EDA课程设计基于VHDL微波炉课程设计 韦燕霞.docx

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1、广西工学院课程设计论文课题名称微波:炉限制器的FPGA实现系别理学院专业电子信息科学及技术班级学号姓名指导老师韦艳指2012年9月M日目录第一章结论错误!未定义书签.第一节课题背景介绍1其次章电子设计自动化概述2第一节VHD1.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其次节设计思路5第三节设计方案6第四章模块分析8第一节状态限制电路模块9其次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14第一节程序简要说明12其次节仿真时序图13第六章硬件调试13总结16致谢17参考文献18附录原理图19附录二源程序20摘要该设计用VHD1.语言在MAX+P1.USII软件平台

2、上通过编译、模拟仿真，完成了微波炉限制功能，实现了微波炉的测试、时间设置、京调计时、完成提示等设计，并对时钟分频作JZ肯定的探讨。此设计采纳了现场可编程逻辑器件FPGA的ASIC设计，由限制模块、装载模块、计时模块和显示模块四大模块组成，而且它可以将全部器件集成在一块芯片上，体积大大减小，且外围电路很简洁，易于实现。关键词：FPGA；VHD1.；微波炉限制器；仿真DesignofmicrowaveovencontrollerbasedonFPGAAbstractVHD1.languageusedintheMAX+P1.US!/softwareplatformthroughthecompi1er

3、,simu1ation,theachievementOfamicrowaveoventesting,timesettings,cookingtime,tips,etc.tcompletethedesignofthemicrowaveovencontroller,andthedividethelinefrequencymadeacertainstudy.ThemicrowaveovencontrollerUSeSthedesignoffieldProgrammableIogicdeviceFPGA-ASTCdesign,thedesignofthismicrowaveovencontrolIer

4、partofthecontrol1er,loading,timinganddisplayofthefourgreacantestmoldspiece.Anditbeintegratedintoa11devicesonasinglechip,great1yreducingthevo1umeandtheexterna1circuitisverysimple,easytOimp1ement.Keywords：FPGA；VHD1.microwaveovencontroller；simulation第一章绪论第一节课题背景介绍一、产品背景介绍Percyl.Spencer在1946年构想出微波炉的概念,在

5、195()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。早期微波炉尺码浩大，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运用。第一部家用微波炉是在1965年由Raytheon集团生产。二、国内产品发呈现状现在，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2019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多家削减至目前的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

6、少，自1996年以后，惠而浦、松卜等大部分都退出了中国市场,主要以出口为主。2019年后，外资品牌中以韩国品牌1.G、三星表现较为突出，渐渐跨入第2、第3名，微波炉第一品牌为格兰仕。2000年，美的介入，快速崛起成为行业第三，三星也渐渐退出市场。经过6()年的发展，微波炉已经成为人们日用生活中的必不行少的厨房电器，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乐在中国城镇的普及率也已近90机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

7、现代家庭的必备产品，它的质量和性能的凹凸，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限制系统是特别有必要的。微波炉起先进入越来越多的家庭，他给人们的生活带来了极大的便利。微波炉由2450MHZ的超高频来加热食物。他省时、省电、便利和卫生，作为现代的烹饪工具，微波炉的限制器体现着他的重要性能指标。目前大部分微波炉限制器采纳单片机进行设计，带南路比较困难性能不够敏捷。本文采纳先进的El)A技术，利用QuartusII工作平台和VIlD1.设计语言，设计了一种新型的微波炉限制器芯片，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，所以能设计出一款便利平安操

8、作的微波炉是特别有必要的。其次章电子设计自动化概述第一节VHD1.简介随着V1.SI、ED(ElectronicDesignAutomation)工具的快速发展，用户系统的设计从单纯的ASlC(ApplicationSpecificIntegratedCirCUit)设计向着系统单片化SOC(SystemOnaChip)设计的方向发展。同时网络技术的发展，共享IP学问产权的开放式系统设计成为新模式，芯片工艺物理设计及系统设计相分别，运用户系统设计人员可干脆从事芯片设计。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

9、有机的融合，形成了更为强大的ESD(ElectronicSystemDesignAutomation。VHD1.(VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescription1.anguage)是IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers)标准的硬件描述语言，是现代电子系统设计的苜选硬件设计计算机语言。本篇介绍VHD1.的语法基础、用VHD1.进行系统设计的基本方法、以及VHD1.的设计实例等。从宏观的角度看，VHD1.的语法构成了程序的各组成部分；微观上看VHD1.的语法是各种语句的运用细微环节。本

