智能洗衣機控制器設計verilog編程

1、智能洗衣機控制器設計報告鑫鑫出品2010-3-18目錄一設計背景2二.功能簡介基本功能2擴展功能3三.模塊設計及端口設置主模塊main3工作模式設定模塊mode4進水量設定模塊Water_t無供水信號產生模塊waterless5危險信號產生模塊Unsafe5洗衣過程控制模塊wash6報警模塊alart7LED燈狀態(tài)模塊LEDs7模塊級連線圖8四電路工作原1以s的值為主要狀態(tài)標志的基本工作流程圖10五Verilog源程序及注釋11六小結18一.設計背景。如今，帶有微型控制芯片的家用電器迅速普及。通過用戶簡單的設定，這些智能家電能自動完成家務，并向用戶及時提供反饋信息。這極大地方便了人們的生活。智

2、能洗衣機是智能家電的代表。用戶只需按幾個鍵，智能洗衣機就能自動完成注水、洗衣、排水、甩干等一系列工作，并在發(fā)生事故時給予用戶報警并作出正確反應，極大減輕用戶的洗衣負擔，同時保障用戶安全?；谝陨瞎δ芤?，本人進行了智能洗衣機控制器的設計，并作出此設計報告。二.功能簡介?；竟δ埽篴,可選5種洗衣模式，列舉如下1>強力洗衣模式：工作程序為，注水，洗衣，排水，甩干- >注水->漂洗->排水->甩干- >注水->漂洗->排水->甩干。其中洗衣為30分鐘；2>普通洗衣模式：工作程序為，注水，洗衣，排水，甩- >注水->漂洗->

3、;排水->甩干- >注水->漂洗->排水->甩干。其中洗衣為20分鐘；3>強力洗衣模式：工作程序為，注水，洗衣，排水，甩干- >注水->漂洗->排水->甩干->注水->漂洗->排水->甩干。其中洗衣為10分鐘；4>漂洗模式：工作程序為，注水，漂洗，排水，甩干->注水->漂洗->排水->甩干。5>甩干模式：工作程序為，甩干。以上五種模式中，進水時間為1-3分鐘，漂洗為5分鐘，排水2分鐘，甩干3分鐘b,顯示洗衣完成所需時間。c,用不同LED丁顯示洗衣機當前的工作狀態(tài)（注水、洗衣、

4、排水、甩干）。d.完成洗衣任務時蜂鳴3聲提示。擴展功能：a,進水量可調。根據(jù)衣物的多少，進水時間有1分鐘、2分鐘、3分鐘三個檔位，并用一個數(shù)碼管顯示所設時間。b,進水時無水報警。蜂鳴器發(fā)出2秒的報警聲，并中止洗衣工作。供水正常后恢復工作。c, 甩干時洗衣機蓋被打開則報警。2秒報警聲，同時中止甩干操作。重新蓋上蓋子后恢復工作。d, 有按鍵音。e, 設有暫停/繼續(xù)鍵?？呻S時按下暫停洗衣機的工作。再次按下則繼續(xù)工作。f, 用兩個LED燈標志給電機的控制信號。在洗衣或漂洗時交替閃亮，象征電機順時針/逆時針轉動的轉換。g,用數(shù)碼管顯示當前工作狀態(tài)（注水、洗衣、排水、甩干）所剩時間。三.模塊設計及端口設置

5、。為完成預定功能，設置1個主模塊,7個子模塊；使用2個時鐘信號端口,6個按鍵,6個數(shù)碼管和7個LED主模塊main：調用其他模塊，共同完成預定功能CF-lkD1隊二13ter匚LOdcdO也USE。一機產皿N叫l(wèi)fD.ilIZD,舊T*田川力0'01E7rL7Sd1r3-ri*rnT-1皿也一D,D-D-D-D_D_-nm3:3:KIEIIIEHIE邛TlTihlvDDDDDDDDDDDD輸入端口：CP_1k,CP分別為1kHz和1Hz方波，分別用于產生蜂鳴信號和系統(tǒng)狀態(tài)轉換及計時的時鐘信號；Start,Pause:開始鍵和暫停/繼續(xù)鍵；Set,Speed:功能設定，分別用來設定工作模

