【正文】 感謝參加論文評審和答辯的各位教授、專家! 感謝你們能在百忙之中給予指導!感謝所有關心我的人！2參考文獻[1] 李華．MCS 51 系列單片機使用接口技術．北京：北京航空航天大學出版社，1990[2] 黃繼昌．傳感器工作原理及應用實例．北京：人民郵電出版社，1998[3] 紀宗南．單片機外圍器件實用手冊輸入通道器件分冊．北京：北京航空航天大學出版社，1998[4] 閻石．數字電子技術基礎．北京：高等教育出版社，2022[5] 張志剛．FPGA 與 SOPC 設計教程：DE2 實踐．西安：西安電子科技大學出版社，2022[6] 汪國強． SOPC 技術與應用．北京：機械工業(yè)出版社，2022[7] 江思敏． VHDL 數字電路及系統(tǒng)設計．北京：機械工業(yè)出版社，2022[8] 甘歷．VHDL 應用與開發(fā)實踐．北京：科學出版社，2022[9] 陳榮，陳華． VHDL 芯片設計．北京：機械工業(yè)出版社，2022[10] 王誠，吳繼華，范麗珍．Altera FPGA/CPLD 設計：基礎篇．北京：人民郵電出版社，2022[11] 徐光輝，程東旭，黃如．基于 FPGA 的嵌入式開發(fā)與應用．北京：電子工業(yè)出版社，2022[12] 李景華，杜玉遠．可編程邏輯器件與 EDA 技術．沈陽：東北大學出版社，2022[13] 王國強． EDA 技術與應用．北京：電子工業(yè)出版社，2022[14] 億特科技．CPLD/FPGA 應用系統(tǒng)設計與產品開發(fā)．北京：人民郵電出版社，2022[15] Bob Zeidman．基于 FPGAamp。同時，對各位老師在專業(yè)知識與其他方面給予的幫助，在此一并表示誠摯的謝意！也感謝在我學習和生活中給予幫助的各位同學，特別是同組成員濮存云同學，從最初的選題理解以及模塊搭建到最后的論文撰寫，我們一起討論學習，他給予了我很大幫助。正是在曹老師不遺余力的幫助下，我的設計思路才得以能夠從混亂到清晰，論文材料才能夠從蕪雜到精到，語言組織才可以從瑣碎到精煉，一步一步接近完善。在這半年期間，無論是從選題的確定，論文的寫作、修改到最后的定稿，時刻都能得到曹老師的啟發(fā)和引導。比如像存儲功能，就沒有在系統(tǒng)中考慮到，這些都有待以后的繼續(xù)提高和完善。本設計也存在一定的不足。設計的難點主要在功能控制上，數據和控制信號較多，狀態(tài)之間的轉化也較為復雜，在設計中帶來了一些困難。在整個畢業(yè)設計過程中，進行了系統(tǒng)的總體設計，硬件設備的選用，軟件和開發(fā)環(huán)境的安裝，VHDL 程序設計與仿真。添加引腳，對該原理圖進行編譯、仿真，其仿真結果如圖 所示：圖 顯示譯碼器 YMQ 仿真圖分析仿真結果，可知，該譯碼器實現了顯示譯碼功能。圖 烹調計時器 JSQ 仿真圖（59 分 59 秒）由以上仿真結果可以看到，該 JSQ 模塊實現了烹調計時的定時作用。為了直觀有效的觀察該烹調計時器的實現結果，這里分別設置不同的定時時間進行仿真，其對應的仿真結果如圖 、 所示：圖 為定時時間（4 分 57 秒）的仿真結果圖。由以上分析可知，仿真結果正確，即實現了減法計數功能。以下分別是兩減計數器的功能仿真圖。輸出信號 DONE 表示烹調時間到；ALARM 表示音響效應；SEC_L[3..0] 、SEC_H[3..0]、MIN_L[3..0]、MIN_H[3..0]顯示所剩時間，和測試狀態(tài)信息、烹調完畢狀態(tài)信息等。 烹飪計時器仿真對烹飪計時器模塊頂層文件進行編譯，生成對應的元件，添加引腳，得到該烹飪計時器子模塊原理圖。添加引腳，對該原理圖進行編譯、仿真，其仿真結果如圖 所示：圖 數據裝載器 ZZQ 仿真圖分析該模塊仿真結果，由于數據裝載器本質上即多了選擇譯碼電路。 