洗衣机洗涤控制电路设计

洗衣机洗涤控制电路设计

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专业：集成电路工程

2010年11月17日

洗衣机洗涤控制电路设计

一、洗衣机洗涤控制电路的性能要求

1．强洗、标准、轻柔三种洗涤模式

强洗周期水流控制：正向电机接通5秒后，停2秒；再反向电机接通5秒，停2秒；然后又正向电机接通5秒。如此循环控制电机，直到洗涤定时结束。

标准洗周期水流控制：其过程与强洗周期水流控制相同，不同的是正向接通时间为3.5秒，停止时间为1.5秒，反向接通时间为3.5秒。

轻柔洗周期水流控制：正向接通时间为2.5秒，停止时间为1.5秒，反向接通时间为2.5秒。

2．三种洗涤定时

洗衣机洗涤定时可有三种选择：5分钟、10分钟、15分钟。

3．上电复位后的初始设定

初始设定为标准模式，定时时间为15分钟。如需修改可按模式选择按键和定时选择按键。每按一次按键转换一次，可多次进行循环选择。当某一次洗涤过程结束后，自动返回初始状态，等待下一次洗涤过程开始。

4．启/停控制

洗涤过程由启/停键控制。每按一次启/停键，状态转换一次。

5．洗涤定时精度

洗涤定时误差要求不大于0.1秒。

为简化设计洗衣机洗涤控制电路，只要求输出正向和反向的电机控制信号。

二、洗衣机洗涤控制电路的结构

根据上述对洗衣机洗涤控制电路的性能要求，可以画出如图1所示的结构框图。

该控制器由四大部分组成：主分频器、主控制器、洗涤定时器和水流控制器。

图1 洗衣机洗涤控制电路的结构框图

1．主分频器

主分频器用来产生1秒和0.1秒的时钟供主控制器使用。因DE2开发板上只有27MHz和50MHz时钟，故本设计为简单起见采用开发板自带的50MHz晶振，50000000分频后得到1HZ的时钟和5000000分频后得到10Hz的时钟。

图2 主分频器的结构

2．主控制器

主控制器的输入信号和输出信号如图1所示，分别叙述如下。

(1) 输入信号:

reset：上电复位；

start_stop：启/停按键输入；

mode_sel：洗涤模式选择按键输入；

系统时钟输入(sysclk)：50MHz主时钟；

time_sel：洗涤定时选择按键输入；

timer_down：定时到输入。

(2) 输出信号：

s5min_out：5分钟定时控制；

s10min_out：10分钟定时控制；

s15min_out：15分钟定时控制；

start_out：启/停控制；

qiang_out：强水流控制；

biao_out：标准水流控制；

qing_out：轻柔水流控制。

3．洗涤定时器

洗涤定时器的功能是根据主控制器送来的有关控制信号，实现5分钟、10分钟和15分钟的洗涤时间控制。其输入和输出信号分别如下。

(1) 输入信号：

s5min_in s10min_in

s15min_in start_in

zanting sysclk(clk_01)

(2) 输出信号：

jieshu ：定时结束；

timer_on_out：定时有效；

timer_down_out：定时到；

hex7，hex6，hex5，hex4，hex3，hex2，hex1，hex0 ：倒计时数码管显示。

4．水流控制器

水流控制器根据主控制器输出的强、标准、轻柔控制信号产生不同的水流控制周期，去控制洗衣机电机的工作，其输入和输出信号分别如下。

(1) 输入信号：

qing_in biao_in

qiang_in sysclk(clk_02)

timer_down timer_on

(2) 输出信号：

3个led灯显示电机的正转、停止和反转。

三、洗衣机洗涤控制电路的描述

1．主控制器算法状态机图描述

根据主控制器的工作要求，洗衣机洗涤时的工作状态共有以下9种：

标准——15分钟

标准——10分钟 标准——5分钟 轻柔——15分钟

轻柔——10分钟 轻柔——5分钟

强洗——15分钟

强洗——10分钟 强洗——5分钟

1）模式选择控制状态机图：

（b ）

图3 主控制器算法状态机图

(a) 模式选择控制状态机图；(b) 定时选择控制状态机图

复位后进入标准洗涤模式，并输出set_biao 标准模式状态信号。接着判断定时结束timer_down 是否有效。如果有效，则表明洗涤结束，set_biao 置“0”s_15 min/set_15 min

timer_down

是否有效？

Y set_15 min←0

timer_sel

N

N

s_10 min/set_10 min

timer_down

是否有效？

Y timer_sel

是否有效？

N

N Y

set_10 min←0

s_5 min/set_5 min

timer_down

是否有效？

Y timer_sel

是否有效？

N

N Y

set_5 min←0

Y

回到标准模式状态；如果无效，则判别模式选择按键是否按下。如果未按下，则仍处于标准状态；如果已按下，则进入轻柔状态。通过类同的操作和判别，该状态机图可在标准、轻柔、强洗三种模式下循环选择和工作，并送出相应的状态信号。

2) 定时选择控制状态机图

定时选择控制状态机图如图3(b)所示。其结构与模式选择控制状态机图一致，所不同的仅仅是状态名、状态输出信号及引起状态转换的按键信号。图中的3个状态分别为

s_5 min、s_10 min、s_15 min。3个状态输出信号分别为set_5min、set_10min、set_15min。按键输入信号为timer_sel。

3) 启/停控制算法状态机图描述

主控制器还要产生启/停控制信号，启/停控制算法状态机图如图4所示。

图4 启停/控制算法状态机图

上图中只有2种状态：停止状态和启动状态。系统复位时进入停止状态s_stop，当start_stop按键按下时，则状态转移至启动状态s_start，并送出启动控制信号start (start='1')。再按一下start_stop键，状态又能回停止状态，start 控制信号置“0”，暂停洗涤工作。再按一次start_stop按键，系统又回到启动状态。这样，根据需要可人为地暂停或启动洗衣机工作。