10、章在VHD1.的特性之后，从这两个角度简要介绍VHD1.的语法基础。硬件描述语言HD1.(HardwareDescription1.anguage)诞生于1962年。HD1.是用形式化的方法描述数字电路和设计数字逻辑系统的语言。主要用于描述离散电子系统的结构和行为。及SD1.(SoftwareDescription1.anguage)相像,经验了从机器码(晶体管和焊接)、汇编(网表)、到高级语言(HD1.)的过程。20世纪80年头美国国防部开发VeryHighSpeedIntegratedCircuitVHSIC.用于描述集成电路的结构和功能。此后，硬件描述语言向标准化方向发展，1987年成为

11、IEEEStandard1076,称为VHD1.语言。它也是美国国防部标准(MlI-STi)-154Do1993年该标准增修为IEEEl164标准。1996年，再次加入电路合成的标准程序和规格，成为IEEEIo76.3标准。1995年VeriIogHD1.也成为IEEE标准。VHD1.及VerilogHD1.起成为业界主选的硬件描述语言。一、VHD1.的特点应用VHD1.进行系统设计，有以下几方面的特点。(一)功能强大VHD1.具有功能强大的语言结构。它可以用明确的代码描述困难的限制逻辑设计。并且具有多层次的设计描述功能，支持设计库和可重复运用的元件生成。VHD1.是一种设计、仿真和综合的标准

12、硬件描述语言。(二)可移植性VHD1.语言是一个标准语言，其设计描述可以为不同的EDA工具支持。它可以从一个仿真工具移植到另一个仿真工具，从一个综合工具移植到另一个综合工具，从一个工作平台移植到另一个工作平台。此外，通过更换库再重新综合很简洁移植为ASIC设计。(三)独立性VHD1.的硬件描述及具体的工艺技术和硬件结构无关。设计者可以不懂硬件的结构，也不必管最终设计实现的目标器件是什么，而进行独立的设计。程序设计的硬件目标器件有广袤的选择范围，可以是各系列的CP1.D、FPGA及各种门阵列器件。（四）可操作性由于VHD1.具有类属描述语句和子程序调用等功能，对于已完成的设计，在不变更源程序的条

13、件卜.，只需变更端口类属参量或函数，就能轻易地变更设计的规模和结构。（五）敏捷性VHD1.最初是作为种仿真标准格式出现的，有着丰富的仿真语句和库函数。使其在任何大系统的设计中，随时可对设计进行仿真模拟。所以，即使在远离门级的高层次（即使设计尚未完成时），设计者就能够对整个工程设计的结构和功能的可行性进行查验，并做出决策。二、VHD1.的设计步骤采纳VHD1.的系统设计，一般有以下6个步骤。（1）要求的功能模块划分：（2）VHD1.的设计描述（设计输入）；（3）代码仿真模拟（前仿真）：（4）计综合、优化和布局布线；（5）布局布线后的仿真模拟（后仿真）：（6）设计的实现（下载到目标器件）。三、VH

14、D1.的设计简述VHD1.描述数字电路系统设计的行为、功能、输入和输出。它在语法上及现代编程语言相像，但包含了很多及硬件有特殊关系的结构。VHD1.将一个设计称为一个实体EnIity（元件、电路或者系统），并且将它分成外部的可见部分（实体名、连接）和内部的隐藏部分（实体算法、实现）。当定义了一个设计的实体之后，其他实体可以利用该实体，也可以开发个实体库。所以，内部和外部的概念对系统设计的VHD1.是特别重要的。外部的实体名或连接由实体声明Entity来描述。而内部的实体和法或实现则由结构体ArChiteCtUre来描述。结构体可以包含相连的多个进程process或者组建component等其他

15、并行结构。须要说明的是，它们在硬件中都是并行运行的。VHi）1.程序设计的基本结构如下：表1VHD1.程序设计的基本结构个实体可以对应个或者多个结构体。结构体可以包含个或者多个进程或者组件。四、VHD1.的描述风格设计实体的逻辑功能由VHD1.的结构体具体描述。用户可以运用不同程度的语句类型和抽象方式来描述不同程度的设计。例如系统级的、板级的、芯片级的或者模块级的设计。对于相同的逻辑行为可以有不同的语句表达方式。在VHD1.结构体中这种不同的描述方式或者说建模方法，通常可归纳为行为(BehaViOral)级描述、数据流(Dataflow)级描述和结构(Structural)级描述。(一)行为级描述通过一组串行的VHD1.进程，反映设计的功能和算法，而没有干脆指明或涉及实现这些行为的硬件结构，包括硬件特性、连线方式和逻辑行为方式。行为级描述主要指依次语句描述，即通常是指含有进程的非结构化的逻辑描述。(二)数据流级描述将数据看成从设计的输入端流到输出端，反映从输入数据到输出数据所发生的马上变换。数据流描述主要是指非结构化的并行语句描述；是建立在用并行信号赋值语句描述基础上的。数据流描述方式可比较直观地表达底层逻辑行为。(三)结构级描述将设计看成多个功能块的相互连接，并且主要通过功能块的组件例化来表示