全自动洗衣机的设计Verilog程序Word版

1、传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！实验报告学 院：大数据与信息工程学院专 业：电子与通信工程学 号：2015021718学生姓名：杨 鹏 举指导教师：李 良 荣 2016 年 5 月 24传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！目录一、实验题目3二、实验目的3三、实验要求3四、洗衣机工作原理与功能说明3状态图如下4程序rtl视图如下4五、详细代码如下5模块一实现洗衣机状态转换和各状态输出控制5模块二实现复位信号的异步复位同步释放11模块三实现当前状态的数码管显示12模块四实现按键检测13模块五实现顶层的调用15传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去

2、除！实验题目自动洗衣机设计一、 实验目的1、熟练掌握quartus ii 工程文件的建立过程。2、掌握verilog的基本语法、语句、模块的使用。3、了解模块的建立与使用。4、了解fpga的开发基本流程。二、 实验要求1、初始状态，准备启动。2、开始进水；为防止进水过程出现故障，故不用定时器控制，而是手动给一个信号模拟水位检测传感器，表示进水完成。3、开始洗涤：正反洗涤4次开始排水。4、排水后立即脱水。5、洗涤之后漂洗2次，每次漂洗过后都排水甩干。6、整个过程全部用数码管来显示状态机状态，并用两个led灯表示电机的正转与反转状态。三、 洗衣机工作原理与功能说明自动洗衣机的工作原理：洗衣机有7个

3、工作状态分别为空闲（idle）、加水（water）、洗衣（wash）、排水（drain）、甩干（dry）、漂洗（rinse）、结束音乐提示（music）。一次完整的洗涤，进水3次、洗涤1次、漂洗两次、排水3次、甩干3次。一次完整的状态转换为：空闲（idle）、加水（water）、洗衣（wash）、排水（drain）、甩干（dry）、加水（water）、漂洗（rinse）、排水（drain）、甩干（dry）、加水传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！（water）、漂洗（rinse）、排水（drain）、甩干（dry）、结束音乐提示（music）。程序功能说明：程序有4个输入st

4、art启动信号、water_test水满检测信号，水满了就置一、drain_test排水检测，水排完了就置一、emergency紧急停止信号，任何情况下输入都进入idle状态，即停止工作。一开上电过后系统处于空闲状态，当输入信号start后进入加水状态，水满过后进入浸泡状态，浸泡完毕进入洗衣状态，洗衣完毕进入排水状态，第一次排水完毕进入甩干状态，第一次甩干完成进入加水状态，第二次加水完成后进入第一次漂洗状态，第一次漂洗完毕进入第二次排水状态，排水完毕进入第二次甩干状态，第二次甩干完毕进入第三次加水状态，再进入第二次漂洗状态，第三次排水状态，第三次甩干状态，进入结束音乐提醒状态，回到空闲状态。洗

5、衣服和漂洗为洗衣电机的低速档位，在排水过程中将电机档位变为高档位。当甩干完毕变到其他状态时，就把电机档位变到低档位。洗涤和漂洗时，电机正转和反转之间有3秒钟的延时（即让电机自动减速，不至于电机突然反转时负荷太大烧毁电机）。状态图如下传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！程序rtl视图如下4个输入由外部按键输入，经过模块key按键消抖确定按键是否被按下。按键输入到模块washer作为一些状态转换的条件。washer的状态输出到数码管显示模块segmain显示系统当前处于什么状态。系统有4个输出clockwise正转信号0表示转，1表示不转、anticlockwise反转信号0表示

6、转，1表示不转、finish结束信号0表示结束，1表示未结束、cstate表示当前状态。经调试实现了想要的功能。传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！五、详细代码如下模块一实现洗衣机状态转换和各状态输出控制/-/用1段式状态机，分成3段来写/-module washer(clk,rst_n,start,water_test,/水满信号drain_test,/排水检测emergency,/紧急情况处理clockwise,/正转信号anticlockwise,/反转信号finish,/结束信号level,/档位显示 0为高档位 1为低档位cstate/用于显示处于哪个状态);par

