基于verilog的微波炉控制器的设计

基于FPGA的微波炉控制器的设计一、设计任务及要求该实验主要完成微波炉控制器的设计。主要功能有复位开关、模式选择、烹调时间设置、LED指示烹调状态及数码管显示烹调剩余时间。上电后，系统处于复位状态。工作时首先进行烹调时间设置，并使用数码管显示时间信息，设要求最长的烹调时间为59分59秒，时间设置完毕后系统处于等待状态状态；选择开始烹调模式时系统进入烹调状态，时间显示数码管按每秒减1的倒计时方式显示剩余烹调时间；烹调结束后，系统回到复位状态。二、设计方案及流程微波炉控制器系统主要有一下五个电路模块组成分频模块、模式选择电路、时间设置电路、倒计时模块、显示模块。分频模块完成系统50MHZ的时钟向1HZ的分频，使计时器能够按照1S的频率倒计时。模式选择电路，其功能是控制微波炉工作过程中模式的切换，选择不同的模式系统计入不同的工作状态。时间设置模块，该模块主要是可根据用户需求输入烹调时间；倒计时电路会根据用户所设置的时间进行倒计时，由数码管显示电路显示目前烹调状态，同时由LED灯指示系统反正在烹调。系统总体框图如下系统的输入输出信号如下输入CLK，KEY0，KEY1，KEY2，KEY3，KEY4五时间设置模块50MHZ分1HZ的分频模块数码管显示电路倒计时电路模式选择模块图1系统总体框图个信号，输出HEX0，HEX1，HEX2，HEX3，SEC_FLAG，COOK六个信号。CLK作为50MHZ分频模块的输入，时钟上升沿有效。KEY3作为模式选择信号，MODE0表示系统进入分设置模块，MODE1表示系统进入秒设置模块，MODE2表示系统设置时间完成，进入烹调状态。KEY2的作用是在MODE0及MODE1模式下对分、秒设置进行加操作，按一下分、秒加1。KEY1的作用是在MODE0及MODE1模式下对分、秒设置进行减操作，按一下分、秒信号减1。KEY0作为系统的复位信号，在不同模式下按下KEY0系统都会进入复位状态，数码管显示”0000”，COOK标志的LED灯处于灭状态。HEX0，HEX1，HEX2，HEX3分别作为四个数码管的输出，它是时间设置信号SEC_T0，SEC_T1，MIN_T0，MIN_T1及倒计时信号SEC0，SEC1，MIN0，MIN1译码结果。当系统处于时间设置状态时数码管显示用户设置时间的状态，当系统处于烹调倒计时状态时，数码管显示倒计时剩余时间。开始和计时结束时数码管处于复位状态。SEC_FLAG是分频输出的秒信号标志位，驱动LEDR7灯闪烁。COOK是烹调状态指示信号，COOK1表示系统正在烹调倒计时，其它状态下COOK0，它作为输出驱动LEDR6灯亮或灭。程序设计流程图如下NNY接通电源初始状态时间设置显示0000烹调完成MODE0MODE1KEY0MODE2时间到NYNYNY图2工作流程图三、仿真及结果分析程序输入完成后进行编译，编译通过后先对程序进行仿真，仿真结果如下为便于观察仿真结果，在仿真过程中未对时钟进行分频，也未对输出结果进行译码。D3,D2,D1,D0是倒计时输出，MIN_T1,MIN_T0,SEC_T1,SEC_T0是设置时间输出。如上图所示按下复位键KEY0后，系统输出“0000”；KEY3作为模式选择，处于MODE0时，进行分设置，KEY2和KEY1分别表示对分进行加、减操作；如上图加4次减3次，故分设置为1分钟。处于MODE1时，进行秒设置，KEY2和KEY1分别表示对秒进行加、减操作；如上图加3次减2次，故秒设置为1秒。四硬件调试仿真完成后将程序下载到DE1开发板上进行硬件调试，结果如下图所示图3系统仿真图图4硬件调试结果五、实验总结本次实验是基于FPGA的微波炉控制器的设计。通过此次实验，我收获了很多，对以前在学习过程中不时很懂或模糊不清的东西能够直观的了解掌握。不仅巩固了VERILOG硬件描述语言的应用，而且让我更加熟悉了QUARTUS91软件的使用和操作方法。硬件调试过程中对管脚分配以及DE1开发板有了更深刻的了解和掌握。由以前的读程序到现在的用自己的方法写程序，这是此次实验带给我最本