1、毕业论文文献综述 电子信息工程 基于 FPGA 的 微波炉控制器 摘要 ： 微波炉是一种正在得到广泛应用的家用电器，发展日新月异 ,本文着重从微波炉的发展，如何用单片机 设计 微波炉控制器 ， 如何用 FPGA 实现微波炉控制器，如何采用模糊设计 实现微波炉控制器四个方面对微波炉控制器进行了阐述。 关键词： FPGA； VHDL 语言； 控制器；单片机 引言 随着人民生活水平的提高，微波炉也进入了越来越多的家庭，它给人们的生活带来了极大的方，作为现代的烹饪工具，微波炉的控制器体现着它的重要性能指标。 1.微波炉的 发展 近年来，随 着时间节奏的加快，科技的发展，微波炉已经走进了寻常百姓家，微波
2、炉已有 50 多年的发展实力。时至今日，微波炉已实现了高度工业化规模生产。主要生产为日本、韩国及欧洲的一些发达国家。我国自 80 年代开始小规模生产微波炉，发展至今，已具有相当的生产能力，成为该行业不可小视的生力军。微波炉在世界上发达国家的家庭普及率很高。美国是微波炉最大的消费市场 1。中国老百姓也已经开始认识和接受微波炉，可以预见，中国也将成功一个巨大的微波炉消费市场。 随着科技的发展，生活水平的提高，人们对微波炉的要求也越来越高。未来的发展趋势将以 智能、信息为主，使微波炉的发展更加人性化。因此可编程微波炉控制器系统的开发有利于推动微波炉市场的发展，使老百姓能用上优秀的微波炉。 有了微波炉
3、之后 使人们生活更方便快捷 ，而且使用微波炉可以 节约能源，节省时间 ，给人们带来了极大的方便。 微波烹饪食物又快又方便，不仅味美，而且有特色，因此有人诙谐地称之为 “妇女的解放者 ”。 2.如何用单片机 设计 微波炉控制器 利用单片机多中断源的协调处理能力，通过中断接受键盘送来的新号，确认功能设置，实现数据装入，同时接收时钟芯片的脉冲新号作为基准新号，完成计时任务。其次，从 CPU 根据主 CPU发出的新号控制语音播报、远程操作等功能。这样的设计是安装和调试工作可以并行进行，发挥团队优势，极大地缩短了总体设计和制造的时间；同时可以降低单个 CPU 的工作量，为发挥部分的制作以及其他功能扩展了
4、充足的内部空间和更多的外部接口 2。 由于单片机的功能比较大，几乎各种品牌的 MCU都可以做到这一功能，最多是外围的器件用得多少而已， PIC型的、 ATMEL的 89系列的或是 AVR系列的等等都行。从功能够用、外围从简的原则来看，考虑到本题所需要用的资源很少，就选用了 ATMEL的 89C2051，性价比高 3。 图 1 单片机微波炉控制器设计系统图 3.如何用 FPGA 实现微波炉控制器 图 2 基于 FPGA的微波炉控制器系统图 根据该微波炉控制器的功能设计要求，本系统可由以下 4个模块组成：状态控制器 KZQ；数据装载器 ZZQ；烹调计时器 JSQ；显示译码器 YMQ474。 1)状
5、态控制器 KZQ的功能是控制微波炉工作过程中的状态转换，并发出有关控制信息；输入信号为 CLK、 TEST、 START、 sETT、 RESET和 DONE，输出信号为 LD-DONE、 LDCLK、 LD一 8888功能设置部分 数据装入部分 定时 部分 显示部分 声音控制部分 显示译码模块 烹饪计时模块 控制状态模块 RESET TEST SET_T STSRT 分频器 数 码 显 示 外部时钟 数据装载模块 和 C00K信号 5； 2)数据装载器 ZZQ的功能是根据 KZQ发出的控制信号选择定时时间、测试数据或烹调完成信息的装入； 3)计时器 JsQ的功能是负责烹调过程中的时间递减计数