7、ameter idle = 0, inwater = 1,steep = 2,/浸泡 wash = 3,/洗涤drain = 4,/排水 dry = 5,rinse = 6,/漂洗music = 7;reg steep_test;/浸泡结束信号reg wash_test;/洗涤结束信号reg dry_test;/甩干结束信号reg rinse_test;/漂洗结束信号reg music_test;/音乐结束信号input clk,rst_n;/时钟 复位input start;/启动信号input water_test;/水满信号input drain_test;/排水检测input emer

8、gency;/紧急停止信号output reg clockwise;/正转信号0表示转，1表示不转output reg anticlockwise;/反转信号0表示转，1表示不转传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！output reg finish;/结束信号0表示结束，1表示未结束output 2:0 cstate;/表示现在的状态output reg level;/显示电机档位reg2:0 cstate_r;assign cstate = cstate_r;reg1:0 water_time;/洗涤一次 漂洗两次reg1:0 drain_time;/排水三次reg1:0

9、dry_time;/甩干三次always(posedge clk)if(rst_n)begincstate_r <= idle;endelsebegincase(cstate_r)idle:if(start) begin /0cstate_r <= inwater;/一开始就进入进水状态endelsecstate_r <= idle;/1inwater:if(emergency) cstate_r <= idle;/遇到紧急情况就停止 else if(water_test)begincase(water_time)2'b00: cstate_r <= st

10、eep;/水满了就进入浸泡状态2'b01: cstate_r <= rinse; 2'b10: cstate_r <= rinse;default: ;endcaseendelse cstate_r <= inwater; /2 steep:if(emergency) cstate_r <= idle;/遇到紧急情况就停止 else if(steep_test) cstate_r <= wash;/浸泡完毕就进入洗涤状态else cstate_r <= steep;/3 wash:if(emergency) cstate_r <= id

11、le;/遇到紧急情况就停止 else if(wash_test) cstate_r <= drain;/洗完就进入排水状态传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！ else cstate_r <= wash; /4 drain:if(emergency) cstate_r <= idle;else if(drain_test) begin cstate_r <= dry;endelse cstate_r <= drain;/5dry:if(emergency) cstate_r <= idle; else if(dry_test) beginc

12、ase(dry_time) 2'b01: cstate_r <= inwater; 2'b10: cstate_r <= inwater; 2'b11: cstate_r <= music; default: ;endcase end else cstate_r <= dry; /6 rinse:if(emergency) cstate_r <= idle; else if(rinse_test) cstate_r <= drain; else cstate_r <= rinse; /7 music:if(emergency)

13、cstate_r <= idle; else if(music_test) cstate_r <= idle; else cstate_r <= music;default: cstate_r <= idle;endcaseendreg28:0 counter;reg3:0 num;/reg in_water;always(posedge clk or negedge rst_n)beginif(rst_n)beginsteep_test <= 1'b0;wash_test <= 1'b0;dry_test <= 1'b0;ri

14、nse_test <= 1'b0;music_test <= 1'b0;water_time <=2'd0;传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！drain_time <= 2'd0;dry_time <= 2'd0;counter <= 29'd0;num <= 4'd0;music_test <= 1'b0;clockwise <= 1'b1;anticlockwise <= 1'b1;finish <= 1'b1;end

15、else begincase(cstate_r)idle: begin/0music_test <= 1'b0;/音乐结束信号复位clockwise <= 1'b1;anticlockwise <= 1'b1;/电机旋转方向信号finish <= 1'b1;/结束信号wash_test <= 1'b0;/洗涤完成信号复位rinse_test <= 1'b0;dry_test <= 1'b0;/将甩干标志清零steep_test <= 1'b0;/将浸泡结束标志位复位music_tes

