【正文】 圖 2－ 7 差動(dòng)放大電路 圖 電源電路采用 2 個(gè)二極管 VD1 VD2 限幅保護(hù)作用。 杭州電子科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 壓力傳感器電路 圖 2－ 7 壓力傳感器電路 圖 MPXV7002DP為 小型封裝 (SOP)壓阻式傳感器是最新型的單片式硅壓力傳感器，可廣泛用于各種應(yīng)用，可提供與被測壓力成正比、精確的高電平模擬輸出信號(hào)。 杭州電子科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 圖 2－ 6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 圖 該電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路采用光耦 TLP521 隔離，還附加了 LED 指示燈，方便調(diào)試。由它們組成兩路 0― 5V 輸入和兩路 5― 5V輸入。其中 , 和 用了很多電容抗高頻干擾，保證了FPGA 的工作穩(wěn)定。當(dāng)作為照明控制時(shí)，若環(huán)境較明亮， Rt的電阻值會(huì)降低，使 9 腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號(hào) Vs。采用 AD7991，該轉(zhuǎn)換芯片的工作電壓及參考電壓選擇為 +，而信號(hào)調(diào)理電路輸出電壓范圍為 0～ 5V，因此需要分壓、緩沖電路實(shí)現(xiàn) 0～ 5V 到 0～ 轉(zhuǎn)換，在運(yùn)放同相 端及輸出接口處加二極管進(jìn)行限幅，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)放及后級(jí)電路的保護(hù)； A/D 芯片輸出接口采用 IIC 接口，在其輸出 SCL、 SDA部分必須接上拉電阻；為了提高測量精度， Vin3 在此處接參考電壓。通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換來達(dá)到改變風(fēng)扇風(fēng)力大小的目的。整個(gè)硬件的框圖如圖所示。而且 FPGA 芯片所具有的可編程修改的特點(diǎn)以及其強(qiáng)大的邏輯功能都是單片機(jī)難以達(dá)到的，這樣不但給設(shè)計(jì)過程中帶來一系列的便利，而且在電風(fēng)扇的功能日趨人性化和智能話的發(fā)展趨勢下，以 FPGA 為控制器件的設(shè)計(jì)無疑更加具有市場競爭力。同時(shí)通過 FPGA 芯片還可以實(shí)現(xiàn)測量和設(shè)定顯示，使用 6 個(gè)數(shù)碼管將傳感器測量到的壓強(qiáng)，設(shè)定的壓強(qiáng)。 方案 1： 該方案采用的是 AT89C51 單片機(jī)為核心控制器件，用它來處理各個(gè)單元電路的工作以及檢測其運(yùn)行情況。 2020 年 2 月在香港推出第二代。因?yàn)闆]有風(fēng)扇片來‘切割’空氣，使用者不會(huì)感到階段性沖擊和波浪形刺激?？諝馊~片干手器的原理是迫使空氣經(jīng)過一個(gè)小口來“吹”干手上的水，空氣增倍器是讓空氣從一個(gè) 毫米寬、繞著圓環(huán)放大器轉(zhuǎn)動(dòng)的切口里吹出來。本控制器以 FPGA為核心，采用 Xilinx 公司的 XC6SLX9TQG144 芯片實(shí)現(xiàn)了壓力的準(zhǔn)確控制、數(shù)碼管顯示設(shè)定值與測量值、按鍵設(shè)定氣壓大小和起動(dòng)停止控制功能、人體紅外感應(yīng)的控制、電機(jī)驅(qū)動(dòng)的脈寬調(diào)制控制。杭州電子科技大學(xué) 繼 續(xù) 教 育 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 基于 FPGA 無葉風(fēng)扇控制器的設(shè)計(jì)與制作 學(xué)習(xí)類別 成人本科 年 級(jí) 2020級(jí) 專 業(yè) 電子信息工程 班 級(jí) 金華學(xué)習(xí)中心 （函授站） 學(xué) 號(hào) 11131401007 學(xué)生姓名 彭召翔 指導(dǎo)教師 劉子堅(jiān) 完成日期 2020 年 5 月 15 日 杭州電子科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 FPGA無葉風(fēng)扇控制器的設(shè)計(jì) 與制作 杭州電子科技 大學(xué)電子信息工程 專業(yè) 彭召翔 摘要 本產(chǎn)品是無葉風(fēng)扇的核心部件之一，使用簡單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。 關(guān)鍵詞 ： 無葉風(fēng)扇 ； 無葉風(fēng)扇 ； FPGA 杭州電子科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） FPGA design bladeless fan controller （ Major of Applied Electronic Technology， Information and Engineering College， Peng ZhaoXiang） ABSTRACT This product is a core ponent of the nonleaf fan, easy to use, stable and reliable. Bladeless fan also called air doubler, it can produce natural continuous cool breeze, no leaves, no dust cover, or injury to the fingers of curious children. Even more amazing is its peculiar shape, the appearance of both the flow lines and fresh, giving the visual effect can not be pared. The controller uses FPGA as the core chip, featurerich, stable performance, reliable quality, userfriendly design, especially the many protection functions product failure rates down to very low levels. Easy to upgrade, powerful, and a wide range of versatility, speed, and very easy to install. Keyword: No leaf fan； Controller； FPGA 杭州電子科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 引言 ................................................................. 