电子技术课程设计报告-智能洗衣机逻辑设计

1、2013-2014学年度第二学期电子技术课程设计智能洗衣机逻辑设计全套设计加扣 3346389411或3012250582院 系： 自动化学院 班 级： 自动化1104班 姓 名： 学 号： U201113597 指导教师： 一、 课程设计名称智能洗衣机设计二、 实现功能1. 设计一个智能洗衣机逻辑控制器，能够完成按规定程序自动洗衣、漂洗、脱水功能。2. 可以用基本的按键对洗衣机进行编程，设置工作模式，修改工作参数。3. 通过LED灯与七段数码管、LCD显示屏幕，对洗衣机工作情况与参数设置进行监控。4. 所设计控制器可完成以下4种基本动作：1) 注水：向洗衣机内注一定量的水（52L，47L，4

2、2L，36L，31L，26L，21L，16L）2) 洗涤：对机内衣物进行洗涤或漂洗，有三种洗涤模式（重、中、轻），并可设置洗涤时间（15min，12min，9min，6min），并可选择漂洗次数（1次、2次、3次）。3) 脱水：对衣物进行甩干，可选择甩干时间（5min、3min、2min、1min）。4) 排水。5. 全程可实现全自动，注水、排水环节对桶内水量有所监控。三、 系统模块1. 顶层模块输入模块设置预定程序，完成后向队列管理器发送Start信号，队列管理器对输入设备发出的Inf（10位）进行译码，加载运行队列，并且关闭输入设备使能端en。加载后的队列管理器运行程序，将译码后的指令逐一

3、发送至总线（command）上，执行器根据指令选通，作出相应的动作。完成后，由执行器向队列管理器发送Finish信号，队列管理器进行队列动作，删除已经执行完的指令。若执行器调用了定时器，则最终的Finish信号由定时器发送，同时发送给执行器和队列管理器。2. 设计思路采用队列模式，管理指令队列，通过指令所特有的地址特性，选通执行装置，在总线上传输指令，选通的执行装置接收指令，并可视事调用定时器。输出输入模块独立操作。1) 输出输入模块module in_put(clk,clr,en,bon1,bon2,bon3,inf,start,display);输入模块负责控制DE0开发板上的三个butt

4、on，使得三个原件实现下一个、下一项和确认三项输入功能，使得可以用有限少量的资源设置五项参数，共计23项设置选项，节省了资源，同时方便用户使用。在做选项的同时，输入设备同时向输出设备七段显示器输出当前设置项（mode）和所设置的项的内容，使得用户使用更为方便。同时，作为输入模块，可向核心处理器单工通讯，模块受队列管理器使能端en支配。module display(clk,in_put_in,timer_in,watering_in,num1_out,num2_out,num3_out,num4_out);module lcd(R, clk_50, LCD_E, LCD_RW, LCD_RS,

5、SF_D);输出设备管理DE0开发板上的7段数码管、10个LED灯和LCD显示屏，不同的执行设备和定时器都可以使用板上输出资源。输出内容受指令选通。LCD负责显示当前动作名称，使用LCD显示屏作为洗衣机控制的人机互动环节，减少了成本，使得操作更加简便。2) 定时器module timer(clk,pause,clr,speed_on,wash,dry,display,finish);作为洗衣机设备中不可或缺的一个环节，本定时器为此设备特别设计，可根据调试需要灵活变换计时时间。可根据指令需要向输出设备七段数码管输出计时信号，同时可向指令队列管理器与执行设备发送定时完成的Finish信号。3) 执

6、行器四大执行器，注水、洗涤、排水和脱水，这四大执行机构中，洗涤和脱水需要调用到定时器，可以脱离队列管理器直接调用，剩下两个执行机构，需要外接发出水满与水控两个信号方能完成任务。3. 设计特色本次课程设计，采用队列管理模式取代有限状态机模式，目的是使电路运行更加灵活稳定自动。在队列管理方式上，模拟中央处理器的工作原理，对每一个动作及其参数进行编码，并建立了简单的指令表，对于进一步扩大工程，搭建了良好的平台。由指令队列管理器作为核心，管理各项执行设备、输出设备、定时器，队列采用单进程运行模式，动作未完成时，不可进行下一项工作。动作进行完成后，执行器或定时器将向指令队列管理器发出Finish信号，指