6、，并提供烹调完成时的状态信号供 KZQ产生烹调完成信号； 4)显示译码器 YMQ47的功能就是负责将各种显示信息的 BCD转换成七段数码管显示的驱动信息编码。需要译码的信息有： 数字 o 9，字母 d、 o、 n、 E。 应用 EDA 工具进行电子系统设计不仅缩短了设计周期，降低了成本，而且 设计出来的系统速度更快、体积更小、重量更轻、功耗更低，从而满足现代电子系统发展的需求 6。 5.如何采用模糊设计 实现微波炉控制器 微波炉控制器的硬件系统选用 MCS-51 系列的 8031 单片机作为控制器的核心部件。显示部分采用 5 位 LED 数码管显示器，主要用于显示计时时间、定时时间和提示信息。
7、另外，在系统中采用 8个发光二极管用于指示微波炉的工作方式、微波功率等，由两片 74LS07 驱动器进行驱动。系统中还设置有 13 个按键，用于微波炉的工作方式、定时和计时等的设置，控制部分由反响驱动器 7406 驱动 4 个继电器来控制 加热器、磁控管、转盘灯和风扇。另外，反响驱动器 7406 还驱动 1 个报警器 7。 在本系统中，上位机与用户板之间采用串行异步通信方式，并采用 RS-232C 串行通信标准。因为 RS-232C 是早期为促进公用电话网络进行数据通信而制定的标准，其逻辑电平对地是对称的，而且总线信号采用负逻辑，与 TTL、 CMOS 逻辑电平不同 8。逻辑“ 0”状态电平规
8、定为 5 ，逻辑“ 1”状态电平为 -5 因此， 驱动器与 电平的设备连接时，必须经过电平转换。 微波炉采用模糊控制的方法能够自动地推断出食物的重 量和烹调时间，从而实现了食物烹调和解冻的智能控制，并且保证了烹调的质量 ,而信息技术的应用，使得那些追求变化用户可以通过下载由专业人员编写的各种新型菜谱，直接选择烹调方式，并由上位机轻松地控制微波炉的工作，进一步提高了微波炉的智能化水平 9。 6 总结 FPGA 在设计 中采用软件设计与硬件电路相结合来实现数字钟，软件部分采用 VHDL 描述语言进行逻辑功能设计，再通过图形输入的方法实现逻辑模块的连接，最终完成软件设计要求。硬件部分通过 EPM71
9、28SLC84 一 15 器件来实现。波形的输出与调试，可先将程序下载到专用 CPLD 芯片上，再通过外接硬件电路完成。设计简单，成本较低，本设计具有普遍的适用意义。采用单片机设计不仅其功能丰富而且产品可以实现轻便化、使用灵活。采用 ANFIS 设计系统在企业生产的实际应用中取得了良好的效果，对企业降低成本、减少办公费用和建立良好的企业形象都气了巨大的作用， 在分布式开发环境方面，留有较大的余地，等待我们去填补。通过以上几种方案的比较，我准备采用第二种方案来进行设计。 参考文献 1谭会生，张昌凡 EDA技术及其应用 M西安：西安电子科技大学出版社， 2001 2谭会生现代电子设 计技术研究 J
10、株洲工学院学报 2002(4)： 111112 3李建事，陈刚家用电器单片机控制系统的制作与检修 M上海：上海交通大学出版 社 1998 4闫玉德，等 MCS一 51单片机原理与应用 (c语言版 )M北京：机械工业出版社。 2002 6刘晓艳数据库中图像存储的策略与方法研究 J.科技情报开发与经济 2005(10)： 810. 5叶汶华，程永灵 AsP NET网页制作教程 M，北京：冶金工业出版社， 2004 6高济，王进基于 Agents的软件合成框 架 ABFSCJ计算机学报， 1999， 22(10)： 1050105. 7Raccoon L B S The chaos strategyJ.Software EngineeringNotes， 1995， 20(5)： 4047. 8Chaos in models， life cycles， and strategiesEB OL raccoon raccoon chaosmdel.html 9美 Garci3一 M01ina， h等著，岳丽华等译数据库系统全书 M北京：机械工业出版社， 2003
