EDA课程设计基于VHDL微波炉课程设计韦燕霞

广西工学院 课程设计论文 课题名称 微波炉控制器的FPGA实现 系 别 理学院 专 业 电子信息科学与技术 班 级 学 号 姓 名 指导教师 韦艳霞 2023 年 9 月 14 日 目 录 第一章 绪 论1 第一节 课题背景介绍1 第二章 电子设计自动化概述2 第一节 VHDL简介2 第三章 总体设计5 第一节 课题的重要内容及基本规定5 第二节 设计思绪5 第三节 设计方案6 第四章 模块分析8 第一节 状态控制电路模块9 第二节 数据装载电路模块10 第三节 计时器模块11 第五章 程序设计及仿真12 第一节 程序简要说明12 第二节 仿真时序图13 第六章 硬件调试13 总 结16 致 谢17 参考文献18 附录一 原理图19 附录二 源程序20 摘 要 该设计用ＶＨＤＬ语言在ＭＡＸ＋ＰＬＵＳⅡ软件平台上通过编译、模拟仿真，完毕了微波炉控制功能，实现了微波炉的测试、时间设立、烹调计时、完毕提醒等设计，并对时钟分频作了一定的探讨。此设计采用了现场可编程逻辑器件ＦＰＧＡ的 ＡＳＩＣ设计，由控制模块、装载模块、计时模块和显示模块四大模块组成，并且它可以将所有器件集成在一块芯片上，体积大大减小，且外围电路很简朴，易于实现。 关键词：ＦＰＧＡ；ＶＨＤＬ；微波炉控制器；仿真 Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｏｖｅｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＦＰＧＡ Ａｂｓｔｒａｃｔ ＶＨＤＬ ｌａｎｇｕａｇｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ＭＡＸ＋ＰＬＵＳ Ｉ／ｓｏｆｔｗａｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｏｍｐｉｌｅｒ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔ Ｏｆ ａ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｏｖｅｎ ｔｅｓｔｉｎｇ，ｔｉｍｅ ｓｅｔｔｉｎｇｓ，ｃｏｏｋｉｎｇ ｔｉｍｅ，ｔｉｐｓ，ｅｔｃ．ｔＯ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｏｖｅｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｖｉｄｅ ｔｈｅ ｌｉｎｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍａｄｅ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｓｔｕｄｙ．Ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｏｖｅｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ＵＳｅＳ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅ ＦＰＧＡ－ＡＳＩＣ ｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｉｓ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｏｖｅｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ， ｌｏａｄｉｎｇ，ｔｉｍｉｎｇ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｙ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｕｒ ｇｒｅａｔｅｓｔ ｍｏｌｄｓ ｐｉｅｃｅ．Ａｎｄ ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｉｎｔｏ ａｌｌ ｄｅｖｉｃｅｓ ｏｎ ａ ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ， ｇｒｅａｔｌｙ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｖｏｌｕｍｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｓ ｖｅｒｙ ｓｉｍｐｌｅ，ｅａｓｙ ｔＯ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＦＰＧＡ；ＶＨＤＬ；ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｏｖｅｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 第一章 绪 论 第一节 课题背景介绍 一、产品背景介绍 Percy L.Spencer 在1946年构想出微波炉的概念，在1950年取得专利。微波炉的运作机制为微波在水中能产生摩擦热的原理。初期微波炉尺码庞大，重量超过300公斤和高度超过1.5米，所以重要在大型餐厅和食物市场使用。第一部家用微波炉是在1965年由Raytheon集团生产。 二、国内产品发展现状 现在，中国已成为全球最大的微波炉生产基地，据估计，中国微波炉年产量已达2023万台左右，从2023年中国市场的需求量来看，约在700万台左右。中国微波炉市场通过前几年的洗牌，已由前几年的300多家减少至目前的100多家，其中在市场上可记录的仅30多家。 洋品牌在初期的微波炉市场份额，几乎占据了绝大部分的市场。但初期由于微波炉市场属于导入期，价格高，消费者接受的少，自1996年以后，惠而浦、松下等大部分都退出了中国市场，重要以出口为主。1998年后，外资品牌中以韩国品牌LG、三星表现较为突出，逐渐跨入第2、第3名，微波炉第一品牌为格兰仕。2023年，美的介入，迅速崛起成为行业第三，三星也逐渐退出市场。 通过60年的发展，微波炉已经成为人们日用生活中的必不可少的厨房电器，大大减少了家庭妇女的工作量和工作强度。据记录，微波炉目前在日本、美国、西欧等发达国家地区的普及率高达98%，在中国城乡的普及率也已近90%。这个数字甚至超过了彩电和洗衣机的普及限度。 三、产品发展趋势 随着人们生活水平的提高和信息化的发展，家用电器层出不穷，各种功能也越来越完善，其中微波炉是现代家庭的必备产品，它的质量和性能的高低,将会极大的影响人们的生活水平和质量。为此，设计一个高质量的微波炉控制系统是非常有必要的。 微波炉开始进入越来越多的家庭，他给人们的生活带来了极大的方便。微波炉由2450MHz的超高频来加热食物。他省时、省电、方便和卫生，作为现代的烹饪工具，微波炉的控制器体现着他的重要性能指标。目前大部分微波炉控制器采用单片机进行设计，带南路比较复杂性能不够灵活。本文采用先进的EDA技术，运用QuartusII工作平台和VHDL设计语言，设计了一种新型的微波炉控制器芯片，该芯片具有系统复位、时间设定和烹饪计时的功能，用一片FPGA芯片实现，所以能设计出一款方便安全操作的微波炉是非常有必要的。 第二章 电子设计自动化概述 第一节 VHDL简介 随着VLSI、EDA（ Electronic Design Automation ）工具的迅速发展，用户系统的设计从单纯的ASIC（Application Specific Integrated Circuit）设计向着系统单片化SOC（System On a Chip）设计的方向发展。同时网络技术的发展，共享IP知识产权的开放式系统设计成为新模式，芯片工艺物理设计与系统设计相分离，使用户系统设计人员可直接从事芯片设计。多种技术的融合，系统的功能复合化限度越来越高；对系统设计方法学和工具的规定更高；系统设计日趋软件硬化、硬件软化，并使