7、令队列管理器再进行下一步操作装置自动化程度比较高，运行稳定性经测试比较高，实现功能较多。设计之初参考了现有市场上的全自动洗衣机，本装置在功能上可完全实现市场上所买的部分洗衣机的全部逻辑功能，实用性较强。装置可扩展性强，可轻松对内部各项参数进行查看与修改。图为所借鉴的洗衣机控制单元四、 经验总结此次电子技术课程设计让我们充分感受到电子设计过程中的各个过程，应用所学的各种知识（模电、数电、微机原理等）解决实际的应用问题。能够真正对所学知识加以应用实践，机会难得。同时也发现了许多急需改善的问题。电子设计不比程序设计，其逻辑性与灵活性不强，所有的设计必须遵循实际可实现的情况。我们必须抛开以往的程序设计

8、思路，逐渐适应新的方式方法，解决新的问题。五、 代码1、in_putmodule in_put(clk,clr,en,bon1,bon2,bon3,inf,start,display);input clk,clr,en;/systeminput bon1,bon2,bon3;/commandbuttonoutput 10:0inf;/transportoutput start;/signoutput 15:0display;/output mode;reg 10:0 inf;reg 3:0 mode;reg flag;reg start;reg 31:0count;reg btn1,btn2,

9、btn3;reg 15:0display;reg 10:0temp;wire clk,clr,en;wire bon1,bon2,bon3;initial(posedge clk)beginstart<=1'b0;mode<=3'b000;inf=11'b00001010101;count<=32'b0;flag<=1'b1;display<=16'b0;endalways(posedge clk)beginbtn1=bon1;btn2=bon2;btn3=bon3;temp<=inf;if(en=1'

10、b0)beginstart<=1'b0;flag<=1'b0;endif(flag = 1'b0)&&(en=1'b1)begincount <= count + 1'b1;if(count = 32'hffffff)begincount<= 32'h0;flag<=1'b1;end endif(btn1=1'b1)&&(flag=1'b1)/Downbegincase(mode)3'b000:beginif(inf10:8=3'b111

11、)begininf10:8<=3'b000;endelsebegininf10:8<=inf10:8+3'b001;endend3'b001:beginif(inf7:6=2'b11)begininf7:6<=2'b00;endelsebegininf7:6<=inf7:6+2'b01;endend3'b010:beginif(inf5:4=2'b10)begininf5:4<=2'b00;endelsebegininf5:4<=inf5:4+2'b01;endend3'

12、b011:beginif(inf3:2=2'b11)begininf3:2<=2'b00;endelsebegininf3:2=inf3:2+2'b01;endend3'b100:beginif(inf1:0=2'b10)begininf1:0<=2'b00;endelsebegininf1:0<=inf1:0+2'b01;endendendcaseflag<=1'b0;endif(btn2=1'b1)&&(flag=1'b1)/Nextbeginif(mode=3'

13、b100)beginmode<=3'b0;endelsebeginmode<=mode+3'b001;endflag<=1'b0;endif(btn3=1'b1)&&(flag=1'b1)/Yesbeginflag<=1'b0;start<=1'b1;endif(en=1)begindisplay15:8<=4'b0,mode+3'b001;case(mode)3'b000:begincase(temp10:8)3'b000:display7:0<=

14、8'b01010010;3'b001:display7:0<=8'b01000111;3'b010:display7:0<=8'b01000010;3'b011:display7:0<=8'b00110110;3'b100:display7:0<=8'b00110001;3'b101:display7:0<=8'b00100110;3'b110:display7:0<=8'b00100001;3'b111:display7:0<=8'

15、b00010110;endcaseend3'b001:begincase(temp7:6)2'b00:display7:0<=8'b00010101;2'b01:display7:0<=8'b00010010;2'b10:display7:0<=8'b00001001;2'b11:display7:0<=8'b00000110;endcaseend3'b010:begincase(temp5:4)2'b00:display7:0<=8'b00000011;2'b

16、01:display7:0<=8'b00000010;2'b10:display7:0<=8'b00000001;endcaseend3'b011:begincase(temp3:2)2'b00:display7:0<=8'b00000101;2'b01:display7:0<=8'b00000011;2'b10:display7:0<=8'b00000010;2'b11:display7:0<=8'b00000001;endcaseend3'b100:b

17、egincase(temp1:0)2'b00:display7:0<=8'b00000001;2'b01:display7:0<=8'b00000010;2'b10:display7:0<=8'b00000011;endcaseendendcaseendelsebegindisplay<=0;endendendmodule2、Laundrymodule Laundry (clk,clr,inf,start,finish,en,command,flag);input clk,clr;input 10:0inf;input s

18、tart,finish;output en;output 9:0command;output 3:0flag;wire start,finish;reg 9:0command;reg 9:0FIFO0:19;reg en;reg 4:0flag;reg working;reg 31:0count;reg flag1;initial(posedge clk)beginflag<=5'b00000;working<=1'b0;en<=1'b1;command=10'b1111111111;count<=0;endalways(posedge

