基于verilog的微波爐控制器的設(shè)計(jì)

基于FPGA的微波爐控制器的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求該實(shí)驗(yàn)主要完成微波爐控制器的設(shè)計(jì)。主要功能有復(fù)位開(kāi)關(guān)、模式選擇、烹調(diào)時(shí)間設(shè)置、LED指示烹調(diào)狀態(tài)及數(shù)碼管顯示烹調(diào)剩余時(shí)間。上電后，系統(tǒng)處于復(fù)位狀態(tài)。工作時(shí)首先進(jìn)行烹調(diào)時(shí)間設(shè)置，并使用數(shù)碼管顯示時(shí)間信息，設(shè)要求最長(zhǎng)的烹調(diào)時(shí)間為59分59秒，時(shí)間設(shè)置完畢后系統(tǒng)處于等待狀態(tài)狀態(tài)；選擇開(kāi)始烹調(diào)模式時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入烹調(diào)狀態(tài)，時(shí)間顯示數(shù)碼管按每秒減1的倒計(jì)時(shí)方式顯示剩余烹調(diào)時(shí)間；烹調(diào)結(jié)束后，系統(tǒng)回到復(fù)位狀態(tài)。二、設(shè)計(jì)方案及流程微波爐控制器系統(tǒng)主要有一下五個(gè)電路模塊組成分頻模塊、模式選擇電路、時(shí)間設(shè)置電路、倒計(jì)時(shí)模塊、顯示模塊。分頻模塊完成系統(tǒng)50MHZ的時(shí)鐘向1HZ的分頻，使計(jì)時(shí)器能夠按照1S的頻率倒計(jì)時(shí)。模式選擇電路，其功能是控制微波爐工作過(guò)程中模式的切換，選擇不同的模式系統(tǒng)計(jì)入不同的工作狀態(tài)。時(shí)間設(shè)置模塊，該模塊主要是可根據(jù)用戶需求輸入烹調(diào)時(shí)間；倒計(jì)時(shí)電路會(huì)根據(jù)用戶所設(shè)置的時(shí)間進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，由數(shù)碼管顯示電路顯示目前烹調(diào)狀態(tài)，同時(shí)由LED燈指示系統(tǒng)反正在烹調(diào)。系統(tǒng)總體框圖如下系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)如下輸入CLK，KEY0，KEY1，KEY2，KEY3，KEY4五時(shí)間設(shè)置模塊50MHZ分1HZ的分頻模塊數(shù)碼管顯示電路倒計(jì)時(shí)電路模式選擇模塊圖1系統(tǒng)總體框圖個(gè)信號(hào)，輸出HEX0，HEX1，HEX2，HEX3，SEC_FLAG，COOK六個(gè)信號(hào)。CLK作為50MHZ分頻模塊的輸入，時(shí)鐘上升沿有效。KEY3作為模式選擇信號(hào)，MODE0表示系統(tǒng)進(jìn)入分設(shè)置模塊，MODE1表示系統(tǒng)進(jìn)入秒設(shè)置模塊，MODE2表示系統(tǒng)設(shè)置時(shí)間完成，進(jìn)入烹調(diào)狀態(tài)。KEY2的作用是在MODE0及MODE1模式下對(duì)分、秒設(shè)置進(jìn)行加操作，按一下分、秒加1。KEY1的作用是在MODE0及MODE1模式下對(duì)分、秒設(shè)置進(jìn)行減操作，按一下分、秒信號(hào)減1。KEY0作為系統(tǒng)的復(fù)位信號(hào)，在不同模式下按下KEY0系統(tǒng)都會(huì)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，數(shù)碼管顯示”0000”，COOK標(biāo)志的LED燈處于滅狀態(tài)。HEX0，HEX1，HEX2，HEX3分別作為四個(gè)數(shù)碼管的輸出，它是時(shí)間設(shè)置信號(hào)SEC_T0，SEC_T1，MIN_T0，MIN_T1及倒計(jì)時(shí)信號(hào)SEC0，SEC1，MIN0，MIN1譯碼結(jié)果。當(dāng)系統(tǒng)處于時(shí)間設(shè)置狀態(tài)時(shí)數(shù)碼管顯示用戶設(shè)置時(shí)間的狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)處于烹調(diào)倒計(jì)時(shí)狀態(tài)時(shí)，數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)剩余時(shí)間。開(kāi)始和計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)數(shù)碼管處于復(fù)位狀態(tài)。SEC_FLAG是分頻輸出的秒信號(hào)標(biāo)志位，驅(qū)動(dòng)LEDR7燈閃爍。COOK是烹調(diào)狀態(tài)指示信號(hào)，COOK1表示系統(tǒng)正在烹調(diào)倒計(jì)時(shí)，其它狀態(tài)下COOK0，它作為輸出驅(qū)動(dòng)LEDR6燈亮或滅。程序設(shè)計(jì)流程圖如下NNY接通電源初始狀態(tài)時(shí)間設(shè)置顯示0000烹調(diào)完成MODE0MODE1KEY0MODE2時(shí)間到NYNYNY圖2工作流程圖三、仿真及結(jié)果分析程序輸入完成后進(jìn)行編譯，編譯通過(guò)后先對(duì)程序進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如下為便于觀察仿真結(jié)果，在仿真過(guò)程中未對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行分頻，也未對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行譯碼。D3,D2,D1,D0是倒計(jì)時(shí)輸出，MIN_T1,MIN_T0,SEC_T1,SEC_T0是設(shè)置時(shí)間輸出。如上圖所示按下復(fù)位鍵KEY0后，系統(tǒng)輸出“0000”；KEY3作為模式選擇，處于MODE0時(shí)，進(jìn)行分設(shè)置，KEY2和KEY1分別表示對(duì)分進(jìn)行加、減操作；如上圖加4次減3次，故分設(shè)置為1分鐘。處于MODE1時(shí)，進(jìn)行秒設(shè)置，KEY2和KEY1分別表示對(duì)秒進(jìn)行加、減操作；如上圖加3次減2次，故秒設(shè)置為1秒。四硬件調(diào)試仿真完成后將程序下載到DE1開(kāi)發(fā)板上進(jìn)行硬件調(diào)試，結(jié)果如下圖所示圖3系統(tǒng)仿真圖圖4硬件調(diào)試結(jié)果五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)是基于FPGA的微波爐控制器的設(shè)計(jì)。通過(guò)此次實(shí)驗(yàn)，我收獲了很多，對(duì)以前在學(xué)習(xí)過(guò)程中不時(shí)很懂或模糊不清的東西能夠直觀的了解掌握。不僅鞏固了VERILOG硬件描述語(yǔ)言的應(yīng)用，而且讓我更加熟悉了QUARTUS91軟件的使用和操作方法。硬件調(diào)試過(guò)程中對(duì)管腳分配以及DE1開(kāi)發(fā)板有了更深刻的了解和掌握。由以前的讀程序到現(xiàn)在的用自己的方法寫(xiě)程序，這是此次實(shí)驗(yàn)帶給我最本