EDA課程設計---微波爐定時控制器的設置

1、 課程設計說明書課程：EDA技術基礎題目：微波爐定時控制器的設置 學生姓名： 陳卓學 號： 200965110117班 級: 09光電專 業(yè)： 物理學指導教師：賀慧勇 唐立軍 文勇軍 周曉萍 唐俊龍長沙理工大學課程設計任務書物理與電子科學 學院 物理 專業(yè) 光電 班 姓名 陳卓 課程名稱 EDA技術基礎 題 目 微波爐定時控制器的設計 同組設計者:顧曉輝，陳詩遠，王超，文奚，任曉晨，吳勇勇要求：（1）啟動開關；（2）復位開關；（3）烹調(diào)時間設置和顯示；（4）“火力”設置（分大中小三檔）； （5）七段碼測試：上電或按TEST鍵可以測試七段碼管，顯示為“8888”；（6）啟動輸出和”火力”輸出（可

2、用LED顯示代表）； （7）設定時間后，按啟動鍵開始烹調(diào)，同時顯示剩余時間，時間為0時，顯示烹調(diào)完成信息“End”，并輸出提示音;(8) 故障信號有效時，停止輸出，顯示信息“Err”，輸出間歇報警聲音發(fā)揮部分： 1.烹調(diào)方案預設和調(diào)用2. 設計帶燒烤功能微波爐控制器工作計劃（1）時間本課程設計安排2周時間: 2011.12.5 2011.12.16 （2）進度安排第1周周一周二:查閱資料，拿出整體設計方案，劃分模塊；第1周周三至周五:各模塊的設計、調(diào)試、驗證。第2周周三前完成項目整體調(diào)試和測試。第2周周三周四文檔寫作整理第2周周五：答辯討論指導教師：賀慧勇 唐立軍 文勇軍 周曉萍 唐俊龍 20

3、11年11月20 日教研室意見：同意。教研室主任 文勇軍 2011年11月23 日長沙理工大學課程設計成績評定表學生姓名： 陳卓 學號： 200965110117 專業(yè)班級： 09光電 課程設計題目： 微波爐定時控制器的設計 評分項目要求分值得分學習態(tài)度學習態(tài)度認真，遵守紀律。10設計方案調(diào)研充分，方案設計合理。20工作量完成了任務書規(guī)定的工作量。實際設計、調(diào)試效果好。40設計報告完全符合撰寫規(guī)范要求，結構嚴謹，邏輯性強，層次清晰，表述準確，文字流暢。20答辯準備充分，概念清楚，能準確流利地回答各種問題。10總分備注：成績： 指導教師： 年 月 日21目 錄1 設計題目與要求22 硬件描述53

4、 軟件設計思路. . .73程序調(diào)試過程及問題分析104課程設計中的感想及結論11參考文獻13附件131，硬件描述拿到題目后，我們仔細看了我們所需要用到的ALTERA公司的CYCLONE III系列的芯片EP3C16F484C6,FPGA開發(fā)板，這是開發(fā)板的全圖從圖以及查資料得知這塊開發(fā)板包括以下硬件資源Altera Cyclone III 3C16 FPGA device Altera Serial Configuration device EPCS4 USB Blaster (on board) for programming and user API control; both JTAG

5、 and Active Serial(AS) programming modes are supported 8-Mbyte SDRAM 4-Mbyte Flash memory SD Card socket 3 pushbutton switches 10 toggle switches 10 green user LEDs 50-MHz oscillator for clock sources VGA DAC (4-bit resistor network) with VGA-out connector RS-232 transceiver PS/2 mouse/keyboard conn

6、ector Two 40-pin Expansion Headers這里我們要用到的主要就是Cyclone III 3C16芯片，以及green user LED，pushbutton switchs，toggle switchs等控制顯示部分的硬件資源。這是整個開發(fā)板的Block diagram我們用VHDL硬件描述語言寫好程序，然后燒錄進開發(fā)板，利用user LED，pushbutton switchs等硬件資源來實現(xiàn)整個的微波爐定時控制器的設計。這是開發(fā)板的引腳圖：通過設置引腳，我們能控制開發(fā)板上的按鍵讓LED上顯示我們所需要的東西從而實現(xiàn)啟動復位等任務書里面的提到的基本要求。2，軟件設

