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),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

2、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

3、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)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

4、 ： 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)

5、 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)

6、 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)，

7、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)，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)

8、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=4'b0001,

9、s1=4'b0010,s2=4'b0100,s3=4'b1000; 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,a

10、larm;output [3:0]numa,numb,tim; //numa為倒計(jì)時(shí)個(gè)位，numb為倒計(jì)時(shí)十位output [2:0]led;reg [2:0]led;reg [3:0]tim;reg [3:0]numa,numb;reg fore,back,alarm;reg [3:0]count3;reg [3:0]state;wire A;parameter s0=4'b0

11、001,s1=4'b0010,s2=4'b0100,s3=4'b1000;,always@(posedge add or posedge rst) //循環(huán)次數(shù)count設(shè)置beginif(rst)count3<=1'b0;else beginif(start==0)beginif(count3<=14)count3&

12、lt;=count3+1'b1;elsecount3<=1'b0;endend end,always@(posedge clk or posedge rst) beginif(rst) //系統(tǒng)復(fù)位begin back<=1'b0; fore<=1'b0; numa<=4'

13、b0000; numb<=4'b0000;state<=s0; led<=3'b001;alarm=1'b0;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(nu

14、mb==0&&numa==0) //時(shí)間為0，狀態(tài)轉(zhuǎn)移begin state<=s1;numa<=4'b0100;numb<=4'b0000;led<=3'b001;back<=1'b0;fore<=1'b0;end,else begin state<=s0;led<=3'

15、b100; back<=1'b1;fore<=1'b0;end ends1:begin if(numb==0&&numa==0)begin state<=s2;numa<=4'b1001;numb<=4'b0101;back<=1'b0;fore<=1'b1;le

16、d<=3'b010;end,else begin state<=s1;led<=3'b001;back<=1'b0;fore<=1'b0;end ends2:begin if(numb==0&&numa==0)begin state<=s3;numa<=4'b0100;nu

17、mb<=4'b0000;back<=1'b0;fore<=1'b0;led<=3'b001;end,else begin state<=s2;back<=1'b0;fore<=1'b1;led<=3'b010;end ends3:begin if(numb==0&a

18、mp;&numa==0)begin state<=s0;numa<=4'b1001;numb<=4'b0101;led<=3'b100;back<=1'b1;fore<=1'b0;end,else begin state0) //倒計(jì)時(shí)控制部分beginif(numa==0) //n

19、uma為0，則numa賦值9，numb自減1 begin numa<=4'b1001;numb<=numb-1'b1;end,else numa<=numa-1'b1;endif(numa==0 && numb==0 && state==s0 && !en && led=

20、=3'b100) begin //一次循環(huán)結(jié)束tim自減1 tim<=tim-1'b1; end end else begin back<=1'b0;fore<=1'b0;numa<=4'b0000; numb<

21、;=4'b0000;state<=s0;led<=3'b001;end,end else if(en && start) //en為1，進(jìn)入緊急狀態(tài)begin back<=1'b0;fore<=1'b0;alarm<=1'b1;endels

22、e //start為0，給循環(huán)次數(shù)tim賦值begin tim<=count3;numa<=4'b0000; numb<=4'b0000;alarm<=1'b0; end endend endmodule,原理圖,,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，r

23、st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

24、撥碼開(kāi)關(guān)未閉合前可以由add按鍵開(kāi)關(guān)設(shè)置總的工作循環(huán)次數(shù)，確定洗衣機(jī)控制器工作循環(huán)次數(shù)。(2)設(shè)定好允許工作時(shí)間后，閉合Start開(kāi)關(guān)，洗衣機(jī)控制器開(kāi)始工作。（3)可以看見(jiàn)指示待機(jī)LED燈亮5s，正轉(zhuǎn)LED燈亮60S，待機(jī)LED亮5s，反轉(zhuǎn)LED燈亮60s，如此反復(fù)直至工作允許時(shí)間為0。,十六、設(shè)計(jì)結(jié)論及評(píng)價(jià),優(yōu)點(diǎn)：能根據(jù)不同的衣物的干臟程度來(lái)調(diào)整循環(huán)次序，并且具有報(bào)警功能和回到正常狀態(tài)的功能不足：不能在洗衣時(shí)自動(dòng)加洗衣粉結(jié)