智能微波炉控制系统及设计

B2
b
OUTPUT
b[1]
B[0]
B1
c
OUTPUT
c[1]
B0
d
OUTPUT
d[1]
e
OUTPUT
e[1]
f
OUTPUT
f [1]
g
OUTPUT
g[1]
inst10
B[7]
B3 B2 B1 B0
十三、RTL图 Decoder0
IN [3..0]
OU T[15..0]
D EC OD ER
Wi d e Or6 a
至
至
state4 state6
State6 至state8
注释：（食物两次加热的过程）
Start2：设定时间
state3：大火档
state6：加热 state8：停止
十五、演示照片
十六、设计结论及评价
• 优点：可以设定倒计时间，火力选择。
• 不足：每次设定的时间最多99秒，还 需要改进，不具备检查功能。
• 结论：基本可以解决微波炉的控制问 题，但仍需改进。
谢谢大家！
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S6
00100000 Unsigned Binary
S7
01000000 Unsigned Binary
S8
10000000 Unsigned Binary
Q[7..0] B[7..0]
OUTPUT OUTPUT OUTPUT OUTPUT OUTPUT OUTPUT OUTPUT OUTPUT
Q[0] Q[1] Q[2] Q[3] Q[4] Q[5] Q[6] Q[7]
inst1
BCDto7SEG
B[6]
B3
a
OUTPUT
a[0]
B[5]
B2
b
OUTPUT
b[0]
B[4]
B1
c
OUTPUT
c[0]
B0
d
OUTPUT
d[0]
e
OUTPUT
e[0]
f
OUTPUT
f [0]
g
OUTPUT
g[0]
inst
BCDto7SEG
B[3]
B[2]
B3
a
OUTPUT
a[1]
B[1]
4=8'b00001000,S5=8'b00010000,S6=8'b00100000,S7=8'b01000000,S8=8'b1
0000000;
• always@(posedge clk ,negedge nRST) begin • if(!nRST) CS<=START; • else CS<=NS; • end • always@(CS,i1,i2,i3) begin • case(CS) • START:begin • if(i1) NS=S2; • if(i2) NS=S1; • end • S1 :begin • if(i3) NS=S2; • if(~i2&~i3) NS=S8; • end
• 1 ，该微波炉控制器能在任意时刻取消当前工作，复位为 初始状态。
• 2， 可以根据需要设定火力及每种火力的加热时间，可供 火力选择的档位有大火档，中火档，小伙档，三种档位。
• 3， 定时器需要与BCDto7SEG译码器连接，再通过数码 管显示倒计时过程。
四、确定输入和输出变量
输入变量8个： nRST：清零 i1，i2,i3：输入信号 Clk：时钟 DIN：定时器输入 Load：同步加载控制信号 Count：计数控制端 输出变量2个： Q：状态输出 B:计数器输出端
题目：智能微波炉控制系统及设计
一、大作业摘要
– 我设计的是微波炉的控制系统，主要解决的是微 波炉的定时功能，各种功能转换，比如说，加热 食物都需要哪些步骤。首先要启动开始状态，其 次设定时间，然后是火力档位的选择，最后是烹 饪的方式选择。
– 我设计的微波炉可以对食物进行不同火力档位的 加热，每种档位加热的时间可以不同。
• S2: begin if(count&！nRST)B1<=8'b00000000;
• else begin
•
if(load)B1<=DIN;
•
else
•
begin if(B1[3:0]==4'b0000)
•
begin
•
if(B1[7:4]>4'b0000||B1[7:4]<4'b0000)
•
begin
• end
• end
S3 :begin if(i1&i2) NS=S6; if(i1&i3) NS=S7; end S4 :begin if(i2&i3) NS=S6; if(~i1&i2) NS=S7; end S5 :begin if(~i1&i3) NS=S6; if(~i2&i3) NS=S7; end S6 :begin if(i1&~i2) NS=S2; if(i1&~i3) NS=S8; end S7 :begin if(~i1&~i2) NS=S2; if(~i1&~i3) NS=S8; end default:begin NS=START; end endcase end assign B=B1;
always@(posedge clk,negedge nRST)begin if(!nRST)Q<=8'b00000000; else begin case(NS) START: Q<=8'b10000000; S1 : Q<=8'b01000000; S2 : Q<=8'b00100000; S3 : Q<=8'b00010000; S4 : Q<=8'b00001000; S5 : Q<=8'b00000100; S6 : Q<=8'b00000010; S7 : Q<=8'b00000001; S8 : Q<=8'b11111111; default:Q<=8'b00000000; endcase end end endmodule