7、計思路題目要求設計一個微波爐定時控制器，要求有啟動復位開關以及亨調(diào)時間的設置，火力設置高中低檔，七段碼測試，按下測試鍵后顯示四個8，啟動輸出和”火力”輸出； 設定時間后，按啟動鍵開始烹調(diào)，同時顯示剩余時間，時間為0時，顯示烹調(diào)完成信息“End”，并輸出提示音;故障信號有效時，停止輸出，顯示信息“Err”，輸出間歇報警聲音。根據(jù)題目要求，經(jīng)過我們的討論，我們做了以下方案：用VHDL語言寫，設定時間采用兩個按鈕分別提供一個移位信號和一個加信號（這與實際比較相符），管腳綁定簡單（特別是數(shù)碼管），這里采用的是動態(tài)掃描位選輸出數(shù)據(jù)，不需對四個數(shù)碼管都進行綁定。通過我們的討論，形成了一個初步的思路，如下圖

8、所示：預設初值 倒計時減計數(shù) 輸出數(shù)據(jù)然后增加復位端和測試端： 復位輸出數(shù)據(jù) 預設 倒計時 實現(xiàn)閃爍初值 減計數(shù) 測試在整個程序的設計思路上，我們將程序分成了5個單元模塊，以及一個綜合的ZONGHE頂層模塊，這五個模塊分別為初始化模塊（FIRST）,分頻模塊（FENPIN）,減計數(shù)模塊（JIANJISHU）,顯示模塊（VIEW）,位選模塊（CHOICE）。經(jīng)過我們組的討論，決定將每個單元模塊分工到人，然后每個人負責一個模塊，我分到的模塊是減計數(shù)模塊。減計數(shù)（JIANJISHU）模塊的設計： JIANJISHU模塊的主要用于對FIRST模塊的數(shù)據(jù)進行選擇性的處理和輸出： （1）、當JIANJIS

9、HU模塊中的res=0時，由于res作為輸入同樣也連接這FRIST模塊中的res，他們是由一個輸入共同控制的，所以此時輸出的就是“0000”； （2）、當JIANJISHU模塊中的test=0時，同res一樣的道理，此時輸出為“8888”； （3）、當q4=15（輸出為F）或start=0時，LED就不會亮了，表示工作完成或處于等待狀態(tài)，此時不對FIRST模塊中的數(shù)據(jù)進行任何處理就直接輸出； （4）、在以上條件都不滿足的情況下，若此時start=1，那么JIANJISHU模塊才開始了真正的工作狀態(tài)，即配合FENPIN模塊中時鐘outclk開始每秒減一的記時計數(shù)；本程序中復位鍵res和test的

10、詳細說明：這里的res和test和模塊FRIST中的res和test是用同一個控制端，而且JIANJISHU的res和test是必不可少的。因為每次進行計數(shù)完后由于是利用信號進行減計數(shù)，在記完一次數(shù)之后q1，q2，q3和q4都會保持最后一次的狀態(tài)，如果不及時清零的話，那么下一次的res，test以及加計數(shù)就是只能對前一級的輸入進行復位和測試，輸出的將是前一級的各個位數(shù)減去q1，q2，q3和q4的值，所以在JIANJISHU模塊中進行清零是十分重要的。經(jīng)過上面的分析，大致程序如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logi

11、c_unsigned.all;entity jianjishu isport(clks,start,res,test:in std_logic; in1,in2,in3,in4:in std_logic_vector(3 downto 0); light:out std_logic; out1,out2,out3,out4:out std_logic_vector(3 downto 0);end;architecture one of jianjishu issignal q1,q2,q3,q4:std_logic_vector(3 downto 0);beginprocess(start,c