6、式和進水量；Open,No_water:警報信號，用來模擬打開洗衣機蓋和供水中斷事件的發(fā)生。輸出端口:m3:0,v3:0:數(shù)碼管顯示信號，分別指示工作模式和進水量；Timer7:0,Timera7:0:數(shù)碼管顯示信號，分別表示當前過程剩余時間和完成所有工作剩余時間。LED_s,LED_wi,LED_wo,LED_w,LED_d和LED_l,LED_r:LED驅動彳t號，分別指示正在工作、進水、出水、洗衣、甩干和電機的順時針、逆時針旋轉狀態(tài)。a:蜂鳴信號。用于報警、提示有鍵按下和洗衣完成。工作模式設定模塊mode:設定工作模式I'TERFACESetySttm3:0'm3:0mo

7、de輸入端口：Set:設定工作模式模式的按鍵；輸出端口:m3:0:所設定的模式，BCD碼,可取1到5的整數(shù)；進水量設定模塊Water_t:設定進水量。INTERFACESpeedSpeedv3;0|>v3：0lEaler輸入端口：Speed:設定進水量，按鍵；輸出端口:V3:0:所設定的進水時間，BCD碼，可取取1到3的整數(shù)；無供水信號產生模塊waterless:產生無水報警信號INIKRFACEXRTLNowater匚NnMaterwatercutwa.tctless輸入端口:No_water:供水中斷/恢復信號，按鍵;輸出端口:water_out:供水情況指示量，值為1表水無供水,0

8、表不供水正常；危險信號產生模塊Unsafe：產生危險報警信號。NTERHCT_XRTLOpenOpell(UngerdauguiUnsaf#輸入端口：Open:洗衣機蓋開/合信號，按鍵；輸出端口:danger:洗衣機蓋狀態(tài)指示量，值為1表示打開,0表示關閉；DD111JoOVSiartdaijg?rR力【3力1Wiit氮jut團打1U,IDDDcpi'.erdgsttlneraT：Dl洗衣過程控制模塊wash：控制洗衣過程的轉換PP匚ds：o一.Y加劃Cfinis卜匚）tiwer7:01二）timer_8匕：0Cpwash輸入端口：CP:1Hz時鐘信號，來自時鐘信號發(fā)生器；Start:

9、開始工作命令信號，按鍵；m工作模式，來自模塊modev：進水時間，來自模塊Water_t;water_out：供水情況，來自模塊waterless;danger：危險狀態(tài)，來自模塊Unsafe;tp:暫停/繼續(xù)的命令信號；輸出端口：p:運行/暫停工作狀態(tài)量,1表示正在運行,0表示暫停；finish:工作結束狀態(tài)量，由0變?yōu)?表示工作結束；timer7:0:當前工作過程剩余時間，向上傳給main中的Timer;timer_a7:0:完成全部工作剩余時間，傳給main中的Timer_a;s2:0:工作狀態(tài)指示量，從0到5分別指示進水、洗衣、出水、甩干和完成信號有效；c2:0:取1到4,表示當前工作

10、是第幾輪；報警模塊alart:產生報警蜂鳴信號CP_lkNo_waterOpenPauseSetSpeedStartfinishbLz-.q!outAmLWTERFAC口IQLCPcr_lkN。沖3t加enPauseSetaSpeedtpStart.dnncnrfinish;。1N21-t"父.d!_1，alartI?a1>tp輸入端口：CP_1k:1kHz方波信號，用于產生蜂鳴信號，來自信號發(fā)生器；CR1Hz方波信號，用于產生間斷的蜂鳴信號，來自信號發(fā)生器；Start,Set,Pause,Speed:按鍵音有效信號。另外Pause還用于發(fā)情況時人為控制暫停/繼續(xù)的控制鍵；No

