vhdl语言的洗衣机控制器设计

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1、目录一、目的2二、内容及要求21、设计的主要内容22、设计的主要要求3三、原理31．基于状态机的控制电路设计32．洗衣机控制器的工作原理3（1）洗衣机的工作状态3（2）全自动洗衣过程4（3）单独执行某个洗衣程序4（4）设计思路5四、步骤及仿真图7五、程序设计10(1)时钟分频模块························································10（2）数码管显示11（3）定时器电路12。（4）预置时间和编码电路································

2、·················1316（5）时序电路13（6）译码器14六、心得体会14七、参考文献15一、目的1．学习掌握全自动洗衣机的控制原理。2．掌握基于有限状态机的控制电路设计方法.二、内容及要求1、设计的主要内容：设计一个全自动洗衣机控制器电路，实现对洗衣机的全自动控制。根据全自动洗衣机的控制原理设计一个控制电路，使之能够控制全自动洗衣机完成整个工作过程。洗衣机工作过程分为两种情况：（1）全部自动完成当按下复位按钮时，洗衣机上电，控制电路复位到初始状态（默认水位为“中”；使用）者可根据衣服的多少，按下水位控

3、制按钮，改变水位设置，以控制上水时加水的多少；当按下启动/暂停按钮时，洗衣机开始洗衣的第一个操作：进水阀门打开，开始上水，并根据水位设置（高、中、低、少）历时不同的时间timeadd（8s、7s、6s、5s）；然后进水阀门关闭，电机开始运转，开始洗衣过程，并历时9s；然后电机停止运转，排水阀门打开，开始排水，并根据水位设置（高、中、低、少）历时不同的时间timedrain（7s、6s、5s、4s）；然后排水阀门关闭，进水阀门打开，开始第二次上水，并历时timeadd……当甩干结束后，整个洗衣过程完成，扬声器发出持续15秒

4、的急促的“嘀嘀”音，提示用户洗衣结束。正常运行状态下全自动洗衣机工作过程：空闲（idle）→第一次加水（water1）7s→洗衣（wash）9s→第一次排水（drain1）6s→第二次加水（water2）7s→漂洗（rinse）9s→第二次排水（drain2）6s→甩干（dry）5s→蜂鸣15s。洗衣机整个工作过程可分为9个状态，运用有限状态机的设计思想来实现。（2）人工干预在每个工作状态下，如果想要洗衣机暂停工作，可按下启动/暂停按钮，则洗衣机立刻暂停当时的操作。比如，在第一次加水过程中，若按下启动/暂停按钮，则进水阀

5、门立刻关16闭，暂停上水，计时暂停；当再次按下启动/暂停按钮，则进水阀门又打开，并继续计时，直到加水满timeadd后，进入洗衣过程。洗衣机功能设置：①打开洗衣机盖/合上洗衣机盖：当洗衣机在甩干过程中，若打开洗衣机盖，则洗衣机应立即暂停工作，停止电机运转和排水；只有合上洗衣机盖，洗衣机才能继续工作。因此洗衣机控制器有一个open_door输入信号，并根据此信号控制洗衣机的动作。②水位控制：有一个水位控制按钮，逐次按动它，水位可以在高、中、低、少这4档间切换，以控制上水时加水的多少。③洗衣模式选择：有一个洗衣模式选择按钮，

6、在洗衣机上电后开始启动之前，按动此按钮，可以选择洗衣机单独执行不同的洗衣程序：浸泡、洗涤、漂洗、脱水（甩干）；若不按此按钮，则默认全程自动执行浸泡、洗涤、漂洗、甩干这4个程序。2、设计的主要要求：（1）根据设计题目要求编写相应程序代码。（2）画出洗衣机控制器包括不同洗衣模式的完整的状态转移图。（3）对编写的VHDL程序代码进行编译和仿真。（4）总结设计内容。三、原理1．基于状态机的控制电路设计有限状态机（FSM，FiniteStateMachine）是一种重要的时序逻辑电路单元，尤其适合于设计数字系统的控制模块。状态机可

7、以认为是组合逻辑和寄存器逻辑的特殊组合，它一般包括两个部分：组合逻辑部分和寄存器部分。组合逻辑部分又包括次态逻辑和输出逻辑，分别用于状态译码和产生输出信号；寄存器部分用于存储状态。状态机的次态是现态及输入信号的函数，输出信号根据状态机的现态或输入信号而定。根据输出信号产生方法的不同，状态机可分为两类：摩尔（Moore）型状态机和米里（Mealy）型状态机。对于Moore型状态机，其输出只为状态机当前状态的函数，而与输入无关。而对于Mealy型状态机，其输出不仅与状态机当前状态有关，而且与输入有关。实用的状态机一般都设计为

8、同步时序电路，它在时钟信号的触发下，完成各状态之间的转移，并产生相应的输出。采用VerilogHDL语言实现基于状态机的控制电路设计，就是在时钟信号的触发下，完成两项任务：（1）用case或if-else语句描述出状态的转移，（2）描述状态机的输出信号（通常是控制信号）。162．洗衣机控制器的工作原理（1）洗衣机的工