【正文】 具體設(shè)計(jì)過程中，涉及到數(shù)據(jù)的采集、時(shí)鐘定時(shí)和溫度控制。數(shù)據(jù)采集主要完成溫度的處理，時(shí)鐘定時(shí)主要對(duì)溫度起定時(shí)作用，溫度控制部分的輸入信號(hào)來自數(shù)據(jù)處理和時(shí)鐘定時(shí)后的輸出，當(dāng)實(shí)際輸出溫度小于預(yù)輸出溫度值時(shí)，輸出信號(hào)控制微波爐繼續(xù)加熱。以下是該設(shè)計(jì)的流程圖，如圖 所示：圖 溫度控制部分流程圖數(shù)據(jù)采集主要完成溫度的處理，實(shí)現(xiàn) T=(x)247。 的運(yùn)算，數(shù)據(jù)調(diào)整為對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，在讀取 ADC0809 的數(shù)據(jù)后，先將轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)左移 1 位(相當(dāng)于乘以 2)，然后減去 273，當(dāng)溫度達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，使能信號(hào)和清零信號(hào)為 ‘1’，此時(shí)時(shí)鐘開始計(jì)時(shí)。根據(jù)上述分析，編寫該溫度控制器的 VHDL 程序，其主要程序如下：數(shù)據(jù)采集部分PROCESS (CLK,DATA) BEGIN IF (CLK39。EVENT AND CLK=1) THEN IF (tout=(cout6) AND tout=(cout+5)) THEN 設(shè)定值上下 5 度的范圍內(nèi)開始計(jì)時(shí) enout=1。 ELSE enout=0。 END IF。 時(shí)鐘定時(shí)部分 PROCESS (CLK ,clearing , enin ) VARIABLE s , m : INTEGER RANGE 0 TO 60。 VARIABLE e : INTEGER RANGE 0 TO 24。 VARIABLE d : BIT。 BEGIN d:=clearing XOR enin。 IF (d=0) THEN s:=0。 m:=039。 e:=0。 ELSIF (CLK39。EVENT AND CLK=1) THEN s:=s+1。 IF (s=10) THEN s:=0。m:=m+1。 IF (m=10) THEN m:=0。e:=e+1。 IF (e=24) THEN e:=0。 … hourout = e?？刂撇糠諦EGIN IF (tin(cin+5)) THEN cin 是參數(shù)設(shè)定值 temp=1。 ELSE temp=0。 END IF。 IF (CLK39。EVENT AND CLK=1) THEN control_bcd=temp。 END IF。 IF (hourhourin) THEN ALARM=1。 ELSE ALARM=0。 END IF。將各部分進(jìn)行元件例化，生成相應(yīng)的電路符號(hào)，連接成該溫度控制器的內(nèi)部原理圖，如圖 所示：CLKDATA[7..0]enoutclearouttout[7..0]cout[7..0]ddatainstCLKeninclearinhourout[3..0]clockinst1VCCCLK INPUTVCCdata[7..0] INPUT ALARMOUTPUT control_bcd[15..0]OUTPUTVCCCOOK INPUTVCCLOAD INPUTCLKtin[7..0]cin[7..0]hourin[3..0]COOKLOADRESETcontrol_bcd[15..0]ALARMccontrolinst7VCCRESET INPUT圖 溫度控制器內(nèi)部組成原理圖其中，輸入信號(hào) CLK 為系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖，DATA 為輸入數(shù)據(jù)，輸出信號(hào)control_bcd 為輸出控制信號(hào)，外接譯碼電路， ALARM 為蜂鳴提示。. 控制模塊的實(shí)現(xiàn)綜合上述分析，對(duì)該控制模塊進(jìn)行完整設(shè)計(jì)，以下是該模塊頂層文件關(guān)鍵代碼。 U1:KZQ PORT MAP(RESET,SET_T,START,TEST,CLK,DONE,COOK_TMP,TEST_TMP,CLK_TMP,DONE_TMP,ALARM)。 U2:ZZQ PORT MAP(DATA1,TEST_TMP,CLK_TMP,DONE_TMP,DATA_TMP,LOAD_TMP,ALARM)。 U3:KWQ PORT MAP(CLK,DATA_TMP,COOK_TMP,LOAD_TMP,RESET_TMP,control,ALARM)。 U4:JSQ PORT MAP(COOK_TMP,LOAD_TMP,CLK,DATA_TMP,SEC_L,SEC_H,MIN_L,MIN_H,DONE,ALARM)。