fpga《基于vhdl微波炉课程设计》说明书.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 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,,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。
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。
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,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