16、t <= 1'b0;endinwater: begin/1water_test不用置零clockwise <= 1'b1;anticlockwise <= 1'b1;level <= 1'b1;/档位跳到低位档dry_test <= 1'b0;/将甩干标志清零if(water_test)begin/进水完成信号为外部输入信号if(water_time = 2'b11)beginwater_time <= 2'b00;endelse water_time <= water_time + 1'

17、b1;endendsteep: begin /2clockwise <= 1'b1;anticlockwise <= 1'b1;if(counter = 29'd250000000) begincounter <= 29'd0;steep_test <= 1'b1;/浸泡10秒钟浸泡完成endelse counter <= counter + 1'b1;endwash: begin/3传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！steep_test <= 1'b0;/将浸泡结束标志位复位cas

18、e(num)4'd0: beginclockwise <= 1'b0;/正转5秒anticlockwise <= 1'b1;end4'd1: beginclockwise <= 1'b1;/停转3秒anticlockwise <= 1'b1;end4'd2: beginclockwise <= 1'b1;/反转5秒anticlockwise <= 1'b0;end4'd3: beginclockwise <= 1'b1;/停转3秒anticlockwise <

19、= 1'b1;end4'd4: beginclockwise <= 1'b0;/正转5秒anticlockwise <= 1'b1;end4'd5: beginclockwise <= 1'b1;/停转3秒anticlockwise <= 1'b1;end4'd6: beginclockwise <= 1'b1;/反转5秒anticlockwise <= 1'b0;end4'd7: beginnum <= 4'd0;wash_test <= 1'

20、;b1;/下一个状态置零clockwise <= 1'b1;anticlockwise <= 1'b1;enddefault: begin clockwise <= 1'b1;anticlockwise <= 1'b1;endendcaseif(num = 1 | num = 3 | num = 5)beginif(counter = 29'd150000000)/延时3秒传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！begincounter <= 29'd0;num <= num + 1'b1

21、;endelse counter <= counter + 1'b1;endelseif(counter = 29'd250000000) begincounter <= 29'd0;num <= num + 1'b1;endelse counter <= counter + 1'b1;enddrain:begin/4drain_test不用置零clockwise <= 1'b1;anticlockwise <= 1'b1;wash_test <= 1'b0;/洗涤完成信号复位rinse_

22、test <= 1'b0;/漂洗完成信号复位level <= 1'b0;/调节档位到高档位if(drain_test)begin/排水信号为外部输入信号if(drain_time = 2'b11)begin/排水3次drain_time <= 2'b00;endelse drain_time <= drain_time + 1'b1;endenddry: begin/5clockwise <= 1'b0;/甩干正转信号置1anticlockwise <= 1'b1;if(counter = 29'

23、;d250000000) begincounter <= 29'd0;clockwise <= 1'b1;/停止正转anticlockwise <= 1'b1;dry_test <= 1'b1;/甩干完成 未清零所以一次跳两个状态if(dry_time = 2'b11)begindry_time <= 2'b00;endelse dry_time <= dry_time + 1'b1;endelse counter <= counter + 1'b1;endrinse: begin /6c

24、ase(num)4'd0:begin传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！clockwise <= 1'b0;/正转5秒anticlockwise <= 1'b1;end4'd1:beginclockwise <= 1'b1;/停止转动3秒anticlockwise <= 1'b1;end4'd2:beginclockwise <= 1'b1;/反转5秒anticlockwise <= 1'b0;end4'd3:beginrinse_test <= 1

25、9;b1;num <= 3'd0;clockwise <= 1'b1;/停止转动anticlockwise <= 1'b1;enddefault:;endcaseif(num = 1)beginif(counter = 29'd150000000)/延时3秒begincounter <= 29'd0;num <= num + 1'b1;endelse counter <= counter +1;endelseif(counter = 29'd250000000)begin/延时5秒counter <

26、;= 29'd0;num <= num + 1'b1;endelse counter <= counter + 1'b1;endmusic: begin /7clockwise <= 1'b1;anticlockwise <= 1'b1;level <= 1'b1;/将档位调到低档位dry_test <= 1'b0;/将甩干完成信号复位finish <= 1'b0;/结束将结束信号置1if(counter = 29'd50000000) begincounter <= 29&