生成相應(yīng)的電路符號(hào)，如圖 所示DATA1[15..0]RESETSET_TSTARTTESTCLKcontrol_bcd[15..0]COOKSEC_L[3..0]SEC_H[3..0]MIN_L[3..0]MIN_H[3..0]ALARMcontrolinst圖 控制模塊電路符號(hào)其中，輸入信號(hào) CLK 為時(shí)鐘輸入信號(hào)，時(shí)鐘上升沿敏感；TEST 為數(shù)碼顯示管測(cè)試信號(hào)，高電平有效，用于測(cè)試顯示管是否正常工作；SET_T 為烹調(diào)時(shí)間設(shè)置時(shí)間，高電平有效時(shí)允許設(shè)置烹調(diào)時(shí)間；DATA 為數(shù)據(jù)輸入信號(hào)，用于設(shè)置烹調(diào)時(shí)間的長短和最高溫度值；START 為烹調(diào)開始的控制信號(hào)，高電平有效時(shí)開始烹調(diào)；RESET 為復(fù)位信號(hào)，高電平有效時(shí)系統(tǒng)復(fù)位清零。輸出信號(hào) control_bcd 為溫控信號(hào)，外接 4 個(gè)七段數(shù)碼管，動(dòng)態(tài)地顯示微波爐當(dāng)前工作狀態(tài)下的溫度，以及火力檔位；COOK 指示微波爐狀態(tài)，它外接用于控制烹調(diào)的工作狀態(tài)指示燈，高電平時(shí)表示烹調(diào)已經(jīng)開始或正在進(jìn)行，低電平便是烹調(diào)結(jié)束或沒有進(jìn)行；SEC_L、SEC_H、MIN_L、MIN_H 分別表示秒個(gè)位、秒十位、分個(gè)位、分十位， ，他們分別接 4 個(gè)七段數(shù)碼管，動(dòng)態(tài)地顯示完成烹調(diào)所剩的時(shí)間以及測(cè)試狀態(tài)信息“8888”、烹調(diào)完畢的狀態(tài)信息 “DONE”。ALARM 表示音效效應(yīng)控制信號(hào)。以下是該控制模塊的內(nèi)部原理圖，如圖 所示：圖 控制模塊內(nèi)部原理圖. 顯示模塊設(shè)計(jì)顯示部分采用七段數(shù)碼管和發(fā)光二極管來實(shí)現(xiàn)。由于數(shù)碼管顯示信息較少，一些信息用數(shù)碼管顯示不夠直觀，因此本系統(tǒng)在采用數(shù)碼管顯示的同時(shí)，還用發(fā)光二極管作為輔助顯示。其中，用七段數(shù)碼管作為時(shí)間、溫度、火力大小顯示，用發(fā)光二極管作為狀態(tài)提示顯示。具體設(shè)計(jì)時(shí)，采用 4 位 LED 數(shù)碼管顯示加熱倒計(jì)時(shí)，3位 LED 數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度值，1 位 LED 數(shù)碼管顯示當(dāng)前火力檔位。 8 個(gè)狀態(tài)提示指示燈分別表示：工作狀態(tài)、開門指示、測(cè)試、烹調(diào)、烘烤、解凍、意外報(bào)警、完成提示。其外觀顯示如圖 所示：圖 顯示界面外觀效果圖其中，時(shí)間/溫度/火力顯示主要由 LED 數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)。分段式顯示器（ LED 數(shù)碼管）由 7 條線段圍成，只要按規(guī)律控制各發(fā)光段的亮、滅，就可以顯示各種字形或符號(hào)。 LED 數(shù)碼管有共陽、共陰之分。圖 4 .21 是共陰式 LED 數(shù)碼管的原理圖。使用時(shí)，公共陰極接地，7 個(gè)陽極 a~g 由相應(yīng)的 BCD 七段譯碼。圖 七段數(shù)碼管電路圖BCD 七段譯碼器的輸入是 1 組 BCD 碼，輸出是數(shù)碼管各段的驅(qū)動(dòng)信號(hào)（以a~g 表示） ，也稱 47 譯碼器。若用它驅(qū)動(dòng)共陰 LED 數(shù)碼管，則輸出應(yīng)為高有效，即輸出為高(1)時(shí)，相應(yīng)顯示段發(fā)光。根據(jù)組成 0~9 這 10 個(gè)字形的要求可以列出該七段譯碼器的真值表。本顯示譯碼器不僅要對(duì)數(shù)字 0~9 進(jìn)行顯示譯碼，還要對(duì)字母d、o、n、E 進(jìn)行顯示譯碼。這其譯碼對(duì)照表如表 所示：表 譯碼對(duì)照表顯 示 的 數(shù) 字 或 字 母 BCD 編 碼 七 段 顯 示 驅(qū) 動(dòng) 編 碼 （ g~a）0 0000 01111111 0001 00001102 0010 10110113 0011 10011114 0100 11001105 0101 11011016 0110 11111017 0111 00001118 1000 11111119 1001 1101111d 1010 1011110o 1011 1011100n 1100 1010100E 1101 1111001根據(jù)該譯碼對(duì)照表對(duì)該顯示譯碼器進(jìn)行設(shè)計(jì)，其關(guān)鍵代碼如下：PROCESS(AIN4) BEGIN CASE AIN4 IS WHEN 0000=DOUT7=0111111。 0 WHEN 0001=DOUT7=0000110。 1 WHEN 0010=DOUT7=1011011。 2 WHEN 0011=DOUT7=1001111。 3 WHEN 0100=DOUT7=1100110。 4 WHEN 0101=DOUT7=1101101。 5 WHEN 0110=DOUT7=1111101。 6 WHEN 0111=DOUT7=0000111。 7 WHEN 1000=DOUT7=1111111。 8 WHEN 1001=DOUT7=1101111。 9 WHEN 1010=DOUT7=1011110。 d WHEN 1011=DOUT7=1011100。 o WHEN 1100=DOUT7=1010100。 n WHEN 1101=DOUT7=1111001。 