數據裝載器仿真完成數據裝載器 ZZQ 子模塊 VHDL 源程序文件輸入后，保存文件，對文件進行編譯，生成該數據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 數據裝載器 ZZQ 原理圖其中，輸入信號 LD_DONE 為高電平時，輸出烹調完畢的狀態(tài)信息數據；2LD_CLK 為高電平時，輸出設置的烹調時間數據；LD_TEST 為高電平時，輸出測試數據。添加引腳，對該原理圖進行編譯、仿真，其仿真結果，如圖 所示：圖 狀態(tài)轉換控制器 KZQ 仿真圖分析該仿真文件，可以看到，當測試信號 TEST 為高電平有效時，測試輸出信號 LD_TEST 為高電平；否則，當時間設置信號 SET_T 為高電平時，對應的指示信號 LD_CLK 輸出高電平；當烹飪開始信號 START 信號為高電平時，對應輸出 COOK 為高電平；當復位信號 RESET 為高電平時，系統(tǒng)復位清零，恢復初始狀態(tài)。KZQ 根據輸入信號和自身當時所處的狀態(tài)完成狀態(tài)的轉換和輸出相應的控制信號。添加引腳，對該原理圖進行編譯、仿真。 END PROCESS。 E WHEN OTHERS=DOUT7=0000000。 o WHEN 1100=DOUT7=1010100。 9 WHEN 1010=DOUT7=1011110。 7 WHEN 1000=DOUT7=1111111。 5 WHEN 0110=DOUT7=1111101。 3 WHEN 0100=DOUT7=1100110。 1 WHEN 0010=DOUT7=1011011。這其譯碼對照表如表 所示：2表 譯碼對照表顯 示 的 數 字 或 字 母 BCD 編 碼 七 段 顯 示 驅 動 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根據該譯碼對照表對該顯示譯碼器進行設計，其關鍵代碼如下：PROCESS(AIN4) BEGIN CASE AIN4 IS WHEN 0000=DOUT7=0111111。根據組成 0~9 這 10 個字形的要求可以列出該七段譯碼器的真值表。圖 七段數碼管電路圖BCD 七段譯碼器的輸入是 1 組 BCD 碼，輸出是數碼管各段的驅動信號（以 a~g 表示），也稱 47 譯碼器。圖 4 .21 是共陰式 LED 數碼管的原理圖。分段式顯示器（ LED數碼管）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。8 個狀態(tài)提示指示燈分別表示：工作狀態(tài)、開門指示、測試、烹調、烘烤、解凍、意外報警、完成提示。其中，用七段數碼管作為時間、溫度、火力大小顯示，用發(fā)光二極管作為狀態(tài)提示顯示。以下是該控制模塊的內部原理圖，如圖 所示：2圖 控制模塊內部原理圖 顯示模塊設計顯示部分采用七段數碼管和發(fā)光二極管來實現。輸出信號 control_bcd 為溫控信號，外接 4 個七段數碼管，動態(tài)地顯示微波爐當前工作狀態(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的工作狀態(tài)指示燈，高電平時表示烹調已經開始或正在進行，低電平便是烹調結束或沒有進行；SEC_L、SEC_H、MIN_L 、MIN_H 分別表示秒個位、秒十位、分個位、分十位，他們分別接 4 個七段數碼管，動態(tài)地顯示完成烹調所剩的時間以及測試狀態(tài)信息“8888” 、烹調完畢的狀態(tài)信息 “DONE”。 U4:JSQ PORT MAP(COOK_TMP,LOAD_TMP,CLK,DATA_TMP,SEC_L,SEC_H,MIN_L,MIN_H,DO2NE,ALARM)。 