FPGA《基于VHDL微波炉课程设计》.doc

微波炉控制器的FPGA实现 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 课题的主要内容及基本要求 5 第二节 设计思路 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，完成了微波炉控制功能，实现了微波炉的测试、时间设置、烹调计时、完成提示等设计，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，而且它可以将所有器件集成在一块芯片上，体积大大减小，且外围电路很简单，易于实现。　 关键词：ＦＰＧＡ；ＶＨＤＬ；微波炉控制器；仿真 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。早期微波炉尺码庞大，重量超过300公斤和高度超过1.5米，所以主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。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2000万台左右，从2001年中国市场的需求量来看，约在700万台左右。中国微波炉市场经过前几年的洗牌，已由前几年的300多家减少至目前的100多家，其中在市场上可统计的仅30多家。洋品牌在早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，主要以出口为主。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。2000年，美的介入，迅速崛起成为行业第三，三星也逐渐退出市场。经过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，大大降低了家庭妇女的工作量和工作强度。据统计，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%，在中国城镇的普及率也已近90%。这个数字甚至超过了彩电和洗衣机的普及程度。产品发展趋势 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，利用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，系统的功能复合化程度越来越高；对系统设计方法学和工具的要求更高；系统设计日趋软件硬化、硬件软化，并使两者得到了有机的融合，形成了更为强大的ESDA（ Electronic System Design Automation ）。VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）标准的硬件描述语言，是现代电子系统设计的首选硬件设计计算机语言。本篇介绍VHDL的语法基础、用VHDL进行系统设计基本方法、以及VHDL的设计实例等。 从宏