E WHEN OTHERS=DOUT7=0000000。 END CASE。 END PROCESS。生成電路符號(hào)，如圖 所示：AIN4[3..0] DOUT7[6..0]YMQinst4圖 YMQ 電路符號(hào)5. 系統(tǒng)仿真. 輸入模塊仿真完成該鍵盤輸入模塊 VHDL 源程序文件輸入后，保存文件，對(duì)文件進(jìn)行編譯，生成該輸入模塊部分的原理框圖，如圖 所示：CLKKEY_IN[3..0]OUT_CLKOUT_DATA[15..0]keyboardinstVCCCLK INPUTVCCKEY_IN[3..0] INPUT DATA[15..0]OUTPUTCLKOUTPUT圖 輸入模塊原理框圖其中，CLK 為系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖，KEY_IN[3..0] 為按鍵輸入， KEY_OUT[3..0]為按鍵輸入譯碼后的輸出值。添加引腳，對(duì)該原理圖進(jìn)行編譯、仿真。. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制器仿真完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制器 KZQ 子模塊 VHDL 源程序文件輸入后，保存文件，對(duì)文件進(jìn)行編譯，然后生成其模塊原理圖，如圖 所示：RESETSET_TSTARTTESTCLKDONECOOKLD_TESTLD_CLKLD_DONEALARMKZQinstVCCRESET INPUTVCCSET_T INPUTVCCSTART INPUTVCCTEST INPUTVCCCLK INPUTVCCDONE INPUTCOOKOUTPUTLD_TESTOUTPUTLD_CLKOUTPUTLD_DONEOUTPUTALARMOUTPUT圖 狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制器 KZQ 原理圖其中，輸入信號(hào)為 RESET、SET_T、START、TEST、CLK、DONE，輸出信號(hào)為 COOK、LD_TEST 、LD_CLK、LD_DONE 、ALARM。KZQ 根據(jù)輸入信號(hào)和自身當(dāng)時(shí)所處的狀態(tài)完成狀態(tài)的轉(zhuǎn)換和輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。LD_CLK 指示 ZZQ 裝入設(shè)置的烹調(diào)時(shí)間數(shù)據(jù)； LD_DONE 指示 ZZQ 裝入烹調(diào)完畢的狀態(tài)信息“donE”的顯示驅(qū)動(dòng)信息數(shù)據(jù)； LD_TEST 指示 ZZQ 裝入用于測(cè)試的數(shù)據(jù)“8888”以顯示驅(qū)動(dòng)信息數(shù)據(jù)； COOK 指示烹調(diào)正在進(jìn)行之中，并提示計(jì)時(shí)器進(jìn)行減計(jì)數(shù)；ALARM 為外接音響效應(yīng)揚(yáng)聲器。添加引腳，對(duì)該原理圖進(jìn)行編譯、仿真，其仿真結(jié)果，如圖 所示：圖 狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制器 KZQ 仿真圖分析該仿真文件，可以看到，當(dāng)測(cè)試信號(hào) TEST 為高電平有效時(shí)，測(cè)試輸出信號(hào) LD_TEST 為高電平；否則，當(dāng)時(shí)間設(shè)置信號(hào) SET_T 為高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的指示信號(hào) LD_CLK 輸出高電平；當(dāng)烹飪開始信號(hào) START 信號(hào)為高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)輸出COOK 為高電平；當(dāng)復(fù)位信號(hào) RESET 為高電平時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位清零，恢復(fù)初始狀態(tài)。仿真結(jié)果符合模塊設(shè)計(jì)的要求。. 數(shù)據(jù)裝載器仿真完成數(shù)據(jù)裝載器 ZZQ 子模塊 VHDL 源程序文件輸入后，保存文件，對(duì)文件進(jìn)行編譯，生成該數(shù)據(jù)裝載器子模塊原理圖，如圖 所示：DATA1[15..0]LD_TESTLD_CLKLD_DONEDATA2[15..0]LOADALARMZZQinstVCCLD_TEST INPUTVCCLD_CLK INPUTVCCLD_DONE INPUTDATA2[15..0]OUTPUTVCCDATA1[15..0] INPUTLOADOUTPUTALARMOUTPUT圖 數(shù)據(jù)裝載器 ZZQ 原理圖其中，輸入信號(hào) LD_DONE 為高電平時(shí)，輸出烹調(diào)完畢的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)；LD_CLK 為高電平時(shí)，輸出設(shè)置的烹調(diào)時(shí)間數(shù)據(jù)；LD_TEST 為高電平時(shí)，輸出測(cè)試數(shù)據(jù)。輸出信號(hào) LOAD 用于指示電路正處于上述三路信號(hào)模式中的哪一種，同時(shí)提示 JS