电磁炉控制器(eda)

2023年5月1日发(作者：海尔与容声冰箱哪个品牌质量好)

电

磁

炉

控

制

器

班级：电信103

学号：1010064087

姓名：李哲

电磁炉控制器

李哲

(陕西理工学院物理与电信工程学院电信103 汉中，723000)

摘要：

设计一个有5个档的电磁炉控制器，其中1和5分别表示最低温和最高温。另外此电

磁炉控制器还具有定时功能，可以定时5和10分钟，当定时结束时，蜂鸣器会鸣叫3秒，

分别用一个静态数码管和动态数码管显示温度档和定时时间。

关键字：FPGA VHDL 电磁炉控制器

Induction cooker controller

Li Zhe

(shaanxi institute of physics and telecommunications telecommunications engineering institute

in 103, hanzhong city, 723000)

Abstract: Design a induction cooker controller has five gears, the highest temperature with

moderate lowest 1 and 5, respectively. The induction cooker controller also has the function of

timing, timing of 5 and 10 minutes, when timing is over, a buzzer will singing for 3 seconds,

respectively, in a static dynamic digital tube display digital tube and temperature profile and

timing.

Key words: the FPGA VHDL induction cooker controller

整体设计思路

设计一个有5个档的电磁炉控制器，其中1和5分别表示最低温和最高温。另外此电磁

炉控制器还具有定时功能，可以定时5和10分钟，当定时结束时，蜂鸣器会鸣叫3秒，分

别用一个静态数码管和动态数码管显示温度档和定时时间。

由于设计要求，对应2种显示方式：静态显示和动态显示，再加上蜂鸣部分。故应分为

三个部分，静态数码管显示，动态数码管显示，和蜂鸣器。用三个拨码开关控制静态数码管

显示，当输入为A2A1A0是，数码管会做出相应的显示，在5个档位范围内则不会显示。动

态数码管有两个状态，分别为五分钟，十分钟倒计时。当计时为0时，输出电平为高，蜂鸣

器鸣三秒。

1.静态数码管显示

静态数码管需要显示1至5档，用3个拨码开关控制，输出对应7个可发光二极管（如

不在1-5档范围内，则不显示）

其真值表如下：

根据真值表可得：

A2 A1 A0 OA OB OC OD OE OF OG

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 1 0 1 1 0 0 0 0

0 1 0 1 1 0 1 1 0 1

0 1 1 1 1 1 1 0 0 1

1 0 0 0 1 1 0 0 1 1

1 0 1 1 0 1 1 0 1 1

1 1 0 0 0 0 0 0 0 0

1 1 1 0 0 0 0 0 0 0

OA=A2′A1+A2A1′

A0

OB=A2A1′A0′

+A2′A0+A2′A1

OC=A2A1′+A2′

A0

OD=A2A1′A0+A2′

A1

OE=A2′A1A0′

OF=A2A1′

OG=A2′A1+A2A1′

为了让每个脉冲的到来都产生一个跳变，该实验用jk触发器实现0-5的循环，jk触发器的

程序如下所示：

LIBRARY IEEE;

USE _LOGIC_;

ENTITY jk is

PORT(j,k,clk:IN STD_LOGIC;q,qn :OUT STD_LOGIC);

END jk;

ARCHITECTURE one OF jk IS

SIGNAL q_s:STD_LOGIC;

BEGIN

PROCESS(j,k,clk)

BEGIN

IF clk'EVENT AND clk='1'THEN

IF J='0'AND k='0'THEN

q_s<=q_s;

ELSIF J='0'AND k='1'THEN

q_s<='0';

ELSIF J='1'AND k='0'THEN

q_s<='1';

ELSIF J='1'AND k='1'THEN

q_s<=NOT q_s;

END IF;

END IF;

END PROCESS;

q<=q_s;

qn<=not q_s;

END one;

