(en & start) /en為1，進(jìn)入緊急狀態(tài)begin back=1b0;fore=1b0;alarm=1b1

11、;endelse /start為0，給循環(huán)次數(shù)tim賦值begin tim=count3;numa=4b0000; numb=4b0000;alarm=1b0; end endend endmodule原理圖VCCclkINPUTVCCrstINPUTVCCenINPUTVCCstartINPUTVCCaddINPUTforeOUTPUTbackOUTPUTalarmOUTPUTled2.0OUTPUTclkrstenstartaddforebacknuma3.0numb3.0alarmled2.0tim3.0washerinsts00001 Unsigned Binarys10010 Uns

12、igned Binarys20100 Unsigned Binarys31000 Unsigned BinaryParameter ValueTypeB3B2B1B0abcdefgBCDto7SEGinst1B3B2B1B0abcdefgBCDto7SEGinst2B3B2B1B0abcdefgBCDto7SEGinst3NOTinst4NOTinst5NOTinst9numa3.0numb3.0tim3.0a1OUTPUTb1OUTPUTc1OUTPUTd1OUTPUTe1OUTPUTf1OUTPUTg1OUTPUTa2OUTPUTb2OUTPUTc2OUTPUTd2OUTPUTe2OUTP

13、UTf2OUTPUTg2OUTPUTa0OUTPUTb0OUTPUTc0OUTPUTd0OUTPUTe0OUTPUTf0OUTPUTg0OUTPUTNOTinst6numb3numb2numb1numb0numa3numa2numa1numa0tim3tim2tim1tim0addclkenrststartalarmbackforenuma3.0numb3.0led2.0tim3.0B0B1B2B3abcdefgB0B1B2B3abcdefgB0B1B2B3abcdefgBCDto7SEG:inst1foreclkrstenstartaddbackalarmc2.0d2.0f2.0g2.0le

14、d2.0a2.0b2.0e2.0BCDto7SEG:inst2BCDto7SEG:inst3washer:inst十二、仿真時(shí)序圖 圖4-1洗衣機(jī)正常運(yùn)行的仿真圖如圖4-1所示，rst置高電平，控制器復(fù)位，rst低電平后，add按下兩次，設(shè)置循環(huán)次數(shù)為2，按下start后置為高電平，洗衣機(jī)開(kāi)始工作。 圖4-2緊急暫停仿真圖如圖4-2所示，緊急狀態(tài)發(fā)生，en變?yōu)楦唠娖?，洗衣機(jī)暫停工作，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，緊急狀態(tài)結(jié)束后，恢復(fù)原狀態(tài)。 如圖4-3所示，緊急暫停結(jié)束，en恢復(fù)低電平，再次開(kāi)始工作，進(jìn)入下一循環(huán)。 圖4-3緊急狀態(tài)結(jié)束，狀態(tài)恢復(fù)十三、使用說(shuō)明 (1)電路上電后，先按下復(fù)位鍵rst復(fù)位，在Start撥碼開(kāi)關(guān)未閉合前可