【正文】 數(shù)字電路與邏輯設計綜合實驗 實驗報告 實驗名稱： 班級： 班內(nèi)序號： 姓名： 學號： 目錄 一、設計課題的任務要求 二、系統(tǒng)設計基本思想 三、仿真波形及波形分析： 四、實驗結(jié)果及分析： 五、元器件清單及資源利用情況 六、故障及問題分析 七、實驗總結(jié)和心得體會 八、源程序 數(shù)電設計綜合實驗 — 微波爐控制器 一、設計課題的任務要求 設計制作一個簡易微波爐控制器。 【基本要求】 烹飪模式 選擇：電磁爐的烹飪模式有火鍋、煎炒、爆炒、煲湯和蒸燉五檔可選。用 一個按鍵（ BTN7 ）實現(xiàn)烹飪檔位的選擇（按下此鍵依上述順序依次變化），用點陣 顯示當前的烹調(diào)檔位（火鍋顯示 H 、煎炒顯示 J 、爆炒顯示 B 、煲湯顯示 T 和蒸燉 顯示 Z ），烹調(diào)檔位的選擇按鍵同時也是加熱的開始按鍵，即烹調(diào)檔位選定的同時電磁爐就以最大功率開始加熱，沒有選擇時電磁爐處于停止狀態(tài)，點陣不顯示。 火力調(diào)節(jié)：電磁爐的火力分 5 檔可調(diào)： 1900W1500W1100W600W100W，用數(shù)碼管 DISP3DISP0 顯示當前的火力，用兩個按鍵（ BTN6 和 BTN5 ）實現(xiàn)火力的增加或減少，烹調(diào)過程中，除爆炒模式外，其它模式均可以隨時可以調(diào)節(jié)火力，爆炒模式只能以最高功率加熱。 定時功能：用一個按鍵（ BTN4 ）實現(xiàn)定時設置，按下定時鍵，蜂鳴器響一聲，每按一次定時鍵，定時時間以 5103060 秒鐘的順序依次遞增，定時設定完畢后，電磁爐開始倒計時。用數(shù)碼管 DISP5 和 DISP4 顯示定時檔位和倒計時的過程，倒計時時間到后，電磁爐自動停止加熱并關機。 4 、不進行定時操作時，電磁 爐以默認加熱時間進行加熱。蒸燉模式的默認時間為 20 秒鐘；爆炒模式的默認時間是 3 秒鐘，爆炒 3 秒鐘后自動返回煎炒模式；其他模式的默認時間為 90 秒。 用點亮的發(fā)光二極管 LD4 表示開機加熱，熄滅表示關機。 設置關閉鍵，任何時候按下關閉鍵即可將電磁爐關機。 提高要求： 用 8 個 LED 燈作為加熱進度顯示條，隨著加熱時間的增加勻速增加點亮 LED 燈的個數(shù)，無論加熱時間是多長，最后都必須將 8 個 LED 燈全部點亮。 增加燒烤功能，用一個鍵選擇微波或燒烤功能，用一個數(shù)碼管指示當前處于微波還是 燒烤功能。燒烤火力和加熱時間要求與微波功能相同。 二、系統(tǒng)設計基本思想 【設計過程】 1）審題，初步確定思路。 2）畫出流程圖，狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。 3）用 VHDL 語言進行編程。適時對程序進行修改。 4）編譯成功后，進行仿真，觀察波形圖。 5）將程序下載到實驗板上，調(diào)試各功能。 6）通過計算機仿真和下載調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題，返回原程序進行修改。 7）進行總體的調(diào)試，并驗收。 【設計思路】 電路由烹飪模式選擇模塊、火力調(diào)節(jié)模塊、定時模塊、倒計時模塊、分頻器模塊，關機模塊，譯碼和數(shù)碼顯示電路，點陣顯 示電路等模塊組成。 烹飪模式選擇模塊 電磁爐的烹飪模式有火鍋、煎炒、爆炒、煲湯和蒸燉五檔可選。通過按鍵的次數(shù)來控制。將模式信息傳遞到點陣顯示模塊。 火力調(diào)節(jié)模塊 電磁爐的火力分 5 檔可調(diào)： 1900W1500W1100W600W100W，將火力信息傳遞到數(shù)碼顯示模塊。 定時模塊 定時時間以 5103060 秒鐘的順序依次遞增。將倒計時信息傳遞到數(shù)碼顯示模塊。 