19、clk)beginif(start=1'b1)beginflag<=5'b00000;case(inf10:8)/Watering3'b000:FIFO5'b00000<=2'b00,4'b0101,4'b0010;/52L3'b001:FIFO5'b00000<=2'b00,4'b0100,4'b0111;/47L3'b010:FIFO5'b00000<=2'b00,4'b0100,4'b0010;/42L3'b011:FIF

20、O5'b00000<=2'b00,4'b0011,4'b0110;/36L3'b100:FIFO5'b00000<=2'b00,4'b0011,4'b0001;/31L3'b101:FIFO5'b00000<=2'b00,4'b0010,4'b0110;/26L3'b110:FIFO5'b00000<=2'b00,4'b0010,4'b0001;/21L3'b111:FIFO5'b00000<=2&

21、#39;b00,4'b0001,4'b0110;/16Lendcasecase(inf7:6)2'b00:FIFO5'b00001<=2'b01,4'b1111,inf1:0,2'b00;/15m2'b01:FIFO5'b00001<=2'b01,4'b1100,inf1:0,2'b00;/12m2'b10:FIFO5'b00001<=2'b01,4'b1001,inf1:0,2'b00;/9m2'b11:FIFO5'b000

22、01<=2'b01,4'b0110,inf1:0,2'b00;/6mendcaseFIFO5'b00010<=2'b10,8'b0;FIFO5'b00011<=2'b11,4'b0000,4'b0010;case(inf5:4)00:/3 timesbegin/ONEcase(inf10:8)/Watering3'b000:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0101,4'b0010;/52L3'b001:FIFO5'b001

23、00<=2'b00,4'b0100,4'b0111;/47L3'b010:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0100,4'b0010;/42L3'b011:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0011,4'b0110;/36L3'b100:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0011,4'b0001;/31L3'b101:FIFO5'b00100<=2'b00,4&#

24、39;b0010,4'b0110;/26L3'b110:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0010,4'b0001;/21L3'b111:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0001,4'b0110;/16LendcaseFIFO5'b00101<=2'b01,4'b0011,inf1:0,2'b00;/3m WashingFIFO5'b00110<=2'b10,8'b0;FIFO5'b00111&

25、lt;=2'b11,4'b0000,4'b0010;/TWOcase(inf10:8)/Watering3'b000:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0101,4'b0010;/52L3'b001:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0100,4'b0111;/47L3'b010:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0100,4'b0010;/42L3'b011:FIFO5'b0010

26、0<=2'b00,4'b0011,4'b0110;/36L3'b100:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0011,4'b0001;/31L3'b101:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0010,4'b0110;/26L3'b110:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0010,4'b0001;/21L3'b111:FIFO5'b00100<=2'b00,4

27、9;b0001,4'b0110;/16LendcaseFIFO5'b00101<=2'b01,4'b0011,inf1:0,2'b00;/3m WashingFIFO5'b00110<=2'b10,8'b0;FIFO5'b00111<=2'b11,4'b0000,4'b0010;/Threecase(inf10:8)/Watering3'b000:FIFO5'b01000<=2'b00,4'b0101,4'b0010;/52L3'

28、;b001:FIFO5'b01000<=2'b00,4'b0100,4'b0111;/47L3'b010:FIFO5'b01000<=2'b00,4'b0100,4'b0010;/42L3'b011:FIFO5'b01000<=2'b00,4'b0011,4'b0110;/36L3'b100:FIFO5'b01000<=2'b00,4'b0011,4'b0001;/31L3'b101:FIFO5'b010

29、00<=2'b00,4'b0010,4'b0110;/26L3'b110:FIFO5'b01000<=2'b00,4'b0010,4'b0001;/21L3'b111:FIFO5'b01000<=2'b00,4'b0001,4'b0110;/16LendcaseFIFO5'b01001<=2'b01,4'b0011,inf1:0,2'b00;/3m WashingFIFO5'b01010<=2'b10,8'

30、b0;case(inf3:2)2'b00:FIFO5'b01011<=2'b11,4'b0000,4'b0110;/5m2'b01:FIFO5'b01011<=2'b11,4'b0000,4'b0011;/3m2'b10:FIFO5'b01011<=2'b11,4'b0000,4'b0010;/2m2'b11:FIFO5'b01011<=2'b11,4'b0000,4'b0001;/1mendcaseFIFO5&

31、#39;b01100<=10'b1111111111;end01:/2 timesbegin/ONEcase(inf10:8)/Watering3'b000:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0101,4'b0010;/52L3'b001:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0100,4'b0111;/47L3'b010:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0100,4'b0010;/42L3'b011:

