基于fpga的洗衣机控制器的设计

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1、湖為丈理学晚课程设计板去课程名称t负动化专威錁程设计专威班级：负动化2班学生姓名:石拓指导教师：彭琛完成肘问：板告成绩:pGA的洗衣机控制器的设计基于FPGA的洗衣机控制器设计，主要通过使用VerilogHDL语言，在Quartus2上完成电路设计以及程序开发模拟。实现以洗衣机控制器为核心，加上必要的外围电路，能够对洗衣机工作状态0由控制。全部程序由控制器模块，分频模块，按键去抖模块，显示译码模块组成，顶层模块使用原理阁实现，底层由VerilogHDL语句实现。核心控制器FPGA根据控制端口的信号输入，向洗衣机发出正传，反转，待机信号，并通过数码管和LED灯显示当

2、前的工作状态以及工作吋间。该洗衣机控制电路吋以方便快捷的实现对洗衣机的控制和状态的显示功能，同吋具宥紧急暂停待机功能，保证控制的可靠性，以及洗涤循环次数报警功能，提高任务精度。目录—、系统设计11、设计要求12、总体设计方案11.设计思路12.系统组成1二、单元硬件电路设计21、按键模块22、显示模块23、中心控制模块2三、软件设计21、控制模块程序设计22、显示译码程序设计33、按键去抖程序设计44、分频模块程序设计4系统仿真测试41、控制模块仿真42、显示译码模块仿真63、分频模块仿真74、按键去抖模块仿真7五、心得体会8六、参考文献9七、附录10附录一：电路

3、使用说明10附录二：电路原理图10附录三：程序代码111.控制器模块程序112.显示译码模块程序143.按键去抖模块程序154.分频模块程序16一、系统设计1、设计要求1.洗衣机的状态为待机5s—正转60s—待机5s-＞反转60s-,并用3个LED灯和7段显示器分别表示其工作状态和显示相应工作状态下的时间。2.可自行设定洗衣机的循环次数，这里设置最大的循环次数为15次。3.具有紧急情况的处理功能。当发生紧急情况吋，立即转入待机状态，紧急情况解除后，继续执行后续步骤；4.洗衣机设定循环次数递减到零时立即报警，以表示洗衣机设定的循环次数已经结束。2、总体设计方案1、设

4、计思路题目要求设计一个洗衣机控制电路，实现对洗衣机工作状态的控制。1.屮心控制模块基木实现要求功能，包括计吋、LED输出、电机正反转信号输出、洗涤循环置数设置。2.分频模块实现从高频向低频转换，供中心控制模块使用3.按键去抖模块，实现对按键的去抖功能。4.数码敁示电路，将10进制时问通过数码管显示岀来。2、系统组成洗衣机控制电路主要由中心控制模块、按键模块，显示模块，时钟分频模块，四部分组成组成。系统结构框阁二、单元硬件电路设计1、按键模块设有1个按键：add;1个拨码开关start。add用于初始状态下设置循环次数，没按一次循环次数加一，start用于启动和停止

5、洗衣机。2、显示模块设有3个LED灯，两个数码管，一个蜂鸣器。LH)灯用来表示当前状态，数码管用來表示当前状态所剩余吋间。蜂鸣器用来表示洗衣是否完成，洗衣完成吋蜂鸣器发出声咅。3、中心控制模块屮心控制模块是以一片altera公司的Cyclone2系列FPGA力主体，配仓一些外围电路实现的。Cyclone2系列FPGA采用全铜层、低K值、1.2伏SRAM工艺设计，裸片尺T被尽町能最小的优化。采用300毫米晶岡，以TSMC成功的90nm工艺技术为基础，CycloneII器件提供了4,608到68,416个逻辑单元(LE),并具有一整套最佳的功能，乜拈嵌入式18比特x

6、l8比特乘法器、专用外部存储器接U电路、4kbit嵌入式存储器块、锁相环(PLL)和高速差分I/O能力。三、软件设计采用Quartus2作为开发工具对可编程逻辑器件FPGA的编程，底M由VcrilogHDL语句实现，顶层使用原理阁实现。软件设计由控制模块，分频模块，按键去抖模块，.显示译码模块四部分组成，由于输入时钟为100HZ,因此使用分频模块输出1HZ的方波，给控制模块提供每Is自加1的信号，控制模块输出的计数吋间输入给数码管显示译码模块，通过译码模块定吋器的值可以在数码管上显示，控制模块由此lhz的方波信号可以控制洗衣机的正转、反转、待机和报警工作方式。按键

7、消抖模块的作用是为了消除按键抖动血设立的。1、控制模块程序设计控制模块采用冇限状态机实现对洗衣机工作状态的控制。状态转换示意图t=60st=5ssO:待机状态si:正转状态s2:待机状态s3:反转状态件流程2、显示译码程序设计数码管显示译码模块主要功能是把定吋器送来的值译码并通过数码管显示出来。fpga的VerilogHDL硬件语言是并行的这宥别于软件的描述语言扫描方式。3、按键去抖程序设计在进行独立按键或者矩阵式按键的设计的吋候，我们在按下键盘的吋候其实并不只是按下去而是冇一个抖动的过程，就连松手的过程也冇抖动，然而这个抖动通常被人们所忽略，从而导致输入数据的错

8、误和乱码，