倒計時模塊 微波爐以數(shù)碼管顯示的方式提示用戶當前剩余的加熱時間。從默認時間或者已調(diào)定時時間開始，依次減少 1 秒鐘。 分頻器模塊 將系統(tǒng)時鐘分頻，設計一個大小合適的分頻器使得系統(tǒng)能夠正確的實現(xiàn)一秒的計時以及數(shù)碼管和點陣顯示掃描的掃描時鐘。 關機模塊 當?shù)褂嫊r結(jié)束時，會自動關機。當然，按下關機鍵的時候，也可以隨時關機 譯碼和數(shù)碼顯示電路 譯碼和數(shù)碼顯示電路是將計時狀態(tài)直觀清晰地反映出來，被人們的視覺器官所接受。顯示器件選用 LED 七段數(shù)碼管。在譯碼顯示電路輸出的驅(qū)動下，依次顯示，只是掃描頻率很高，所以在人的視覺里可以看到穩(wěn)定顯示的數(shù)字符號。 點陣顯示電路 點陣的 row 為低電平， col 為高電平的時候，相應的點才可 以亮。在這里逐行進行掃描，掃描頻率很高，所以在我們看來就是靜止顯示所有的亮點。 【 微波爐邏輯劃分方塊圖 】 【 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 】 1) 烹飪模式狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 2)火力調(diào)節(jié)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 3)倒計時狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 【 流程圖 】 三、仿真波形及波形分析： 通過仿真軟件 QUATUSII 進行仿真。 1) 烹飪模式選擇模塊 當 modelSel 第一次出現(xiàn)上升沿的時候，開機，同時點陣顯示 H 當 modelSel 第二次出現(xiàn)上升沿的時候，點陣顯示 J 之后如果繼續(xù)設置 modelSel 的上升沿的話，就可以實現(xiàn)Ｈ，Ｊ，Ｂ，Ｔ，Ｚ五中模式的循環(huán)轉(zhuǎn)換。 ２）火力調(diào)節(jié) 如果 fireDown 出現(xiàn)上升沿的時候，火力下調(diào) 如果 fireUp 出現(xiàn)上升沿的時候，火力上調(diào) 3）倒計時調(diào)節(jié) 每當 timeset 出現(xiàn)上升沿的時候，將會改變數(shù)碼管的較高兩位， 5103060，然后繼續(xù)回到 5循環(huán)。 4） power 為 1 的時候表示按下關機鍵，所有的數(shù)碼管，點陣， led 都滅掉了 四、實驗結(jié)果及分析： 1）開機 2）選擇烹飪模式 3）火力調(diào)節(jié) 5）調(diào)節(jié)倒計時 6）爆炒模式轉(zhuǎn)換為煎炒模式 7）關機（ BTN7） 五、元器件清單及資源利用情況 （ 1）實驗器材 1． 計算機； 2． EDA 開發(fā)板及相應元器件 。 （ 2）資源利用情況 邏輯原件： 15%，引腳使用： 32%?？傮w來說還是可以的。 六、故障及問題分析 1. 【問題】剛開始點陣顯示不了。 【解決方案】后來發(fā)現(xiàn)，只有 row=0， col=1 的時候，相應的點才會亮。 2. 【問題】實驗中遇到的最大的問題，就是產(chǎn)生不了倒計時。一直都顯示 00。思路都檢查了好多遍。 【解決方案】在分頻上出錯了。分頻當時是進行 2499999 次循環(huán)。后來改成24999 之后 發(fā)現(xiàn)倒計時可以用了。一直以為是倒計時部分寫錯了，花費了好多時間。 3.【問題】在設置關機鍵的時候，每次關機，再開機，不能恢復到初始狀態(tài)，而是停留在關機前的狀態(tài)。 【解決方案】解決方案通過 Power 和 ModelSel 鍵控制，如果有按鍵，就恢復狀態(tài)。 4.