U2:ZZQ PORT MAP(DATA1,TEST_TMP,CLK_TMP,DONE_TMP,DATA_TMP,LOAD_TMP,ALARM)。 控制模塊的實現綜合上述分析，對該控制模塊進行完整設計，以下是該模塊頂層文件關鍵代碼。 END IF。2 IF (hourhourin) THEN ALARM=1。EVENT AND CLK=1) THEN control_bcd=temp。 END IF?？刂撇糠諦EGIN IF (tin(cin+5)) THEN cin 是參數設定值 temp=1。 IF (e=24) THEN e:=0。 IF (m=10) THEN m:=0。 IF (s=10) THEN s:=0。 ELSIF (CLK39。 m:=039。 BEGIN d:=clearing XOR enin。 VARIABLE e : INTEGER RANGE 0 TO 24。 END IF。EVENT AND CLK=1) THEN IF (tout=(cout6) AND tout=(cout+5)) THEN 設定值上下 5 度的范圍內開始計時 enout=1。 的運算，數據調整為對應的數字信號，在讀取 ADC0809 的數據后，先將轉換數據左移 1 位(相當于乘以 2)，然后減去 273，當溫度達到某一數值時，使能信號和清零信號為‘1’ ，此時時鐘開始計時。數據采集主要完成溫度的處理，時鐘定時主要對溫度起定時作用，溫度控制部分的輸入信號來自數據處理和時鐘定時后的輸出，當實際輸出溫度小于預輸出溫度值時，輸出信號控制微波爐繼續(xù)加熱。ADC0809 將當前溫度轉換成數字量后送入 FPGA 控制芯片，控制芯片對由鍵盤輸入的加熱最高溫度給定值進行比較，即通過直接比較設定值和測得值的 BCD 編碼，當爐內溫度高于給定溫度時，立即停止加熱，并輸出控制信號提示報警燈亮，從而實現對溫度的控制。ADC0809 是 8 位模數轉換器，測量精度為 V，當 ADC0809 的轉換值為 x 時，所測溫度為：T=(x )247。 得到要測量的溫度。而 0℃(等于 273K)時，輸出電流 273 μA，經 I／V 轉換后，將產生 V 的電壓。本設計采用模擬溫度傳感器 AD590 和模數轉換器 ADC0809 實現對溫度的檢測。輸出信號 DONE 表示烹調時間到；ALARM 表示音響效應；SEC_L[3..0]、SEC_H[3..0]、MIN_L[3..0]、MIN_H[3..0]顯示所剩時間，和測試狀態(tài)信息、烹調完畢狀態(tài)信息等。如圖 和 所示：圖 十進制計數器電路符號圖 六進制計數器電路符號然后將兩計數器級聯構成。139。同理，六進制計數器的設計表達式為： IF CQI=0000 THEN CQI=0101。 ELSE CQI=CQI39。由所學知識可知，計數的功能是累計輸入脈沖的個數，實現計數功能的數字電路即計數器，被計數的脈沖可以是周期性脈沖，也可以是非周期性脈沖，通常加在計數器的時鐘脈沖輸入端，作為計數器的時鐘脈沖。完成 VHDL 源程序的輸入，編譯、運行，生成相應的電路符號，如下圖 所示：DATA1[15..0]LD_TESTLD_CLKLD_DONEDATA2[15..0]LOADALARMZZQinst5圖 ZZQ 電路符號 烹飪計時烹飪計時器 JSQ 為減計數計數器，其最大計時時間為 59:59，因此可用兩個減計數十進制計數器 DCNT10 和兩個減計數六進制計數器 DCNT6 級聯構成。 END CASE。 LOAD_DONE WHEN 001 = DATA2=DATA1。 CASE TEMP IS WHEN 100 = DATA2=ALLS。 LD_DONE amp。 BEGIN LOAD=LD_TEST OR LD_DONE OR LD_CLK。 CONSTANT DONE:STD_LOGIC_VECTO