发布时间 : 星期六 文章基于FPGA的微波炉控制器设计 - 毕业设计论文更新完毕开始阅读18940167f5335a8102d220b9
基于FPGA 的微波炉控制器设计
存档模块，将这些模块存放在库中，就可以在以后的设计中进行复用。
由于 VHDL 语言是一种描述、模拟、综合、优化和布线的标准硬件描述语言，因此它可以使设计成果在设计人员之间方便地进行交流和共享，从而减小硬件电路设计的工作量，缩短开发周期。
2.3. Quartus II 开发系统简介
Altera公司的Quartus II 开发系统以其独特的设计理念，为用户提供了一种全新的可编程逻辑器件开发系统。它集合了Altera的全部CPLD/FPGA器件的硬件开发功能，同时也可以实现系统级设计、综合、仿真、约束等功能，还具有在线测试功能。
Quartus II 7.0软件具有以下特性： 1、提供的集成物理综合技术
Quartus II软件包括唯一的FPGA供应商提供的集成物理综合优化技术。Quartus II物理综合选项应用在编译的布局布线阶段，而与采用何种综合工具无关。
2、更快的时序逼近
Quartus II软件用户能够利用强大的时序逼近流程特性来优化设计，使其超过按键式编译结果的性能。Quartus II软件的时序逼近流程由于其包含了内置物理综合工具以及丰富的图形分析和编辑工具，提供了强大的交互探测能力，具有极大的吸引力。
3、最易使用的设计优化技术
Quartus II软件采用按键式设计流程，满足了大部分设计的时序要求。当设计人员进一步需要更好的编译结果时，Quartus II软件提供了一些高级工具，可以轻松地实现优化设计。用户可以使用设计空间搜索器（DSE）采用自动技术，是寄存器到寄存器设计性能平均提高21%。时序优化顾问工具在Quartus II软件内给设计人员提供了一个虚拟的现场应用工程师。这个工具基于当前设计工程设置和约束，提供详细的优化设计时序性能的建议。
4、实现后期设计更改的同时保持性能
可编程逻辑设计软件的一个传统困难是；当引入后期设计更改的时候，如何保持设计的性能。然而，Quartus II软件能够轻松地实现后期设计更改。最新的增量式设计编辑器和编译技术给设计人员提供了布局布线后设计更改的最佳支持。这些技术包括：
Quartus II芯片编辑器；
在LogicLock(tm)区域中实现布局布线锁定的能力；
- 5 -
西南石油大学本科毕业设计（论文）
使用渐进式编译，仅实现对部分改动的设计进行修改。 5、提供并行开发FPGA和结构化ASIC
Quartus II软件能够提供FPGA设计和结构化ASIC设计之间的无缝移植。Quartus II软件能够编译HardCopy Stratix器件，从而提供了高性能低成本器件的解决方法。HardCopy Stratix结构化ASIC提供了比Stratix FPGA平均高50%的性能，进步一步加强了Stratix III器件系列65nm性能的领先性。
Altera 公司的Quartus II设计软件提供完整的多平台设计环境，能够直接满足特定设计需要，为可编程芯片系统（SOPC）提供全面的设计环境。Quartus II软件含有FPGA核CPLD设计所有阶段的解决方案，其设计流程包含设计输入、综合、布局布线、时序分析、仿真、编程和配置等步骤，其中的布局布线还包括功耗分析、调试、工程更改管理几个部分。这些操作都可以利用Quartus II软件实现。
此外，Quartus II软件为设计流程的每个阶段提供了Quartus II图形用户界面、EDA工具界面以及命令行界面。可以在整个流程中只使用这些界面中的一个，也可以在设计流程的不同阶段使用不同的界面。
- 6 -
基于FPGA 的微波炉控制器设计
3. 系统总体设计
3.1. 系统总体设计方案
根据题目要求，该系统控制部分以FPGA芯片为核心，实现时间设置、温度设定、火力选择、音效响应提示、LED数码管显示等，在硬件组成上，涉及到电源供电、按键输入、LED数码管显示、指示灯提示等。
以下是该系统总体框图，如图3.1所示：
图3.1 微波炉控制器系统总体框图
该控制器系统在EDA实验箱上实现的外观布局如图3.2所示。采用Cyclone II芯片EP2C35F672C8作为控制芯片，16个按键组成的4*4矩阵键盘，每个按键代表的功能如图3.2所示，8个LED作为8个状态提示指示灯， 4位LED数码管显示加热倒计时，3位LED数码管显示当前温度值，1位LED数码管显示当前火力档位。
在图3.2中，各按键功能如下：
复位：按下此键，系统进入初始状态，8个数码管上会显示“88888888”的信息，所有LED指示灯亮。
测试 ：在待机状态下按下此键，则数码管和发光二极管全亮、全灭交替闪烁。 10Min 1Min/100℃/High 10Sec/10℃/Middle 1Sec/1℃/Low：四个键用于设定加热时间、最高温度或者选择火力档位。当按下时间设置按键时，四个按键分别表示设置定时时间的分、秒的十位和个位的数字；当按下温度设定 按键时，后面三个按键分别表示设定最高温度的百位、十位、个位；当按下火力设定按键时，后面三个按- 7 -
西南石油大学本科毕业设计（论文）
键分别表示火力档位的高、中、低三个档位。由于在时间设置和温度设定时，四个按键初始值均为0，因此需要借助▲/+1 ▼/-1 两个按键共同实现时间、温度的设定操作。比如设定烹饪时间为12分59秒，只需要选择10Min 键，然后按▲/+1键“1”次；选择1Min/100℃/High键，然后按▲/+1键“2”次；选择10Sec/10℃/Middle键，然后按▲/+1键“5”次；选择1Sec/1℃/Low键，然后按▲/+1键“9”次。同理，温度设定操作如上。
显 示 时 间显 示 温 度火力指示工作状态暂停测试烹调烘烤解冻意外报警完成提示FPGA10 Min控制芯片▲ /+11 Min/100℃/High复位RESET10 Sec/10℃/Middle1 Sec/1℃/Low暂停取消Cancel测试TEST▼ /-1火力设定Power温度设定Temperature时间设置SET_T烹调烘烤解冻开始确认START
3.2 系统外观布局
暂停/取消：用于暂停食物烹饪过程或者取消食物烹饪前的参数设置过程。在食物烹饪过程中，若按下该键，则停止食物烹饪，进入待机状态；在参数设置时，若按下此键，可取消设置的参数。
火力设定 ：用于设定系统火力档位。按下该键，进入选择1Min/100℃/High 10Sec/10℃/Middle 1Sec/1℃/Low按键状态。
温度设定 ：设置加热的温度最高值。当按下该键时，进入调整1Min/100℃/High 10Sec/10℃/Middle 1Sec/1℃/Low按键状态。
- 8 -