VHDL微波炉控制器课程设计-- 数字微波炉控制器

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1、 本科生课程设计 题 目： 数字微波炉控制器 课 程： 数字电路课程设计 专 业： 电子信息工程 目录目录 一、绪论 3 二、 关键技术简介. 3 2.1 FPGA 简介 3 2.2 VHDL 语言概述 3 2.3 ALTIUM DESIGNER 简介. 4 三、微波炉定时控制器的设计方案分析 5 3.1 系统设计的要求 5 3.2 系统总体功能描述 5 3.3 各模块的功能实现 6 3.3.1 输入模块. 6 3.3.2 状态控制模块. 6 3.3.3 显示模块. 6 四、系统详细设计 8 4.1 控制模块. 8 4.1.1 状态转换控制 . 8 4.1.2 数据装载 10 4.1.3 烹饪

2、计时 11 4.1.4 控制模块的实现 12 五、系统仿真. 12 5.1 状态控制器仿真 12 5.2 数据装载器的仿真 . 13 5.3 烹饪计时器的仿真 . 14 六、 结论 15 一、绪论一、绪论 随着人民生活水平的提高， 微波炉开始进人越来越多的家庭， 它给人们的生活 带 来了极大的方便。微波炉由 2450MHz 的超高频来加热食物。它省时、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它的重要性能指标。 目前大部分微波炉控制器采用单片机进行设计，电路比较复杂，性能不够灵活。 本文采用先进的 EDA 技术，利用 ALTIUM DESIGNER 工作平台和 VHDL 设

3、计语言， 设计了一种新型的微波炉控制器系统。该系统具有系统复位、时间设定、烹饪计 时等功能，在 FPGA 上实现。 二、二、关键技术简介关键技术简介 2.1 FPGA 简介 FPGA（FieldProgrammable GateArray） ，即现场可编程门阵列，它是在 PAL、 GAL、CPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成 电路 （ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足， 又克服了 原有可编程器件门电路数有限的缺点。 目前以硬件描述语言（Verilog 或 VHDL）所完成的电路设计，可以经过简 单的综合与布局，快速的烧录至 FPGA 上

4、进行测试，是现代 IC 设计验证的技术 主流。这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路（比如 AND、OR、 XOR、 NOT）或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。在大多数的 FPGA 里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器（Flipflop）或 者其他更加完整的 记忆块。 系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把 FPGA 内部的逻辑块连接起 来，就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。一个出厂后的成品 FPGA 的逻 辑块和连 接可以按照设计者而改变，所以 FPGA 可以完成所需要的逻辑功能。 FPGA 一般来说比 ASIC（专用集成芯片）的速度要慢，无法完成

5、复杂的设计， 而且消耗更多的电能。但是他们也有很多的优点比如可以快速成品，可以被修改 来改正程序中的错误和更便宜的造价。 厂商也可能会提供便宜的但是编辑能力差 的 FPGA。因为这些芯片有比较差的可编辑能力，所以这些设计的开发是在普通 的 FPGA 上完成的，然后将设计转移到一个类似于 ASIC 的芯片上。 2.2 VHDL 语言概述 VHDL 的英文全名是 Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language，诞生于 1982 年。1987 年底，VHDL 被 IEEE 和美国国 防部确认为标准 硬件描述语言。 VH

6、DL 主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具 有硬件特征的语句外，VHDL 的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的 计算机 高级语言。VHDL 的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可 以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可视部分,及端口) 和内部（或称不可视部分） ，既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个 设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调 用这个实体。 这种将设计实 体分成内外部分的概念是 VHDL 系统设计的基本点。 VHDL 语言能够成为标准化的硬件描述语言并获得广泛应用，它自身必然具 有 很多其他硬件描述语言所不具备的优点。归纳起来，VHDL 语言主要具有以下 优点： (1)VHDL 语言功能强大， 设计方式多样 VHDL 语言具有强大的语言结构, 只 需采用简单明确的 VHDL 语言程序就可以 述十分复杂的硬件电路。同时, 它还 具有多层次的电路设计描述功能。此外，VHDL 语 言能够同时支持同步电路、异 步电路和随机电路的设计实现，这是其他硬件描述语言 所不能