12、lks,res,test,q4) variable a:std_logic_vector(1 downto 0); beginif res=0 or test=0 then q1=0000;q2=0000;q3=0000;q4=0000; -對信號都清零設置 elsif q4=(in4-15) or start=0 then a:=00;light=0; -當q4=15或start=0時不進行減計數(shù)，同時LED不亮 elsif start=1 then a:=11;lightif clksevent and clks=1 then if (in1-q1)=0 then q1=(in1-9);q

13、2=q2+1;else q1=q1+1;end if; if (in2-q2)=0 and (in1-q1)=0 then q3=q3+1;q2=(in2-5);q1=(in1-9);end if; -當輸出out1=0和out2=0時進位減1，同時out1=9，out2=5；if (in3-q3)=0 and (in2-q2)=0 and (in1-q1)=0 then q4=q4+1;q3=(in3-9);q2=(in2-5);q1=(in1-9);end if;if (in4-q4)=0 and (in3-q3)=0 and (in2-q2)=0 and (in1-q1)=0 then

14、q4=(in4-15);q3=(in3-14);q2=(in2-13);q1null;end case;end if;end process;out1=(in1-q1);out2=(in2-q2);out3=(in3-q3);out4clk1,outclk=a,screen=k);u2: first port map (clk=clk2,res=rest,test=testt,able=move, o1=b,o2=c,o3=d,o4=e,o5=j);u3:jianjishu port map (clks=a,start=startt,res=rest,test=testt,in1=b,in2=

15、c,in3=d,in4=e,light=lighto,out1=f,out2=g,out3=h,out4=i);u4:choice port map (clk=clk1,f1=f,f2=g,f3=h,f4=i,o1=q,o2=p);u5:view port map (able=j,screen=k,f1=q,f2=p,segout=seg,selout=sel);end;第二部分：FENPIN（時鐘分頻）library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity fenpin is port(c

16、lk:in std_logic; outclk,screen:out std_logic);end;architecture first of fenpin is signal Q1,Q2:std_logic; begin one:process(clk) variable count1:integer range 0 to 1002; begin Q11000 then Q1=1;count1:=0; elsif clkevent and clk=1 then count1:=count1+1; end if; end process; - 分出1秒信號two:process(clk)var

17、iable count2:integer range 0 to 500;begin if clkevent and clk=1 then if count2250 then Q2=1;count2:=count2+1;else Q2499 then count2:=0;end if; end process; - 閃爍信號outclk=Q1;screen=Q2;end; 第三部分：FIRST（數(shù)據(jù)初始化）library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity first isport(clk

18、,able,res,test:in std_logic; o1,o2,o3,o4,o5:out std_logic_vector(3 downto 0);end;architecture two of first issignal q1,q2,q3,q4,q5:std_logic_vector(3 downto 0);beginprocess(able)beginif ableevent and able=1 then if q54 then q5=q5+1; else q5=0000; end if;end if;end process; -位選信號，選擇相應的位進行初始化，其中“0000”

19、為空位。process(clk,res,test,q4)beginif res=0 then q1=0000;q2=0000;q3=0000;q4=0000; -復位鍵elsif test=0 then q1=1000;q2=1000;q3=1000;q4 if q19 then q1=q1+1;else q1 if q25 then q2=q2+1;else q2 if q39 then q3=q3+1;else q3 if q45 then q4=q4+1;else q4null;end case;end if;end process;o1=q1;o2=q2;o3=q3;o4=q4;o5=

20、q5; -在VIEW模塊中選擇閃爍位end;第四部分：JIANJISHU（數(shù)據(jù)按秒倒計時）library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity jianjishu isport(clks,start,res,test:in std_logic; in1,in2,in3,in4:in std_logic_vector(3 downto 0); light:out std_logic; out1,out2,out3,out4:out std_logic_vector(3 downto 0);e

21、nd;architecture one of jianjishu issignal q1,q2,q3,q4:std_logic_vector(3 downto 0);beginprocess(start,clks,res,test,q4) variable a:std_logic_vector(1 downto 0); begin if res=0 or test=0 then q1=0000;q2=0000;q3=0000;q4=0000; -對信號都清零設置 elsif q4=(in4-15) or start=0 then a:=00;light=0; -當q4=15或start=0時不

