基于Verilog的洗衣机控制电路设计

赵根 陈正楠 叶琳琳 兰兴宇 孙静 马彧

摘要：为了实现洗衣机的控制功能，应用FPGA技术，以Verilog语言为基础，包含控制器，计时器，状态显示，控制对象，报警电路等模块，实现电路的设计，经验证，功能良好。

关键词：Verilog；FPGA；洗衣机电路系统

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2019）09-0225-02

洗衣机电路系统是通过对洗衣机运行时间，循环次数的设定，可根据人们的需要，实现全自动洗衣功能，洗衣过程中发生突发情况可以报警示意，洗衣结束后发 出提示音提醒，方便人们的日常生活，为人们带来生活中的便利。

1 原理

Verilog HDL是一种硬件描述的语言（采用文本形式描述数字系统的硬件结构和行为语言），用它可以表示（逻辑表达式、逻辑电路图、示数字逻辑系统）。程序主要包括计数器8421BCD码显示模块，控制器模块，受控器模块。控制器通过端口的输入，向洗衣机发出正转，反转，待机指令，并通过数码管和LED显示控制时间。

2 总体设计

3 详细设计

3.1 设计要求

（1）控制功能

1）洗衣机的工作状态：待机5秒，正转60秒，待机5秒，反转60秒，并用3个LED和7段显示器分别表示洗衣机工作状态和显示相应工作状态下时间。

2）使用者可自行设定循环次数，当前设定最大循环次数为15次。

3）具有紧急情况处理功能，如果发生紧急情况，会立即待机，等待紧急解除后，继续执行下一步骤。

4）设定循環次数到零时即刻报警，表示设定次数已完成，在顶层电路定义各输入及输出变量。

（2）在Qaurtus∏建立计数器电路的顶层电路文件并完成编译或仿真。

（3）信号说明，输入信号：时钟CLK，直接清零RD，暂停/连续EN，洗衣机的循环次数I3I2I1I0；

输出信号：三个工作状态S，R，L，一个工作过程周期T（T4），8421BCD码num[7..0]，报警信号。

3.2 设计原理

该系统主要包括控制对象，控制器，计时及报警电路，状态显4产生器，状态计数器，数据选择器和状态译码器，它能自动发出为顺序循环控制信号（S，R，L），并同时完成该状态下的计时功能。而且能自动发出顺序循环控制信号（S，R，L），并同时完成该状态下计时功能。除此之外，还向控制对象提供一个工作过程的周期信号（T），作循环次数累计。控制对象由一个四位二进制计数器和一个四位数值比较器构成，它对T计数与此同时与人工输入的预置循环数比较，随时将反映受控器自身状态信号反馈给控制器，实现系统控制功能。

3.3 程序流程

3.4 框图顶层

4 仿真效果图

1）执行设定次数为2的波形图，测试符合要求。

2）加入暂停信号后的波形图，从整体上看暂停为有效。

3）加入RD信号的波形图，根据仿真，为有效复位，复位后报警成功。

5 验证（表格）如表

6 总结

通过这次课程，我们系统地学习了FPGA课程，以VHDL和Verilog语言表达设计意图，以硬件为载体，学到了将硬件设计软件化的过程，关于脉冲与数字电路有了一些理解，例如时钟CLK电路，直接清零RD电路等。

参考文献：

[1] 邹道胜，朱如琪，陈赜.CPLD/FPGA与ASIC设计实践教程[M].2版.北京：科学出版社，2010.

[2] 张志刚.2007FPGA与SOPC设计教程[M].西安：西安电子科技大学出版社，2007.

【通联编辑：唐一东】