– 我的设计存在的问题是，每次加热的时间最多99 秒，没有检查功能。
二、设计的背景、目的和意义
• 随着控制技术和智能技术的发展，微波炉也向着智能化、 信息化发展。而现有市售的微波炉其主要弊端：不能按既 有程序进行烹调，需要使用者根据食物的类型、数量、温 度等因素去设定微波炉的工作时间，若设定的工作时间过 长，含水分较多的食物可能会产生过热碳化的现象，若时 间过短则达不到预期的烹调效果。针对这些问题，我认为 有必要研制一种操作简单且烹调效果好的微波炉，根据一 些家常菜按固定程序烹调的现象，可采取分时、分档火力 加热，节时又节能。
Wi d e Or5 b
Wi d e Or4 c
Wi d e Or3 d
Wi d e Or2 e
Wi d e Or1 f
Wi d e Or0 g
十四、仿真时序图
Start转移至 State2 State3 State6
state2，并设 至
至
至
定时间
state3 state6 state2
State2 State4
input nRST,clk,load,count;
input i1,i2,i3;
input [7:0]DIN;
output [7:0]B;
output Q;
wire [7:0]B ;
reg [7:0]B1;
reg [7:0] Q;
reg [7:0]
CS,NS;
parameter[7:0]
START=8'b00000000,S1=8'b00000001,S2=8'b00000010,S3=8'b00000100,S
•
4'b0100: {g,f,e,d,c,b,a}= 7'b0011001;
•
4'b0101: {g,f,e,d,c,b,a}= 7'b0010010;
•
4'b0110: {g,f,e,d,c,b,a}= 7'b0000010;
•
4'b0111: {g,f,e,d,c,b,a}= 7'b1111000;
• BCD = {B3,B2,B1,B0};
• case (BCD)
•
4'b0000: {g,f,e,d,c,b,a}= 7'b1000000;
•
4'b0001: {g,f,e,d,c,b,a}= 7'b1111001;
•
4'b0010: {g,f,e,d,c,b,a}= 7'b0100100;
•
4'b0011: {g,f,e,d,c,b,a}= 7'b0110000;
五、确定输入状态（9个）
START:开始 S2：定时 S4: 中火档 S6 ：加热 S8 : 停止
S1：解冻 S3：大火档 S5：小火档 S7：烘烤
六、整体设计框图
开始
时间设定
火力档选择 （大，中，小）
停止
烹饪功能选择 （加热，烘烤）
十、状态机设计（状态转换图）
十一、状态机设计（状态编码）
module Microwave(nRST,clk,i1,i2,i3,Q,B,load,DIN,count);
• 本设计采用 EDA 技术用 VHDL设计语言，设计一种微波 炉控制器该控制器具有系统复位、状态控制、时间设定、 火力档位选择、等功能，基于 FPGA 芯片实现
•
三、设计任务及要求
• 本课题是基于FPGA的微波炉控制器设计，即设 一个具备 定时，温控，烘烤，计时显示功能的微波炉控制器，实现 一些功能：
• module BCDto7SEG (B3,B2,B1,B0,a,b,c,d,e,f,g);
• input B3,B2,B1,B0;
• output a,b,c,d,e,f,g;
• reg[3:0] BCD;
• reg a,b,c,d,e,f,g;
• always @( B3,B2,B1,B0) begin
INPUT VCC INPUT VCC INPUT VCC INPUT VCC INPUT VCC INPUT VCC INPUT VCC INPUT VCC
Microwav e
nRST clk i1 i2 i3 load DIN[7..0] count
Q[7..0] B[7..0]
Param eter Value
•
B1[3:0]<=9;
•
B1[7:4]<=B1[7:4]-1;
•
end
•
else
•
begin
•
B1<=0;
•
end
•
end
•
else
•
begin
•
B1[3:0]<=B1[3:0]-1;
•
end
•
end
•
end
• else begin
• if(~i1源自文库 NS=S3;
• if(~i2) NS=S4;
• if(~i3) NS=S5;
•
4'b1000: {g,f,e,d,c,b,a}= 7'b0000000;
•
4'b1001: {g,f,e,d,c,b,a}= 7'b0010000;
•
default: {g,f,e,d,c,b,a}= 7'b1111111;
• endcase
• end
• endmodule
十二、状态机设计
nRST clk i1 i2 i3 load DIN[7..0] count
Type
START 00000000 Unsigned Binary
S1
00000001 Unsigned Binary
S2
00000010 Unsigned Binary
S3
00000100 Unsigned Binary
S4
00001000 Unsigned Binary
S5
00010000 Unsigned Binary