32、FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0011,4'b0110;/36L3'b100:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0011,4'b0001;/31L3'b101:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0010,4'b0110;/26L3'b110:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0010,4'b0001;/21L3'b111:FIFO5'b00100<

33、=2'b00,4'b0001,4'b0110;/16LendcaseFIFO5'b00101<=2'b01,4'b0011,inf1:0,2'b00;/3m WashingFIFO5'b00110<=2'b10,8'b0;FIFO5'b00111<=2'b11,4'b0000,4'b0010;/TWOcase(inf10:8)/Watering3'b000:FIFO5'b01000<=2'b00,4'b0101,4'b0

34、010;/52L3'b001:FIFO5'b01000<=2'b00,4'b0100,4'b0111;/47L3'b010:FIFO5'b01000<=2'b00,4'b0100,4'b0010;/42L3'b011:FIFO5'b01000<=2'b00,4'b0011,4'b0110;/36L3'b100:FIFO5'b01000<=2'b00,4'b0011,4'b0001;/31L3'b101:F

35、IFO5'b01000<=2'b00,4'b0010,4'b0110;/26L3'b110:FIFO5'b01000<=2'b00,4'b0010,4'b0001;/21L3'b111:FIFO5'b01000<=2'b00,4'b0001,4'b0110;/16LendcaseFIFO5'b01001<=2'b01,4'b0011,inf1:0,2'b00;/3m WashingFIFO5'b01010<=2&#

36、39;b10,8'b0;case(inf3:2)2'b00:FIFO5'b01011<=2'b11,4'b0000,4'b0110;/5m2'b01:FIFO5'b01011<=2'b11,4'b0000,4'b0011;/3m2'b10:FIFO5'b01011<=2'b11,4'b0000,4'b0010;/2m2'b11:FIFO5'b01011<=2'b11,4'b0000,4'b0001;/1m

37、endcaseFIFO5'b01100<=10'b1111111111;end10:begincase(inf10:8)/Watering3'b000:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0101,4'b0010;/52L3'b001:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0100,4'b0111;/47L3'b010:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0100,4'b0010;/42L3'b011

38、:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0011,4'b0110;/36L3'b100:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0011,4'b0001;/31L3'b101:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0010,4'b0110;/26L3'b110:FIFO5'b00100<=2'b00,4'b0010,4'b0001;/21L3'b111:FIFO5'b00100<

39、;=2'b00,4'b0001,4'b0110;/16LendcaseFIFO5'b00101<=2'b01,4'b0011,inf1:0,2'b00;/3m WashingFIFO5'b00110<=2'b10,8'b0;case(inf3:2)2'b00:FIFO5'b00111<=2'b11,4'b0000,4'b0110;/5m2'b01:FIFO5'b00111<=2'b11,4'b0000,4'b00

40、11;/3m2'b10:FIFO5'b00111<=2'b11,4'b0000,4'b0010;/2m2'b11:FIFO5'b00111<=2'b11,4'b0000,4'b0001;/1mendcaseFIFO5'b01000<=10'b1111111111;endendcaseflag<=5'b00000;working<=1'b1;endif(working=1'b1)beginen=1'b0;if(FIFOflag=10'

41、;b1111111111)beginworking<=1'b0;flag<=1'b0;endelsebegincommand<=FIFOflag;endendelse/working=0beginen<=1'b1;command<=10'b1111111111;endif(finish=1'b1)&&(working=1'b1)beginif(flag1 = 1'b0)begincount <= count + 1'b1;if(count = 32'hffffff)beg

42、incount<= 32'h0;flag1<=1'b1;end endelsebeginflag<=flag+4'b0001;flag1<=1'b0;endendendendmodule3、wateringmodule watering(clk,command,full,finish,display,led);input clk;input 9:0command;input full;output 15:0display;output finish;output led;reg 15:0display;reg finish;reg led

43、;initial(posedge clk)beginfinish<=1'b0;display<=15'b0;led<=0;endalways(posedge clk)beginif(command9:8=2'b00)&&(command!=10'b0)beginif(full=1)beginfinish<=1;display<=0;endelsebeginfinish<=0;led<=1;display7:4<=command7:4;display3:0<=command3:0;endende

44、lsebeginfinish<=0;led<=0;endendendmodule4、washmodule wash (clk,command,timer,led1,led0);input clk;input 9:0command;output 7:0timer;output led1;output 4:0led0;reg 7:0timer;reg 4:0led0;reg led1;initial(posedge clk)beginled1<=0;led0<=0;endalways(posedge clk)beginif(command9:8=2'b01)begi