27、#39;d0;music_test <= 1'b1;传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！end else counter <= counter + 1'b1;enddefault: ;endcaseendendendmodule模块三实现当前状态的数码管显示module segmain(clk,rst_n,datain,seg_data,seg_com);input clk;input rst_n;input2:0datain;output7:0seg_data;output seg_com;reg7:0seg_data;reg2:0bcd_led

28、;reg18:0count;assign seg_com = 1'b0;always(posedge clk)beginif(rst_n)begincount <= 19'd0;endelsecount <= count + 1'b1;endalways(posedge clk)beginif(count18)beginbcd_led <= datain;传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！endendalways(bcd_led)begincase(bcd_led)4'h0:seg_data = 8'hc0;/0共阳

29、低有效4'h1:seg_data = 8'hf9;/14'h2:seg_data = 8'ha4;/24'h3:seg_data = 8'hb0;/34'h4:seg_data = 8'h99;/44'h5:seg_data = 8'h92;/54'h6:seg_data = 8'h82;/64'h7:seg_data = 8'hf8;/7/4'h8:seg_data = 8'h80;/8/4'h9:seg_data = 8'h90;/9/4'

30、ha:seg_data = 8'h88;/a/4'hb:seg_data = 8'h83;/b/4'hc:seg_data = 8'hc6;/c/4'hd:seg_data = 8'ha1;/d/4'he:seg_data = 8'h86;/e/4'hf:seg_data = 8'h8e;/fdefault:seg_data = 8'hc0;/0endcaseendendmodule模块四实现按键检测module key(clk,rst_n,sw,start,water_test,drain_tes

31、t,emergency);input clk;/主时钟信号，50mhzinput rst_n;/复位信号，低有效input3:0 sw; /三个独立按键，低表示按下output reg start;/启动信号output reg water_test;/水满信号output reg drain_test;/排水检测output reg emergency;/紧急停止信号 /-reg3:0 key_rst; 传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！always (posedge clk or negedge rst_n) if (!rst_n) key_rst <= 3

32、9;b111; else key_rst <= sw;/将按键状态存入寄存器中reg3:0 key_rst_r; /每个时钟周期的上升沿将low_sw信号锁存到low_sw_r中always ( posedge clk or negedge rst_n ) if (!rst_n) key_rst_r <= 4'b1111; else key_rst_r <= key_rst;/寄存器中存入按键上个时钟周期的按键状态 /当寄存器key_rst由1变为0时，led_an的值变为高，维持一个时钟周期 wire3:0 key_an = key_rst_r & (key

33、_rst);/-reg19:0 cnt;/计数寄存器always (posedge clk or negedge rst_n) if (!rst_n) cnt <= 20'd0;/异步复位else if(key_an) cnt <=20'd0;/检测到有键被按下（可能是按键抖动直到检测不到） else cnt <= cnt + 1'b1;/就将计数器清零 reg3:0 low_sw;always (posedge clk or negedge rst_n) if (!rst_n) low_sw <= 4'b1111;else if (cn

34、t = 20'hfffff) /满20ms，将按键值锁存到寄存器low_sw中 cnt = 20'hfffff low_sw <= sw; /-reg 3:0 low_sw_r; /每个时钟周期的上升沿将low_sw信号锁存到low_sw_r中always ( posedge clk or negedge rst_n ) if (!rst_n) low_sw_r <= 4'b1111; else low_sw_r <= low_sw;wire3:0 led_ctrl = low_sw_r3:0 & ( low_sw3:0);always (posedge clk or negedge rst_n)传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！ if (!rst_n) beginstart <= 1'b0;/启动信号water_test <= 1'b0;/水满信号drain_test <= 1'b0;/排水检测emergency <= 1'b0;/紧急信号 end else begin if ( led_ctrl0 ) start <= 1'b1; else start &l