1、 课程课程设计设计论文论文 课题名称课题名称 微波炉控制器设计 微波炉控制器微波炉控制器设计设计 摘摘 要要 该设计用语言在去 Quartus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 1 一 总体设计 1.1 课题的主要内容及基本要求 要求采用 EDA
2、 技术设计一个微波炉控制器，可完成以下功能： （1）可控制烹调的开关； （2）可设置烹调时间， （假设系统最长的烹调时间为 59 分 59 秒） ； （3）可显示烹调的剩余时间。 1.2 设计思路 现代数字系统设计一般采用自顶向下的方法， 其过程大致可分为三个大的步 骤：系统调研；模块的划分；模块的实现。承接一个数字系统设计的课题后，一 般不要急于动手设计，而应对课题作充分的分析和调研，然后确定初步的方案。 分析：课题的任务、要求、原理和使用条件等。 调研：课题现状并和相同或相近课题进行比较。 现代数字系统设计一般是将其划分为控制器和受控电路两大部分， 控制器由 ASM 图或 MDS 图决定，
3、而受控电路则使用各种通用模块实现。 下面分析微波炉定时器的工作过程及基本要求： 上电后，系统处于复位状态。工作时首先进行烹调时间设置，并使用数码管 显示时间信息，设要求最长的烹调时间为 59 分 59 秒，时间设置完毕后系统自动 回到初始状态；按开始烹调按键进入烹调状态，时间显示数码管按每秒减 1 的倒 计时方式显示剩余烹调时间；烹调结束后，系统回到复位状态。 系统要求分析及初步方案的确定： 根据系统的基本要求，着重应考虑如下问题： （1）计时电路的设计：芯片内部产生和外部提供。本例中由外部时钟电路 以 BCD 码的形式提供。 （2）时间设置出错及工作过程的取消等情况的处理：设置一个复位按键。
4、 （3）数码管状态的检测：设置数码管检测按键，按动该按键后，数码管能 够显示“8888”的信息。 （4）时间显示电路：采用 4 位 7 段显示数码管显示,并由芯片直接驱动。 （5）微波管的驱动：设置一个输出驱动控制烹调状态的继电器即可。 1.3 设计方案 微波炉控制器系统可由以下三个电路模块组成：状态控制电路，其功能是控 制微波炉工作过程中的状态转换，并发出相关控制信号；数据装载电路，其功能 是根据控制信号选择定时时间，测试数据或计时完成信息的载入；计时器电路， 其功能是对时钟进行减法计数，提供烹调完成时的状态信号。 2 微波炉控制器的系统框图如图 1 所示。其中，CLK 为时钟输入信号，时钟
5、上 升沿敏感；RESET 为复位信号，高电平有效时系统复位清零；TEST 为数码显示管 测试信号，高电平有效系统显示 8888；SET_T 高电平有效时允许设置烹饪时间； KEY 为定时时间输入信号， 用于设置烹饪时间的长短， 其高到低分别表示时间分、 秒的十位、 个位； START 为烹调开始信号， 高电平有效时开始烹调； 输出信号 COOK 指示微波炉状态，高电平时表示烹调进行时；SEC0 、SEC1、MIN0、MIN1 分别表 示秒个位、秒十位、分个位、分十位。 图 1 微波炉控制器系统框图 微波炉控制器的工作流程图如图 2 所示。 时间输入 时钟输入 复位输入 时间设置 输入 开始按键
6、 数码管测 试输入 分秒 信号 输 出 驱动烹调输出 显示设置时间和 烹饪时间信号 3 首先，对系统进行复位清零，使其各电路模块均处于初始状态；当烹饪时间 设置信号 SET_T 有效时，读入时间信号 KEY30的取值，此时系统显示设置的 时间信息，再按下 SET_T 确定设置时间完成。按下开始键 START,系统进入烹调 状态，COOK 信号变为高电平，时钟计数器开始减法计数，MIN1、MIN0、SEC1、 SEC0 显示剩余烹调时间。烹调结束，系统恢复初始状态。 当系统处于复位清零状态时，按下显像管测试按钮 TEST，将对显像管是否 正常工作进行测试，正常工作时，显像管输出全 1。 接通电源 初始状态 时间设置 显示 8 个 1 烹调 完成 SET_T TEST? START? 时间到？ N Y N Y N Y N Y 图 2 工作流程图 4 二 模块分析 2.1 状态控制电路模块 状态控制器的功能根据输入信号和自身当时所处的状态完成状态的转换和 输出相应的控制信号，其模块框图如图 3 所示。其中，输出信号 LD
