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1、北京邮电大学 数字电路实验北京邮电大学数字电路与逻辑设计实验报告实验名称：简易电磁炉控制器的设计与实现 班级：2011211122学号：班内序号：姓名：指导老师： 目录一、报告概要 1、课题名称2、报告摘要3、关键字二、设计任务和要求三、系统设计 1、设计思路2、总体框图（1） 系统结构框图（2） 模块划分方框图（3） ASM图（4） MDS图3、分块设计（1）分频模块（2）烹饪模式模块（3）火力调节模块（4）时间控制模块（5）数码管模块（6）关机模块 （7）防抖模块4、总体设计四、实现功能说明 1、已完成功能 2、器件的资源占用情况 3、关键波形仿真图及波形分析 4、必要的测试方法 五、故障
2、及问题分析六、实验总结与结论七、所用元器件及测试仪表清单八、完整源程序九、参考文献一、报告概要 1、课题名称 简易电磁炉控制器的设计与实现2、 报告摘要本次实验通过VHDL语言编程，Quartus II仿真及开发板上调试，模仿电磁炉的各种基本功能，包括烹饪模式选择，火力调节，定时及不定时选择，数码管、点阵显示、蜂鸣器提示等功能。充分运用模块编程的思想，利用状态机及自顶向下的设计方法，实现任务所要求的全部基本功能，并且在原有功能上实现了部分拓展。3、关键字 电磁炉控制器，VHDL，自顶向下2、 设计任务和要求 基本要求：1、烹饪模式选择：电磁炉的烹饪模式有火锅、煎炒、爆炒、煲汤和蒸炖五档可选。用
3、一个按键（BTN7）实现烹饪档位的选择（按下此键，依上述顺序依次变化），用点阵显示当前的烹调档位（火锅显示H、煎炒显示J、爆炒显示B、煲汤显示T、蒸炖显示Z），烹调档位的选择按键同时也是加热的开始按键，即烹调档位选定的同时电磁炉就以最大功率开始加热，没有选择时电磁炉处于停止状态，点阵不显示。 2、火力调节：电磁炉的火力分5档可调： 1900W-1500W-1100W-600W-100W，用数码管DISP3-DISP0显示当前的火力，用两个按键（BTN6和BTN5）实现火力的增加或减少，烹调过程中，除爆炒模式外，其它模式均可以随时可以调节火力，爆炒模式只能以最高功率加热。 3、定时功能：用一个按
4、键（BTN4）实现定时设置，按下定时键，蜂鸣器响一声，每按一次定时键，定时时间以5-10-30-60秒钟的顺序依次递增，定时设定完毕后，电磁炉开始倒计时。用数码管DISP5和DISP4显示定时档位和倒计时的过程，倒计时时间到后，电磁炉自动停止加热并关机。 4、不进行定时操作时，电磁炉以默认加热时间进行加热。蒸炖模式的默认时间为20秒钟；爆炒模式的默认时间是3秒钟，爆炒3秒钟后自动返回煎炒模式；其他模式的默认时间为90秒。 5、用点亮的发光二极管LD4表示开机加热，熄灭表示关机。 6、设置关闭键，任何时候按下关闭键即可将电磁炉关机。扩展功能：1、倒计时过程中通过8个发光二级管显示倒计时进度。2、
5、模式显示部分将点阵分为左右两半，采用不同的颜色显示。3、倒计时结束后放一段乐曲提示。（未实现）三、系统设计 1、设计思路简易电磁炉的设计过程采用自顶向下设计方法，从目的，即整个系统功能出发，按一定规则将系统划分为若干个子系统和功能模块，并且继续划分成更小的模块，直到每部分都能较为简单的实现。在实验中，先根据要实现的功能，将整个程序设计成了烹饪模式选择、火力调节、时间调节（倒计时与否）、微波炉状态切换这4个主要的子系统，同时设计适合不同模块工作的分频部分和与之相对应的显示部分。在这些子系统的设计中，最常用到的是利用状态机的原理实现电磁炉各个状态之间的转换。如状态选择部分通过按键BTN4实现火锅、
6、煎炒、爆炒、蒸炖和煲汤的切换；火力选择部分通过按键实现1900W到100W的切换。 2、总体框图 (1)系统结构图 (2) 系统逻辑划分方框图(3)ASM图(4)MDS图 3、分块设计 （1）分频模块 这部分按照教学网站上所给的50M分频器的实例设计了三个分频器，利用输入的50MHz时钟，分频后为1Hz、100Hz、1000Hz时钟。代码如下：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY MDCL ISPORT(CLK: IN STD_LOGIC;-时钟);END MDCL;ARC
7、HITECTURE WY OF MDCL ISSIGNAL CNT1: INTEGER RANGE 0 TO 24999999; -频率1Hz计数SIGNAL CNT100: INTEGER RANGE 0 TO 249999; -频率100Hz计数SIGNAL CNT1000: INTEGER RANGE 0 TO 24999; -频率1000Hz计数SIGNAL CLK_FP: STD_LOGIC_VECTOR (2 DOWNTO 0); -分频后的时钟信号BEGINP1：PROCESS(CLK)BEGINIF CLKEVENT AND CLK = 1 THENIF CNT1 = 2499
8、9999 THENCNT1=0;CLK_FP(0)= NOT CLK_FP(0);END IF;CNT1 = CNT1 + 1;END IF;END PROCESS P1;P2：PROCESS(CLK)BEGINIF CLKEVENT AND CLK = 1 THENIF CNT100 = 249999 THENCNT100=0;CLK_FP(1)= NOT CLK_FP(1);END IF;CNT100 = CNT100 + 1;END IF;END PROCESS P2;P3：PROCESS(CLK)BEGINIF CLKEVENT AND CLK = 1 THENIF CNT1000 =
9、 24999 THENCNT1000=0;CLK_FP(2)= NOT CLK_FP(2);END IF;CNT1000 IF( BTN7 = 1) THEN MOSHI= HG ;MSXZ= 001;CURRENT_STATE IF( BTN7 = 1) THEN MOSHI= JC ; MSXZ= 010;CURRENT_STATE IF( BTN7 = 1) THEN MOSHI= BC ; MSXZ= 011;CURRENT_STATE IF( BTN7 = 1) THEN MOSHI= BT ; MSXZ= 100;CURRENT_STATE IF( BTN7 = 1) THEN M
10、OSHI= ZD ; MSXZ= 101;CURRENT_STATE IF( BTN7 = 1) THEN MOSHI= HG ; MSXZ= 001;CURRENT_STATE = 1; END IF ;END CASE;END IF;END IF;END PROCESS; END WY点阵扫描与数码管原理类似，数码管为位选每时刻选通一位，推送八位序列控制显示；而点阵扫描为对每一行进行选通，即对行扫描，列信息即为控制显示。需要特别注意的是，点阵（0,0）的位置在左下角。点阵显示代码如下：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD
11、_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY MDCL ISPORT(CLK: IN STD_LOGIC;-时钟ROW: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);COL: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0););END MDCL;ARCHITECTURE WY OF MDCL ISSIGNAL CLK_FP: STD_LOGIC_VECTOR (2 DOWNTO 0); -分频后的时钟信号SIGNAL MSXZ: STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); -加热模式的状态组合SIGNAL DZSM: STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); -点阵辅助扫描显示SIGNAL CURRENT_STATE: STD_LOGIC; -当前状态，是否为等待P1：PROCESS(CLK_FP(2),MSXZ)BEGINIF (CLK_FP(2)EVENT AND CLK_FP(2)=1) THENIF CURRENT_STATE =1 THENCASE MSXZ ISWH