22、進行減計數(shù)，同時LED不亮 elsif start=1 then a:=11;lightif clksevent and clks=1 then if (in1-q1)=0 then q1=(in1-9);q2=q2+1;else q1=q1+1;end if; -q1開始為0，當q1=in1時，對q1賦值為（in1-9），為負數(shù),同時對q2進行加1，那么（in2-q2）就可以視線減1，若不是那么q1=q1+1,可以實現(xiàn)（in1-q1）從9開始的倒計數(shù)if (in2-q2)=0 and (in1-q1)=0 then q3=q3+1;q2=(in2-5);q1=(in1-9);end if;

23、-當輸出out1=0和out2=0時進位減1，同時out1=9，out2=5；if (in3-q3)=0 and (in2-q2)=0 and (in1-q1)=0 then q4=q4+1;q3=(in3-9);q2=(in2-5);q1=(in1-9);end if;if (in4-q4)=0 and (in3-q3)=0 and (in2-q2)=0 and (in1-q1)=0 thenq4=(in4-15);q3=(in3-14);q2=(in2-13);q1null;end case;end if;end process;out1=(in1-q1);out2=(in2-q2);ou

24、t3=(in3-q3);out4=(in4-q4);end;第五部分：CHOICE（數(shù)據(jù)選擇模塊）library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity choice isport(clk:std_logic; f1,f2,f3,f4:in std_logic_vector(3 downto 0); o1:out std_logic_vector(1 downto 0); o2:out std_logic_vector(3 downto 0);end;architecture one of

25、choice issignal q:std_logic_vector(1 downto 0);beginprocess(clk)beginif clkevent and clk=1 then q o2 o2 o2 o2 null; -選擇輸出數(shù)據(jù)end case;end process;o1=q; -位選信號end;第六部分：VIEW（顯示模塊）library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity view isport(screen:in std_logic; f1:in std_log

26、ic_vector(1 downto 0); f2,able:in std_logic_vector(3 downto 0); segout:out std_logic_vector(7 downto 0); selout:out std_logic_vector(2 downto 0);end;architecture one of view issignal seg:std_logic_vector(6 downto 0);signal sel:std_logic_vector(2 downto 0);beginselout=sel;segout(6 downto 0)=seg;sel=0

27、00 when f1=0 else 001 when f1=1 else 010 when f1=2 else 011 when f1=3 else 000; -相應的數(shù)據(jù)選擇對應的位進行輸出segout(7)=1 when f1=2 else 0; -在第三個數(shù)碼管輸出小數(shù)點process(f2,able,sel)beginif (able=0001 and sel=000) or (able=0010 and sel=001) or (able=0011 and sel=010) or (able=0100 and sel=011) thenif screen=1 then seg seg

28、 seg seg seg seg seg seg seg seg seg seg seg seg seg seg segnull;end case; -有輸出end if; -實現(xiàn)閃爍elsecase f2 iswhen 0000 = seg seg seg seg seg seg seg seg seg seg seg seg seg seg seg segnull;end case; -在沒選中的位正常輸出end if;end process;end;附件2：tcl引腳文件#Setup.tcl # Setup pin setting for EP1C12 main board set_gl

29、obal_assignment -name RESERVE_ALL_UNUSED_PINS AS INPUT TRI-STATED set_global_assignment -name ENABLE_INIT_DONE_OUTPUT OFF set_location_assignment PIN_G21 -to clk set_location_assignment PIN_H5 -to sw1 set_location_assignment PIN_H6 -to sw2 set_location_assignment PIN_G4 -to sw3 set_location_assignme

30、nt PIN_G5 -to sw4 set_location_assignment PIN_H2 -to button0 set_location_assignment PIN_G3 -to button1 set_location_assignment PIN_F1 -to button2 set_location_assignment PIN_J1 -to led0 set_location_assignment PIN_J2 -to led1 set_location_assignment PIN_C1 -to led60set_location_assignment PIN_C2 -to led61 set_location_assignment PIN_B2 -to led62 set_location_assignment PIN_B1 -to led9 set_location_assignment PIN_E11 -t