智能洗衣机课程设计

S
1
010 A Z (b )
每一个状态框表 示一个时钟周期 内的系统状态
寄 存 器 操 作 或 输 出 (a )
B
判断框
0
入 口 条 件 1
出 口
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出 口
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条件输出框

入口必定与判断框的输出相连
பைடு நூலகம்2018/11/11
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各种逻辑框之间的时间关系
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2. 数字系统的ASM图法设计举例
一、课程设计的目的
了解数字系统的组成，学习数字系统的设计方法。
学习数字系统由上向下设计法的工具－ASM图
熟悉现代数字系统的实现方法：用PLD器件取代传 统的中规模集成器件实现数字电路与系统。 学习分层次化实现数字电路与系统的方法。 学习使用硬件描述语言（Hardware Description Language）对数字电路与系统进行建模、仿真与 实现的方法。
TS：支干道绿灯 亮的最长时间间 隔，不多于 30 秒。 时钟 TY ： 主 干 道 或 支干道黄灯亮的 时间间隔为5秒。
定时器 TL TS TY ST 译码器
HG
主 信 HY 干 号 道 灯 HR
控制器 传感器
支 信 干 号 FY 道 灯
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FG
FR
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用定时器分别产生三个时间间隔后，向控制器发出 时间已到信号，控制器根据定时器及传感器的信号， 决定是否进行状态转换。如果肯定，则控制器发出 状态转换信号ST，定时器开始清零，准备重新计时。 交通灯控制器的控制过程分为四个阶段，对应的输 出有四种状态，分别用S0 (00), S1 (01), S2 (10)和S3 (11)表示：
(3) 每次主干道或支干道绿灯变红灯时，黄灯先亮5秒钟。
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OOO
（1）明确所要设计的系统的逻辑功能 支干道两边安装传感器S，要求优先保证主干道的 畅通。平时处于主干道绿灯、支干道红灯的状态。 当支干道有车时，传感器发出信号S=1，主干道绿 灯先转换成黄灯、再变成红灯，支干道由红灯变 成绿灯。 如果支干道继续有车通过时，则传感器继续有信 号，使支干道保持绿灯亮，但支干道绿灯持续亮 的时间不得超过30秒，否则支干道绿灯先转换成 黄灯再变成红灯，同时主干道由红灯变成绿灯。 主干道每次通行时间不得短于60秒，在此期间， 即使支干道有信号S输出，也不能中止主干道的绿 灯亮。
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2、数字系统的设计方法
分类：

自下而上的设计方法 自上而下的设计方法 数字系统自下而上的设计是一种试探法。设计 者根据自己的经验将规模大、功能复杂的数字 系统按逻辑功能划分成若干子模块，一直分到 这些子模块可以用经典的方法和标准的逻辑功 能部件进行设计，最后将整个系统安装、调试 达到设计要求。
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三、数字系统由上向下设计法的工具 －ASM图
1. ASM图符号



状态框 判断框 条件输出框 各种逻辑框之间的时间关系
2. 数字系统的ASM图法设计举例
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1. ASM图符号
有三种基本的符号：即状态框、判断框和输出框
状态框

名 称
二 进 制 代 码
浪费也较大。
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自上而下的设计方法

自上而下的设计方法是，将整个系统从逻辑上划分 成控制器和处理器两大部分，采用ASM图或RTL 来描述控制器和处理器的工作过程。如果控制器和 处理器仍比较复杂，可以在控制器和处理器内部多 重地进行逻辑划分，然后选用适当的器件以实现各 子系统，最后把它们连接起来，得到所要求的数字 系统。
支 干 道
设计任务：

OOO
设计一个主干道和 支干道十字路口的 交通灯控制电路， 其技术要求如下：
X
S
O O O
主 干 道
O O O
S
X
(1) 支干道两边安装传感器S，要求优先保证主干道的畅通。 一般情况下，保持主干道畅通，主干道绿灯亮、支干道红灯 亮，并且主干道绿灯亮的时间不得少于60秒。 (2) 主干道无车，支干道有车，则主干道红灯亮、支干道绿 灯亮，但支干道绿灯亮的时间不得超过30秒。
自上而下的设计方法一般要遵循下列几个步骤： 明确所要设计系统的逻辑功能。 确定系统方案与逻辑划分，画出系统方框图。 采用某种算法描述系统。 设计控制器和处理器，并组合成所需要的数字系统。
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3、现代数字系统的实现方法
数字系统的实现方法也经历了由分立元件、小规模、 中规模到大规模、超大规模，直至今天的专用集成 电路(ASIC)。 现在的ASIC芯片规模已经达到几百万个元件。一个 复杂的数字系统只要一片或几片ASIC即可实现。 FPGA或CPLD属于ASIC电路的一类。具有现场可编 程的特性。用户可将所设计的电路通过计算机和开 发工具，生成关于阵列连接的信息文件，并将信息 文件通过编程器“编程”到芯片上。 如果采用在系统编程器件，不需要编程器，直接将 芯片装在所设计的系统或电路板上，通过编程电缆 直接对其编程或修改。
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自下而上的设计方法

自下而上设计方法的特点：

这种设计方法没有明显的规律可循，主要依靠 设计者的实践经验和熟练的设计技巧，用逐步 试探的方法最后设计出一个完整的数字系统。 系统的各项性能指标只有在系统构成后才能分 析测试。如果系统设计存在比较大的问题，也

有可能要重新设计，使得设计周期加长、资源
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二、数字系统的设计方法简介
1、数字系统的组成
2、数字系统的设计方法
3、现代数字系统的实现方法
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1、数字系统的组成
数字系统通常由三部分组成：输入/输出接口、数 据处理器和控制器，如图所示。
输入输出接口是用来将模拟量转化为数字量，或数字量转化 为模拟量的模块。 控制器的作用是控制系统内各部分模块的工作，使它们按一 定顺序进行操作。 处理器的作用是完成信息的存储和加工处理。 2018/11/11
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（2）确定系统方案并画出ASM图。
系统框图如图所示 ,系统由控制器和处理器组成，控制器接收 外部系统时钟和传感器信号。处理器由定时器和译码显示器组 成。定时器能向控制器发出 60秒、30秒或5秒定时信号，译码 显示电路在控制器的控制下，改变交通灯信号。
TL：主干道绿灯 亮的最短时间间 隔，不少于 60 秒。