11、_water,water_out,Open,danger:控制報警音開始/結束的信號，來自模塊waterless和Unsafe;finish:完成工作后提示音有效信號，來自模塊wash;輸入端口：a:報警音驅動信號tp:暫停/繼續(xù)信號。tp=1時暫停,tp=0時繼續(xù)。LED燈狀態(tài)模塊LEDs：控制LED的亮滅INTERFACEXRT1LED_dCPLED.J(L2:LED_rpLBD_sLBD_wiLED_wo_J>LE)_d_>LED_1>LED_t_J>LED_sZZ>LED_wLED_wi>LED_wo口1一、。1c：U1|pDs2：0口:LEDs輸入

12、端口：s,c:洗衣機的工作狀態(tài)指示量，用作那個燈亮的判斷條件，來自模塊wash;p:運行/暫停狀態(tài)標志量，用于暫停時的閃亮效果，來自模塊alart;CR1Hz方波信號，造成閃亮效果，來自信號發(fā)生器。輸出端口:LEK旨示燈驅動信號。LED_wi進水；LED_wq出水；LED_w洗衣；LED_d:甩干；LED_s:正在運行；LED_l:電機順時針轉；LED_r：逆時針轉。用Leonardo綜合出的模塊級連線圖如下:V：cfDStart匚3小印r>CF.：tDPause匚3SFt。SpeedF>ISnafawater.essfLIUitJTL3Jnl=)_i心：ULH)_rtLEB_tf

13、Jl*LEC.wcDv(3；cdigETi3：D密t±3世varhLEDs1F"小阿CT仃技BeEeyfcet我舊50itpjilif=tfi前市曲R勒njoirnods泥alailQ2電dTildLtDDDDDDDLELELE位LELELEODDDDDDT-：”：先匚以上子模塊端口具體用途在電工作原理中涉及四.電路工作原理。下面按電路的使用過程對電路工作原理進行描述。1.按下Set鍵,在Set上升沿作用下，mode莫塊被調用，執(zhí)行的操作是工作模式m增加1。其狀態(tài)變化如下：設定好工作模式后，按Speed鍵設定進水時間，water_t10模塊被調用，執(zhí)行的操作是進水時間v增加

14、1。其變化原理與m類似，只是變化范圍是1-3分鐘。2.設定完畢，按Start鍵,洗衣過程開始，這時是wash模塊被調用,wash模塊中，由狀態(tài)變量c記錄洗衣的輪數(shù)（以進水到甩干為一輪），狀態(tài)變量s代表當前的工作方式，即s=0為進水,s=1為洗衣,s=2為排水,s=3為甩干,s=4時進行完成提示音信號的延時其狀態(tài)轉變流程如下：其中,ok=1是上一任務完成的標志，模式1,2,3中,c初值為4。輪回3次后c=1,s由3變?yōu)?,finish置1有效，完成提示音響（由modulealart實現(xiàn)），同時延時計時器啟動，計時完畢后,finish=0,提示音停。s=4狀態(tài)的工作完成后,ok=0,s保持，直到下

15、次啟動（Start）再初始化。以s的值為主要狀態(tài)標志的基本工作流程圖:11123.報警功能，主要由alart模塊實現(xiàn)。按No_water鍵,供水中斷信號water_out=1有效。如果這時正在進水，則置c_e=1使報警音延時計時器開始計時，同時c_t=1使報警信號有效，開始發(fā)出報警音。延時器計時完畢，c_e、c_t復位，報警音關閉，報警結束。但進水工作仍處于中斷狀態(tài)。只有再此按下No_water鍵，表示供水恢復，則繼續(xù)進水。甩干過程中由Open鍵觸發(fā)的洗衣機蓋被打開的報警原理同上。工作結束后的提示音由輸入的finish信號控制。finish會有3個CP有效,和CP相與后，產生三聲提示音。暫停功

16、能也有alart模塊參與，按Pause鍵后,tp變化,會導致暫停有效信號取反，實現(xiàn)暫停/繼續(xù)的功能。等指小狀態(tài)共用到7個LED來代表系統(tǒng)的工作狀態(tài)。其驅動信號有效與否由系統(tǒng)目前的工作狀態(tài)來判斷。其具體代表的狀態(tài)和實現(xiàn)方法已在端口介紹和源程序注釋中說明，不另贅述。五.Verilog源程序及注釋。1.主模塊main：modulemain(CP_1k,CP,Start,Pause,Set,Speed,Open,No_water,Timer,Timer_a,m,v,LEDwi,LEDwo,LEDw,LEDd,LEDs,LEDl,LEDr,a);inputCP_1k,CP,Start,Pause,Set

