一种基于VHDL的自动洗衣机设计外文翻译资料

一种基于VHDL的自动洗衣机设计

摘要

正如数字系统所描述的那样，语言vhdl在电路设计中得到了广泛的应用。其自身的优点是能够用软件语言描述硬件特性，使其具有良好的可读性、可移植性等。其优点不仅缩短了硬件开发周期，而且大大降低了开发成本。本文详细介绍了VHDL的特点和应用，并以自动洗衣机为例说明了HDL的实用性。仿真结果表明，该方法是可行和有效的。

关键词：

硬件描述语言；自动洗衣机；硬件描述语言设计器系列；现场可编程门阵列（FPGA）

1引言

近年来，随着科学技术的发展，电子系统的设计也发生了革命性的变化，与电子系统相关的一类新的开发工具正在迅速传播。硬件描述语言（HDL）是描述数字电路的一种方法。数字电路的某一功能通常由一个或多个文件组成。HDL根据一定的规则（或语法）对文档进行编译后的描述，并利用电子系统设计自动化（EDA）工具进行综合，才能转化为实用的电路。近年来，随着EDA的迅速发展和逻辑器件的大规模可编程，硬件描述语言可以对任何电子元件的特性进行分层描述和仿真，使电路设计人员和开发人员能够自由地描述电路的特性，从而在芯片设计者和生产商之间搭建起通信和数据交换的桥梁。

VHDL语言简介

更好的衣服需要更好的洗涤，这导致了洗涤工具的发明，第一台洗衣机是一把底部有四个爪子的扫帚，用来在浴缸或水桶周围移动衣服。在现代，基于微控制器的全自动洗衣机已经取得了长足的进步，洗衣机正逐渐成为印度家庭中普遍存在的一种生活用品。如今市场上充斥着许多洗衣机类型，每一款都有着不同的特色。洗衣机是用来洗衣服和床单等衣物的机器。这个词主要应用于使用水的机器，而不是干洗（使用替代清洗液，由专业企业执行）或超声波清洗机。洗涤过程包括浸泡、浸泡、摩擦或在通常伴随着洗涤剂或漂白剂的水中擦洗，其中最简单的机器可能只是在打开时在水中搅动衣服，而自动洗衣机在一个循环中填充、清空、清洗、旋转和加热。洗衣机按功能分为两类：

半自动：在半自动机器中，控制不是完全自动的，需要人工干预。由于洗衣机和烘干机是分开的，装载和卸载的任务需要额外的几次。在没有自来水的情况下，最好使用半自动洗衣机。

全自动：全自动洗衣机可以是正面或顶部装载，不需要人工干预就可以放下衣服，打开洗衣机，等待洗衣机完成洗涤和烘干。全自动机器需要由水龙头提供专用自来水。整个过程是在一个桶中进行的。洗衣机的主要功能与现在几乎完全相同，但衣物的清洗将使用除水以外的其他液体。这几乎完全消除了对水的需求。将衣物放入浴盆中，加入水和清洁剂，按要求编制洗涤周期。洗衣机进行清洗、上升和干燥，完成所有任务后发出响声通知。

2洗衣机分类

洗衣机的进一步分类是根据衣物是如何送入洗衣机的。在此基础上，机器分为两种类型：顶装和前装。

顶装机：顶部装载机使用两个带搅拌器的垂直滚筒，当衣物来回移动时，将衣物从中心向下拉，然后中间把衣物推到篮外。这个动作会重复一段确定的时间。内桶可以移动，并穿孔，以便水可以流出；外桶盛水。顶部装载机比前部装载机使用更多的水。即使在停电的情况下，顶部装载机也可以轻松地脱下衣服，而不必弯曲。这些机器结构紧凑，需要用普通的洗涤剂清洗，即使洗涤周期已经开始，也可以添加衣物。滚筒越大，装卸就越方便。

前装机：与传统洗衣机相比，前置洗衣机需要更少的水和能源。所有前装载机都使用翻滚清洗动作来清洗衣物。前装载机通常更贵，但是它顶部装载机消耗更少的水和干衣服，从而降低了能源消耗。前装载机不能在清洗循环中途打开。它使用的洗涤剂产生较少的泡沫，如果电源故障，门不能打开。本文的目的是展示洗衣机专用集成电路的发展。利用洗衣机的逻辑流程图对软件代码进行了验证，仿真结果与全自动洗衣机工作的逻辑流程不符。

2.1自动洗衣机原理

全自动洗衣机的内斗有许多小孔，通过这些小孔，内斗和外斗之间是相通的，电磁阀控制水的泵入和泵出。当水进入控制系统时，电磁阀打开，从而使水进入外筒。在排水过程中，控制系统使排水电磁阀打开，使外筒排水。当脱水时，控制系统将关闭阀门，打开清洗电机，驱动内部的水缸干燥。高、中、低水位控制开关用于检测高、中、低水位。启动按钮启动洗衣机；停止按钮用于手动停止水、排水、脱水和报警。

2.2自动洗衣机工作

如前所述，洗衣机有两种类型，即顶部装载机和前部装载机。无论是用哪种机器，它都装满了衣服或其他亚麻布，加入一些清洁剂，然后启动。它们直接连接水管，水管将水引入滚筒并与清洁剂混合。然后，通过肥皂水搅动衣服，清除污垢和土壤。机器进入一个旋转循环，把所有的水从衣服里抽出来。再一次，水充满浴缸，冲洗掉剩下的肥皂。同样，高速旋转时，它会将水旋转分离出来，使衣服保持干燥。洗衣机的功能框图如下图所示：

