微波爐的設計【帶PROE三維】【畢業(yè)論文+實習報告】

微波爐的設計

50頁 16000字數(shù)+論文說明書【詳情如下】

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微波爐的設計說明書.doc

畢業(yè)實習報告.doc

微波爐的設計

目 錄

1. 緒論 1

1.1. 任務的提出 1

1.2. 課題的內容和要求 1

1.3. 設計的目的和意義 2

2. 關鍵技術簡介 3

2.1. FPGA簡介 3

2.2. VHDL語言概述 3

2.3. Quartus II 開發(fā)系統(tǒng)簡介 5

3. 系統(tǒng)總體設計 7

3.1. 系統(tǒng)總體設計方案 7

3.2. 系統(tǒng)功能模塊描述 9

3.2.1. 輸入模塊 10

3.2.2. 控制模塊 10

3.2.3. 顯示模塊 11

3.3. 系統(tǒng)的工作流程 11

4. 系統(tǒng)詳細設計 13

4.1. 輸入模塊設計 13

4.1.1. 鍵盤掃描 13

4.1.2. 鍵盤譯碼 16

4.1.3. 輸入模塊的實現(xiàn) 17

4.2. 控制模塊設計 18

4.2.1. 狀態(tài)轉換控制 19

4.2.2. 數(shù)據(jù)裝載 22

4.2.3. 烹飪計時 23

4.2.4. 溫度控制 26

4.2.5. 控制模塊的實現(xiàn) 29

4.3. 顯示模塊設計 31

5. 系統(tǒng)仿真 35

5.1. 輸入模塊仿真 35

5.2. 狀態(tài)轉換控制器仿真 35

5.3. 數(shù)據(jù)裝載器仿真 36

5.4. 烹飪計時器仿真 37

5.5. 顯示譯碼器仿真 39

6. 結論 41

致 謝 42

參考文獻 43

摘 要

本論文介紹了微波爐的設計，應用FPGA芯片和硬件描述語言(VHDL)設計微波爐控制器系統(tǒng)的方法。系統(tǒng)使用VHDL編程實現(xiàn)各底層模塊的功能，頂層的設計采用圖形輸入完成。論文主要闡述模塊化設計的思想和狀態(tài)圖的描述方法，以及他們在硬件描述語言中的應用，并展示了其在Quartus II 開發(fā)系統(tǒng)下的仿真結果。

微波爐控制器系統(tǒng)是一個實用型的系統(tǒng)，系統(tǒng)不僅具有操作簡單的功能，而且烹調效果好，你可以按照固定程序烹調一些家常菜，可以采取分時、分不同級別火力加熱，既能節(jié)約時間又能節(jié)約能源。主要有以下幾個模塊：輸入模塊、控制模塊和顯示模塊。輸入模塊實現(xiàn)按鍵掃描和鍵盤譯碼、控制模塊包括狀態(tài)轉換控制、數(shù)據(jù)裝載、烹飪計時、溫度控制、音效提示等等、顯示模塊涉及到顯示譯碼和指示燈的閃爍。

經(jīng)過對系統(tǒng)做需求分析，詳細功能設計、編碼，模塊連接，并利用FPGA實現(xiàn)相應的功能，經(jīng)過波形仿真、下載調試，驗證了設計方案的可行性及實現(xiàn)方法的有效性，基本實現(xiàn)了系統(tǒng)的要求。

關鍵詞：FPGA；VHDL；微波爐；狀態(tài)圖；定時器

Abstract

This paper introduces the method that applying FPGA chip and VHDL to design the control system of microwave ovens. The system uses VHDL to fulfill the function of each bottom module and the design of the top layer is completed via graphic entering. This paper mainly illustrates the idea of module design and description method of state chart and that their application in VHDL and simulation results in the develop system of Quartus II.

Microwave controller system is a utility-type system that includes not only the function of simple operation, but also good effect of cook. According to fixed routine, you can cook some homely dish via taking different time and different level firepower to heat, and this can not only save time, but also save energy. It mainly includes a couple of modules as follows: input module, control module and display module. Input module fulfills key-press scanning and keyboard decoding, control module includes status switching control, data loading, cook time, temperature control, sound effect tip and so on, display module comes down to display coding decipher and the flashing of indicator light.

Through the analysis of requirement, detailed function design, coding, module connection, using FPGA to fulfill relevant function. Through waveform simulation, download debugging, it verifies the feasibility of the design and the effectiveness of realization method and basically fulfill the requirement of the system. 

Keywords: FPGA, VHDL, Microwave oven, Status chart, timer 

1. 緒論

隨著人民生活水平的提高，微波爐開始進人越來越多的家庭，它給人們的生活帶來了極大的方便。微波爐由2450MHz的超高頻來加熱食物。它省時、省電、方便和衛(wèi)生。作為現(xiàn)代的烹飪工具，微波爐的控制器體現(xiàn)著它的重要性能指標。目前大部分微波爐控制器采用單片機進行設計，電路比較復雜，性能不夠靈活。本文采用先進的EDA技術，利用Quartus II工作平臺和VHDL設計語言，設計了一種新型的微波爐控制器系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有系統(tǒng)復位、時間設定、烹飪計時、溫度控制和音效提示等功能，在FPGA上實現(xiàn)。