17、,Speed,Open,No_water;式選擇模塊modemodulemode(Set,m);inputSet;水時間設定模塊water_t：moduleWater_t(Speed,v);inputSpeed;衣過程控制模塊wash：modulewash(CP,Start,m,v,water_out,danger,tp,p,finish,timer,timer_a,s,c);inputCP,Start,tp,water_out,danger;水,卜青況感應模塊13Waterless:modulewaterless(No_water,water_out);inputNo_water;衣機蓋開合

18、狀態(tài)感應模塊Unsafe:moduleUnsafe(Open,danger);inputOpen;警模塊alart:modulealart(CP_1k,CP,Start,Set,Pause,Speed,No_water,water_out,Open,danger,finish,s,a,tp);inputCP1k,CP,Start,Set,Pause,Speed,Nowater,waterout,Open,danger,finish;input2:0s;/outputa,tp;regc_e,c_t,tp;reg2:0count;always(posedgePause)begin下，if(tp=1

19、)tp=0;elsetp=tp+1;end/輸入時鐘信號及報警音控制信號輸入當前工作狀態(tài)/輸出報警信號和暫停允許信號/暫停/繼續(xù)鍵Pause上升沿觸發(fā)暫停允許信號改變；always(posedgeCPorposedgeNo_waterorposedgeOpenorposedgeStart)beginif(Start)c_e=0;/啟動時，延時計時器使能位c_e復位為0elseif(No_water|Open)beginif(water_out=1&&s2:0=3'b000)|(danger=1&&s2:0=3'b011)c_e=1;/發(fā)生危險事件

20、，使能端c_e置1elsec_e=0;endelseif(CP)begin/c_e=1,以CP為時鐘信號開始計時if(count2:0=3'b010)beginc_t=0;c_e=0;count2:0=0;endelseif(c_e=1)begincount2:0=count2:0+3'b001;c_t=1;end計時中，計時進行標志位c_t=1elseif(c_e=0)count=0;endendassigna=(c_t|CP&finish)|(Start|Set|Pause|Speed)&CP_1k;/若警報延時計時器正在計時(c_t=1)或工作完成14提示

21、信號有效(finish=1)或有鍵按下(Start、Set、Pause、Speecl)則發(fā)出相應報警音。enCmoCule驅動模塊LEDsmoduleLEDs(s,p,c,CP,LED_wi,LED_wo,LED_w,LED_d,LED_s,LED_l,LED_r);inputp,CP;輸入暫停允許信號p、時鐘信號CPinput2:0s,c;/輸入工作狀態(tài)標志位s、coutputLED_wi,LED_wo,LED_w,LED_C,LED_s,LED_l,LED_r;/輸出各LED燈驅動電平assignLED_wi=p(s=3'b000&&c>1):CP&(

22、s=3'b000&&c>0);/進水時，LED_wi燈亮；暫停時閃爍assignLED_w=p(s=3'b001&&c>1):CP&(s=3'b001&&c>1);/洗衣時，led_wt亮；暫停時閃爍assignLED_wo=p(s=3'b010&&c>1):CP&(s=3'b010&&c>0);排水時，LED_wd丁亮；暫停時閃爍assignLED_C=p(s=3'b011&&c>1):CP&

23、;(s=3'b011&&c>0);/甩干時，LED_wi燈亮；暫停時閃爍assignLED_s=p(s!=3'b100&&c>1):CP&(s!=3'b100&&c>1);/運行時，LED_sff亮；暫停時閃爍assignLED_l=(s=3'b00111s=3'b011)&&c>1)&p&CP;assignLED_r=(s=3'b001&&c>1)&p&!CP;/LED_l與LED_r交替亮，表示電