图1洗衣机功能框图

3清洗技术

洗衣机使用两种洗涤技术。其中一种技术广泛应用于顶装式洗衣机，另一种技术用于前装式洗衣机或全自动洗衣机。这些技术解释如下：

搅拌器清洗技术：在这种技术中，在洗衣机的中心使用带鳍的杆。搅拌器的摩擦动作把灰尘从衣服上挤出，但它限制了空间，衣服容易被缠住。这项技术用于顶装式洗衣机。垂直轴垫圈的旋压要求要小得很多，因此这部分控制相对简单。然而，搅拌阶段的要求实现起来却更复杂。

滚洗技术：这种技术用于前装洗衣机。这种机器装有钢鼓，这个鼓沿着水平轴旋转，由于离心作用，桶内的衣物与金属表面摩擦。这项技术的清洁效果很好，但有损坏柔软织物的风险。在翻滚过程中，电机以低转速顺时针和逆时针运行，扭矩要求非常高。在旋转过程中，电机始终处于磁场弱化状态，因此电机的工作始终远离其额定速度。

3.1清洗模块

(1)要开始清洗过程，需要检查水是否可以从机器的供水系统中进行清洗，如果供水系统正确地进入机器，那么清洗过程将进一步进行。

(2)确认供水后，继续使用清洁剂，检查清洁剂容器。如果可以使用清洁剂进行清洗，则该过程将继续。如果由于某种原因，清洁剂不在清洁剂容器中，则需要添加清洁剂。

(3)作为该过程的下一部分，在水阀关闭后，在特定的时间内，向桶中注水。这样做是为了防止机器中的水溢出，因为这会导致清洗效率低下和机器部件损坏，同时提供冷热水条件，需要将各自的管道保持在其中任何一个位置，即冷热水阀位置。

(4)机器的滚筒需要旋转才能执行清洗操作。为此，电机启动，然后旋转洗涤桶，并在完成洗涤过程后的特定时间后停止。

(5)一旦清洗过程完成，水就会排出。HIE排水是必要的，因为需要为下一个模块（即冲洗）注入淡水。

3.2漂洗模块

(1)要再次开始冲洗过程，需要检查水是否可用于冲洗，如果供水正确进入机器，则该过程将进一步进行。

(2)洗衣机的门需要被检查确认是否关好。如果门没有关上，会导致机器漏水。如果门已关闭，则进程将进一步移动。

(3)作为工艺的下一个部分，当水在桶中充满特定时间后，水阀关闭。这样做是为了防止机器中的水溢出。

(4)机器的滚筒需要旋转才能执行冲洗操作。为此，电机启动，然后旋转滚筒，并在特定时间后停止。

(5)冲洗过程完成后，水便会排出。排水是必要的，因为需要清除衣服上所有剩余的污垢，这样的过程可以进一步移动到下一个模块，即干燥。

(6)最后需要检查排水管中是否应该没有存水弯。如果发现必须将其作为存水弯或排水管中的堵塞物清除，可能导致机器内部积水。

3.3干燥模块

(1)冲洗完成后，要开始干燥过程，需要检查门是否关闭。如果门没有关上，它会导致机器漏水。如果发现门已关闭，则进程将进一步移动。

(2)机器的滚筒需要旋转以执行干燥操作。为此，电机启动，依次顺时针或逆时针旋转转鼓，同时打开排水阀，使水通过排水管排出，一旦衣服干燥，过程在特定时间后停止。旋转速度越快，洗衣周期结束时烘干衣物，干燥时间越短。因此，高速旋转会缩短洗涤时间。

(3)当水完全从洗衣房排出时，蜂鸣器发出嘟嘟声，表示烘干过程已完成。因此，整个清洗过程已经完成。

(4)最后，当蜂鸣器鸣响时，可将衣服从机器中取出，关闭电源，并烘干。

仿真结果

状态图设计

图2.RTL视图 图3.模拟结果

RTL视图给出了IC管脚的图形视图。右侧的所有针脚都是输出针脚，左侧的所有针脚都是输入针脚。I/O引脚的描述见表

1. IC中有多少个I/O管脚？它可以很容易地从图2中计算出来。
2. 在VHDL代码综合后，绘制相应的测试台，将所有输入的值设置为（0或

1），然后模拟测试台，得到仿真结果。仿真结果给出了设定输入的输出形式（0或1）。当复位信号为on时，所有信号置零，当启动按钮为on时，机器进入充水状态进行清洗。只要清洗过程没有完成，洗衣机就会按照预定的顺序自动执行清洗过程，整个清洗过程完成后，蜂鸣器就会蜂鸣。模拟结果如图3所示。

4结论

本文对全自动洗衣机的集成电路进行了软件设计。考虑到的机器类型是前置洗衣机。本研究的目的是以ASIC取代微控制器，以减少电路板面积及外围设备数目。IC的软件代码已使用VHDL完成。仿真结果证实了代码的预期工作。下一步将是使用步调获得示意图，然后形成集成电路的布局。

基于FPGA的通用周期序列发生器的实现

摘要

本文对基于无限脉冲响应滤波器的通用周期数字信号发生器的不同实现方式进行了数学建模和性能评价。使用的开发工具包是斯巴达3E启动板。利用Xilinx软件环境和VHDL语言，对该发生器进行了描述，并在板上的FPGA芯片上进行了综合和实现。所包含

资料编号：[3386]

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