1. 研究目的与意义
随着人们生活水平的提高和信息化的发展,家用电器层出不穷,各种功能也越来越完善,其中微波炉是现代家庭的必备产品,它的质量和性能的高低,将会极大的影响人们的生活水平和质量。为此,设计一个高质量的微波炉控制系统是非常有必要的。基于VerilogHDL的微波炉控制系统设计是工程实践性课题,主要的目的是培养学生将所学习的电路知识、集成电路生将所学习的电路知识、集成电路设计和集成电路CAD的技能运用到实际的芯片设计中,结合半导体加工厂的制造工艺,完成具有一定专用功能的专用芯片的设计。
东南大学无锡分校嵌入式系统实验室,拥有XILINX的FPGA仿真板和设计软件,同时有完整的华润上华(CSMC)工艺库,并已经设计并完成过一些产品。实验室为课题的实施提供了良好的条件。可以保证学生完成毕设工作。
2. 课题关键问题和重难点
这次课题的主要内容及基本要求是要求设计一个微波炉控制系统,经分析该课题的关键问题是档位的设置,以及温度的设置。即如何控制烹饪时间长短和如何控制小火大火。从实际情况来考虑,若能根据食物的多少,可以直接手动设置烹饪的时长以及烹饪的温度,就可以避免食物中水分过分流失或者食物没有完全被加热的情况。当烹饪时间到了,微波炉控制系统中还应设有蜂鸣器提醒用户,并可以自动断电停止工作。综上所述,课题要求设计一基于VerilogHDL的微波炉控制系统,因而如何运用VerilogHDL这一硬件描述语言完成烹饪过程中状态转换电路的设计,手动设置的时间以及温度的数据装载电路的设计,和计时器电路的设计是我们要着重考虑的难点。
3. 国内外研究现状(文献综述)
本次课题是基于VerilogHDL的微波炉控制系统的设计,因而我们将采用Verilog硬件描述语言。VerilogHDL用于从算法级、门级到开关级的多种抽象设计层次的数字系统建模。被建模的数字系统对象的复杂性可以介于简单的门和完整的电子数字系统之间。数字系统能够按层次描述,并可在相同描述中显式地进行时序建模。
VerilogHDL语言具有下述描述能力:设计的行为特性、设计的数据流特性、设计的结构组成以及包含响应监控和设计验证方面的时延和波形产生机制。所有这些都使用同一种建模语言。此外VerilogHDL语言提供了编程语言接口,通过该接口可以在模拟、验证期间从设计外部访问设计,包括模拟的具体控制和运行。
随着Verilog-XL算法的成功,VerilogHDL语言得到迅速发展。1989年,Cadence公司收购了GDA公司,VerilogHDL语言成为Cadence公司的私有财产。1990年,Cadence公司决定公开VerilogHDL语言,于是成立了OVI(OpenVerilogInternational)组织来负责促进VeriogHDL语言的发展。基于VerilogHDL的优越性,IEEE于1995年制定了VerilogHDL的IEEE标准,即VerilogHDL1364-1995;2001年发布了VerilogHDL1364-2001标准;2005年SystemVerilogIEEE1800-2005标准的公布,更使得Verilog语言在综合、仿真验证和模块的重用等性能方面都有大幅度的提高。
4. 研究方案
现代数字系统设计一般采用自顶向下的方法,其过程大致可分为三个大的步骤:系统调研;模块的划分;模块的实现。在这次课题中我们应首先分析下微波炉控制系统的整体系统框图,以及该微波炉控制系统的工作流程。经分析:
微波炉控制系统可以将其设计为三个电路模块:
1.状态控制电路,其功能是控制微波炉工作过程中的状态转换,并发出相关控制信号;
5. 工作计划
经过前期的一系列调查,我们将课题内容进行了以下规划:
本课题要求完成以下任务:
①查找文献,完成微波炉控制系统的系统功能、电路模块的系统级和划分;
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