45、ntimer<=command7:4,4'b0000;led0<=1'b0,command3:0;led1<=1;endelsebegintimer<=8'b0;led1<=0;led0<=5'b0;endendendmodule5、drainmodule drain(clk,command,empty,finish,led);input clk;input 9:0command;input empty;output finish;output led;reg finish;reg led;initial(posedge cl

46、k)beginfinish<=0;led<=0;endalways(posedge clk)beginif(command=10'b1000000000)beginif(empty=1'b1)beginfinish<=1;endelsebeginfinish<=0;led<=1;endendelsebeginled<=0;finish<=0;endendendmodule6、drymodule dry(clk,command,timer,led);input clk;input 9:0command;output 7:0timer;ou

47、tput led;reg 7:0timer;reg led;initial (posedge clk)beginled<=0;endalways(posedge clk)beginif(command9:8=2'b11)&&(command!=10'b1111111111)begintimer<=4'b0000,command3:0;led<=1'b1;endelsebegintimer<=8'b0;led<=0;endendendmodule7、timermodule timer(clk,pause,clr

48、,speed_on,wash,dry,display,finish);input clk,pause,clr,speed_on;input 7:0wash;input 7:0dry;output 15:0display;output finish;reg 15:0display;reg 7:0minute;reg 7:0second;reg 31:0count;reg 31:0count1;reg flag;reg finish;reg counting;initial (posedge clk)beginfinish<=0;counting<=0;minute<=0;sec

49、ond<=0;endalways(posedge clk)beginif(wash=0)&&(dry=0)beginfinish<=1'b0;display<=0;endif(counting=1'b1)&&(minute=0)&&(second=0)beginfinish<=1'b1;display<=0;endif(counting=1'b1)&&(minute=0)&&(second=0)&&(wash=0)&&(d

50、ry=0)begindisplay<=0;counting<=0;endif(minute!=0)|(second!=0)beginif(speed_on=1'b0)begincount <= count + 1'b1;if(count = 32'h2ffffff)begincount<= 32'h0;flag<=1;endendif(speed_on=1'b1)begincount1 <= count1 + 1'b1;count<=count1;if(count1 = 32'hfffff)beg

51、incount1<= 32'h0;flag<=1;endendif(flag=1)beginsecond3:0<=second3:0-4'b0001;flag<=0;endif(second3:0=0)&&(second7:4!=0)beginif(flag=1)beginsecond3:0<=4'd9;second7:4<=second7:4-4'd1;endendelse if(second3:0=0)&&(second7:4=0)&&(minute3:0!=0)begini

52、f(flag=1)beginsecond3:0<=4'd9;second7:4<=4'd5;minute3:0<=minute3:0-4'd1;endendelse if(second3:0=0)&&(second7:4=0)&&(minute3:0=0)&&(minute7:4!=0)beginif(flag=1)beginsecond3:0<=4'd9;second7:4<=4'd5;minute3:0<=4'd9;minute7:4<=minute7:

53、4-4'd1;endendendif(minute=0)&&(second=0)&&(counting=0)beginif(wash!=0)&&(dry=0)begincase(wash7:4)4'b1111:minute<=8'b00010101;/15m4'b1100:minute<=8'b00010010;/12m4'b1001:minute<=8'b00001001;/9m4'b0110:minute<=8'b00000110;/6m4'

54、;b0011:minute<=8'b00000011;/3mendcasecounting<=1'b1;endif(wash=0)&&(dry!=0)begincase(dry3:0)4'b0101:minute<=8'b00000101;4'b0011:minute<=8'b00000011;4'b0010:minute<=8'b00000010;4'b0001:minute<=8'b00000001;endcasecounting<=1'b1;e

55、ndenddisplay<=minute,second;endendmodule8、displaymodule display(clk,in_put_in,timer_in,watering_in,num1_out,num2_out,num3_out,num4_out);input clk;input 15:0in_put_in;input 15:0timer_in;input 15:0watering_in;output 7:0num1_out;output 7:0num2_out;output 7:0num3_out;output 7:0num4_out;reg 7:0num1_ou

56、t;reg 7:0num2_out;reg 7:0num3_out;reg 7:0num4_out;reg 3:0num1;reg 3:0num2;reg 3:0num3;reg 3:0num4;initial(posedge clk)beginendalways(posedge clk)beginif(in_put_in!=0)&&(timer_in=0)&&(watering_in=0)beginnum2,num3,num4,num1<=in_put_in;endif(in_put_in=0)&&(timer_in!=0)&&(watering_in=0)beginnum2,num3,num4,num1<=timer_in