仿真图如下：

2.动态数码管显示

这部分是用74168,74153芯片（74168和74153分别是十进制同步可逆加减

计数器和双四选一数据选择器）来显示五分钟和十分钟倒计时的，需两个动态数

码管。此外，还需要两个拨码开关控制电路，一个控制计时，一个对五分钟，十

分钟倒计时进行选择，其中高电平时五分钟，低电平时十分钟。需要数据选择器

对输出进行挑选，控制输入主要控制数码管可发光的二极管。

2.1 5分钟倒计时显示

如图为芯片引脚连接，对计数器置数时，当信号为5状态时为低电平，输出为0101.当

计数器开始计时时，置数端不工作，而当芯片开始计时时，计时5-1的过程中总会有高电平

输出，当保持端为低电平输入时，不会工作，当计数到0时，保持段的输入信号为1，保持

段工作，对结果进行保持，一直为0000状态。

仿真图如下：

2.2 10分钟倒计时显示

如上图所示为十分钟倒计时，当选择10状态时，十位计数器置数，为0001，保持段输入为

0时，不会工作，此时个位计数器的保持段也为低，不工作，输出为0000，此时显示为10，

当开始计时，计数器十位计数端输入为1，不置数，还是计时，个位也开始计时，当十位计

数到0时，Q0为0 ，保持端工作，输出保持为0000，而只有当个位和十位输出都为0时有

效，也就是说，当计数器结束时显示00（上图下方为十位计数，上方为个位计数）。

其仿真图如下：

2.3 控制输入部分

在1Hz的时钟信号后加一个60进制计数器，从而进行分频，得到的脉冲就是1分钟。

分频计代码

library ieee;

use _logic_;

entity fe is

port(clk:in std_logic;

clk1:out std_logic);

end fe;

architecture fe_arc of fe is

begin

process(clk)

variable cnt:integer range 0 to 99;

begin

if clk'event and clk='1'then

if cnt=59 then

cnt:=0;

clk1<='1';

else

cnt:=cnt+1;

clk1<='0';

end if;

end if;

end process;

end fe_arc;

当拨码开关为低电平时，选择10状态时可为十位计数器提供置数信号。此外还可以屏

蔽掉5状态的时钟信号，让状态五的计数器不工作。拨码开关此时输出为低电平，这是10

状态的个位和十位计数器都没有时钟信号，为10.当start输出高电平时，计数器工作。如果

开关为高电平时，就选择五状态，这样可以对10状态的个位和十位计数器进行屏蔽，当高

电平作为开关输出时，计数器则开始工作。

计数器的置数端真值表

5状态时钟端

5/10 start clockL 5状态LDN 10状态十位LDN

真值表

0 0 0 1 0

5/10 start clockL 5状态CLK 10状态CLK

0 0 1 1 1

0 0 0 0 0

0 1 0 1 0

0 0 1 0 0

0 1 1 1 0

0 1 0 0 0

1 0 0 0 1

0 1 1 0 1

1 0 1 1 1

1 0 0 0 0

1 1 0 0 1

1 1 1 0 1

输出的数通过

输入端来控制，因

1 1 0 0 0

为无五状态和十状

1 1 1 1 0

态要在同一数码管

上显示，故需2片数据选择器。若为低电平，则A为1，选择五状态输出，即选择c1，反之

则选择输出10状态。

显示10状态时，要通过2片数据选择器来进行选择，也要通过对数码管的个位和十位

进行刷新。若开关为低电平时，数据选择器根据高频信号对10状态的个位和十位进行选择

输出，同时地址段也根据高频信号变化。

1 0 1 1 0

十分钟仿真图如下：

五分钟仿真如下：

2.4 蜂鸣输出

当倒计时到0时，也就是说当第一次数据选择的结果为0并且10状态十位计数器的TCN

输出也为0时，蜂鸣器开始。

3.蜂鸣部分

要蜂鸣3秒，就是在蜂鸣器前加一个十进制计数器，当计数到3时，蜂鸣停止，如图：

仿真图如下：

参考文献

谭会生 张昌凡 EDA技术及应用 西安电子科技大学出版社 2011年3月