1.1. 任務的提出

在現(xiàn)代人快節(jié)奏生活中，微波爐已成為便捷生活的一部分。隨著控制技術和智能技術的發(fā)展，微波爐也向著智能化、信息化發(fā)展。而現(xiàn)有市售的微波爐其主要弊端為：不能按既有程序進行烹調，需要使用者根據(jù)食物的類型、數(shù)量、溫度等因素去設定微波爐的工作時間，若設定的工作時間過長，含水分較多的食物可能會產(chǎn)生過熱碳化的現(xiàn)象，若時間過短則達不到預期的烹調效果。不僅在節(jié)能方面未做過多考慮，使用者還需要經(jīng)常翻看使用說明書才能完成操作過程。針對這些問題，筆者認為有必要研制一種操作簡單且烹調效果好的微波爐，根據(jù)一些家常菜按固定程序烹調的現(xiàn)象，可采取分時、分檔火力加熱，節(jié)時又節(jié)能。

1.2. 課題的內容和要求

本課題是基于FPGA的微波爐控制器設計，即設計一個具備定時、溫控、信息顯示和音響效應提示功能的微波爐控制器，實現(xiàn)一些功能：

? 該微波爐控制器能夠在任意時刻取消當前工作，復位為初始狀態(tài)。

? 可以根據(jù)需要設置烹調時間的長短，系統(tǒng)最長的烹調時間為59分59秒；開始烹調后，能夠顯示剩余時間的多少。

? 可以根據(jù)需要設置烹調最高溫度值，系統(tǒng)最高的烹調溫度為999℃；開始烹調后，能夠顯示系統(tǒng)當前溫度值。

? 可以控制火力大小，供選擇的火力檔位有高、中、低三個火力檔位。

? 音響效應提示直接外接一個蜂鳴器，同時用一個指示燈提示。

? 顯示微波爐控制器的烹調狀態(tài)。

1.3. 設計的目的和意義

目前大部分微波爐控制器采用單片機進行設計，電路比較復雜，性能不夠靈活。本設計采用先進的EDA 技術，利用VHDL 設計語言，設計一種新型的微波爐控制器。該控制器具有系統(tǒng)復位、狀態(tài)控制、時間設定、火力檔位選擇、烹飪計時、溫度控制、顯示譯碼和音效提示等功能，基于FPGA 芯片實現(xiàn)。

該微波爐控制系統(tǒng)，除實現(xiàn)常規(guī)的解凍、烹調、烘烤的基本功能外，還進行了創(chuàng)新設計，實現(xiàn)了微波爐的自定義設置。

本系統(tǒng)控制部分以FPGA芯片為核心，通過功能按鍵設置和手動數(shù)據(jù)輸入，完成不同功能時自動以預置方案或者自定義方案加熱。其中，預制方案提供烹調、烘烤、解凍等系統(tǒng)烹調流程，僅供用戶選擇，無需設置；而自定義方案，用戶根據(jù)食物含量、重量等手動設置時間、溫度和選擇火力等操作。在烹飪過程中，能通過數(shù)碼管顯示或者指示燈提示知道食物的成熟度，可以智能控制。

該系統(tǒng)在功能執(zhí)行時，能實現(xiàn)門開關檢測、鍵盤輸入掃描、溫度控制、LED顯示、工作狀態(tài)指示、蜂鳴等。

6. 結論

該課題是利用ALTERA公司的QUARTUS開發(fā)環(huán)境和軟件，進行VHDL程序設計，然后進行仿真，調試，以CYC-L2 V2.0便攜式EDA/SOPC/DSP實驗系統(tǒng)為硬件平臺，實現(xiàn)了一個簡單的微波爐控制器系統(tǒng)的設計。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。

設計的重點主要在系統(tǒng)的規(guī)劃以及程序的設計與調試上，要做到鍵盤與數(shù)碼管，LED燈的一體化，需要在鍵位設置時進行準確的設計，通過鍵盤的掃描，消抖和譯碼，達到一鍵一碼的目的，做到功能的完善。

設計的難點主要在功能控制上，數(shù)據(jù)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。另外在仿真分析上，因為需要測試的結果很多，有些結果無法預料，無法在仿真中看到。

本設計也存在一定的不足。由于本身能力和實驗器材的限制，無法在系統(tǒng)中建立完善的體制，只是實現(xiàn)了一個微波爐控制器的基本功能。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。

致 謝

本文是在導師XX的認真要求和悉心指導下完成的。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XX老師的啟發(fā)和引導。特別是她多次詢問我設計進程，在我感到進展困難的時候為我指點迷津，幫助我開拓思路，精心點撥，熱忱鼓勵。正是在XX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。XX老師嚴肅的教學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風深深地感染和激勵著我，在此，謹向XX老師致以我最誠摯的謝意和崇高的敬意！謝謝XX老師！

在學習期間，也得到學院各位老師的無私幫助和熱心教誨，在此向學院的各位領導、老師表示衷心的感謝，謝謝你們給我提供了一個友好融洽的學習環(huán)境。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XX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

再一次向我的導師XX老師表示感謝，并向所有在論文完成過程中給予過我關心、幫助和支持的老師、同學、朋友們致以最誠摯的謝意，謝謝你們！

同時也感謝學校圖書館給我們提供了良好的查詢資料和下載資料的場所，感謝學院為我們提供了良好的做畢業(yè)設計的環(huán)境。

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！

參考文獻

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