李詩奇

摘 要：EDA 技術(shù)融合了大規(guī)模集成電路技術(shù)，F(xiàn)PGA/CPLD 編程下載和自動檢測等技術(shù)，利用 EDA 技術(shù)設(shè)計洗衣機控制系統(tǒng)可以大大的降低其設(shè)計成本，縮短設(shè)計周期。本文主要采用模塊化的設(shè)計思想，介紹了使用 VHDL 語言輸入法，設(shè)計全自動洗衣機控制器的原理，以及每個功能模塊的設(shè)計，并且利用 Quartus II 9.0 軟件進行時序仿真，并下載到GW48系列EDA實驗開發(fā)系統(tǒng)箱進行硬件驗證，用以實現(xiàn)洗衣機控制系統(tǒng)的洗滌模式選擇，洗滌時間控制，開蓋等中斷操作功能。

關(guān)鍵詞：EDA；洗衣機控制器；Quartus II 9.0；VHDL

洗衣機是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷囊环N家電，已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的家用電器。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用也十分廣泛。但是傳統(tǒng)的基于繼電器的控制，已經(jīng)不能滿足人們對洗衣機的自動化程度的要求了。洗衣機需要更好地滿足人們的需求，必須借助于自動化技術(shù)的發(fā)展越來越多的人投身于研究洗衣機，探索各種新的技術(shù)。

一、概述

EDA這個以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷樵O(shè)計載體，以硬件描述語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達方式，以計算機、大規(guī)模可編程邏輯器件的可開發(fā)軟件及實驗開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計工具，通過有關(guān)的開發(fā)軟件，自動完成用軟件的方式設(shè)計的電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化、邏輯布局布線、邏輯仿真，直至完成對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作，最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉尚酒囊婚T新技術(shù)在現(xiàn)代生活中也越發(fā)的重要。

二、研究內(nèi)容

本設(shè)計實現(xiàn)了對洗衣機整個過程的控制，主要研究內(nèi)容如下：（1）上電復(fù)位后的初始化，初始化的洗滌模式是強洗模式，定時間為36分鐘；（2）啟/?？刂?，每按一次啟/停鍵，狀態(tài)轉(zhuǎn)換一次；（3）控制器正/反向輸出信號，工作控制過程如圖1所示；（4）洗滌定時精確度0.1，選擇的洗衣模式同，正反轉(zhuǎn)時間和停止時間不同；（5）洗衣機定時和模式選擇，詳細轉(zhuǎn)換順序在狀態(tài)機設(shè)計這章介紹。此洗衣機控制器共有9種工作狀態(tài)。當(dāng)打開電源，將產(chǎn)生一個復(fù)位脈沖，使系統(tǒng)設(shè)置進入初始狀態(tài)，即標準洗滌模式和定時洗28分鐘，此時洗衣機處于暫停模式。當(dāng)啟動啟/停（start）鍵，洗衣機控制器開始工作，如果未改變洗滌模式和定時模式的話，控制器仍處于默認狀態(tài)，如果想要改變洗滌模式或定時模式，可分別通過按鍵COUNT-N（上升沿有效），COUNT-N（上升沿有效）改變，每按一次狀態(tài)改變一次，COUNT-N 改變的順序是：36分鐘>28分鐘>20分鐘，COUNT-N改變的順序是：強洗>標準>弱洗。當(dāng)按下強開蓋鍵COOK（高電平有效），不管此時出于何種洗滌模式，何種定時模式都將暫停，直到COOK鍵再次按下，繼續(xù)之前的洗滌。另外，當(dāng)洗滌時間到，系統(tǒng)又將恢復(fù)初始狀態(tài)，且洗衣機處于暫停狀態(tài)，等待下次洗衣。

三、設(shè)計思路

控制部分使用三個進程來處理，進程一控制狀態(tài)COUNT_N，進程二控制狀態(tài)COUNT_M，進程三START控制開始和暫停。其中COUNT_N：當(dāng)連順出現(xiàn)一個，兩個，三個高電平時分別表示強洗，標準，弱洗三種狀態(tài)的洗衣過程。再者COUNT_M：當(dāng)出現(xiàn)一個，兩個，三個高電平時分別表示洗滌，漂洗與甩干，甩干。其次，信號START控制洗衣機的暫停和重新啟動。

工作部分使用了一個進程來處理，在該進程中主要處理強制開蓋，洗衣的各個狀態(tài)?？刂贫酥?，中間變量SG是工作結(jié)束標志信號，DT是狀態(tài)的中間變量。COOK為強開洗衣機蓋子信號端，DCP輸入狀態(tài)中間信號。LOOK為時間到輸出停機，當(dāng)其輸出為高電平時所有數(shù)據(jù)為0。然后等待下次洗滌始工作，直至再次按下START鍵，又從新開洗衣機正常工作過程。與暫停后的再次啟動不同。ST為時間計數(shù)的中間變量。

四、驗證結(jié)果

初步驗證了9種情況中的強洗漂洗和甩干，強洗甩干，標準漂洗和甩干，標準甩干，弱洗漂洗和甩干，弱洗甩干這9種情況，發(fā)現(xiàn)實驗箱對應(yīng)指示燈常亮且略帶閃爍，與仿真結(jié)果不相符，后經(jīng)發(fā)現(xiàn)，原來是實驗箱所綁定時鐘信號頻率過大，時鐘周期過短，所致，后調(diào)試實驗箱CLOCK0時鐘信號頻率，使其變小，實驗結(jié)果顯示正常，與仿真結(jié)果一致，使用EDA模擬洗衣機控制系統(tǒng)初步功能基本實現(xiàn)。

五、總結(jié)

本設(shè)計成功實現(xiàn)了洗衣機控制系統(tǒng)強洗全過程、標準-甩干、弱洗-漂洗和甩干等9種基礎(chǔ)功能，以及洗衣機中斷重啟和強開蓋等功能，實現(xiàn)了簡易洗衣機控制系統(tǒng)的設(shè)計。在設(shè)計中也遇到過時鐘頻率設(shè)計過快或過慢，導(dǎo)致實驗現(xiàn)象不明顯等相關(guān)問題，經(jīng)過不斷對實驗箱的測試和調(diào)試，最終成功完成了洗衣機控制系統(tǒng)在EDA實驗箱上的模擬操作。本人們可以看出VHDL語言設(shè)計的出現(xiàn)在根本上改變了以往數(shù)字電路的設(shè)計模式，是使電路設(shè)計由硬件設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)檐浖O(shè)計的一次科學(xué)革命，即根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，依次劃分出各功能 模塊，進行VHDL編程，這種自頂向下的模塊化設(shè)計方法大大的減輕電路圖設(shè)計和電路板設(shè)計的工作量和難度，減少硬件的體積，提高可靠性，并有效地增強了該設(shè)計的靈活性。同時，采用硬件描述語言進行設(shè)計時，設(shè)計者將有可能把更多的精力防到邏輯功能的設(shè)計上，大大縮短了電子產(chǎn)品的開發(fā)周期，同時還可以對設(shè)計進行盡可能全面細致的仿真，精確地模擬電路在實際工作情況下的時延，提高了電子系統(tǒng)的可靠性，為設(shè)計的一次性成功提供了重要保證。

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