EDA课程设计基于VHDL微波炉课程设计

课程设计论文

课题名称 微波炉控制器的 FPGA 实现

系 别 理学院

专 业 电子信息科学与技术

班 级

学 号

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

参考文献 .......................................................................................................................18

附录一 原理图............................................................................................................19

附录二 源程序............................................................................................................20

摘 要

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。　

ｒ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔ　Ｏｆ　ａ　ｍｉｃｒｏｗ

ａｖｅ　ｏｖｅｎ　ｔｅｓｔｉｎｇ，ｔｉｍｅ　ｓｅｔｔｉｎｇｓ，ｃｏｏｋｉｎｇ　ｔ

ｉｍｅ，ｔｉｐｓ，ｅｔｃ．ｔＯ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈ

ｅ　ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　

ｉｎｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｍａｄｅ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｓｔｕｄｙ．Ｔｈｅ　ｍ

ｉｃｒｏｗａｖｅ　ｏｖｅｎ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ＵＳｅＳ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇ

ｎ　ｏｆ　

Ａ－ＡＳＩＣ　ｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｍｉｃｒｏｗａ

ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ．　

ｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

一、产品背景介绍

Percy L.Spencer 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，重量

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。

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

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

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设计计算机语言。本篇介

绍 VHDL 的语法基础、用 VHDL 进行系统设计的基本方法、以及 VHDL 的设计实例

等。

从宏观的角度看，VHDL 的语法构成了程序的各组成部分；微观上看 VHDL 的

语法是各种语句的运用细节。本章在 VHDL 的特性之后，从这两个角度简要介绍

VHDL 的语法基础。

硬件描述语言 HDL（Hardware Description Language）诞生于 1962 年。HDL

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

次加入电路合成的标准程序和规格，成为 IEEE1076.3 标准。

1995 年 VerilogHDL 也成为 IEEE 标准。VHDL 与 VerilogHDL 一起成为业界主

选的硬件描述语言。

一、VHDL 的特点

应用 VHDL 进行系统设计，有以下几方面的特点。

（一）功能强大

VHDL 具有功能强大的语言结构。它可以用明确的代码描述复杂的控制逻辑