1 1方案論證與確定 ..................................................... 2 方案的選擇 ..................................................... 2 方案論證與確定 ................................................. 3 2硬件設(shè)計(jì) ........................................................... 4 硬件整體結(jié)構(gòu)及原理 ............................................. 4 各模塊電路 ..................................................... 5 最小系統(tǒng) ................................................... 5 人機(jī)接口電路與人體紅外感應(yīng)電路 ............................. 6 電源電路 .................................................... 7 串口 AD 轉(zhuǎn)換電路 ............................................. 8 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 ................................................ 9 壓力傳感器電路 ............................................. 10 差動(dòng)放大電路 ............................................... 11 3控制程序設(shè)計(jì) ...................................................... 12 程序流程圖設(shè)計(jì) ................................................ 12 程序設(shè)計(jì)介紹 .................................................. 13 4系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試 ...................................................... 16 ...................................................... 16 設(shè)定功能 ................................................... 16 起停功能 ................................................... 16 調(diào)試總結(jié) .................................................. 16 ．面板介紹 ..................................................... 17 ． 后 面板介紹 ................................................... 17 結(jié)論 ................................................................ 18 致謝 ................................................................ 19 參考文獻(xiàn) ............................................................ 20 附件 ................................................................ 21 附件 1 ：部分元器件清單 ............................................. 21 附件 2：程序清單 .................................................... 24 附件 ................................................... 44 杭州電子科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 引言 無葉風(fēng)扇也叫空氣增倍機(jī)，它能產(chǎn)生自然持續(xù)的涼風(fēng)，因無葉片，不會(huì)覆蓋塵土或傷到好奇兒童手指。由于空氣是被強(qiáng)制從這一圓圈里吹出來的，通過的空氣量可增原先的 15 倍，它的時(shí)速可達(dá)到 35 公里。它通過持續(xù)的空氣流讓你感覺更加自然的涼爽。要讓無葉風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)我們需要的功能，必須要加一個(gè)控制器來控制風(fēng)的大小、方向等等功能。首先通過壓力傳感器對(duì)空氣進(jìn)行采集，將采集的氣壓信號(hào)作 A/D 轉(zhuǎn)換，使其模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，然后輸給單片機(jī)，再由單片機(jī)控制顯示，并比較采集的氣壓與設(shè)定的氣壓是否一致，然后驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行，本設(shè)計(jì)中 我們采用的是 MPXV7002DP 壓力傳感器模塊，通過壓力傳感器模塊采集電路采集相關(guān)壓力數(shù)值，再由 AD0809 組成的 A/D 轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最終的到數(shù)字信號(hào)，將其直接輸給單片機(jī)，然后由單片機(jī)機(jī)根據(jù)內(nèi)部程序判斷，執(zhí)行相關(guān)控制程序，驅(qū)動(dòng)個(gè)單元電路的工作。其方框圖如下： 圖 1－ 2 方案 2結(jié)構(gòu)框圖 方案論證與確定 通過比較兩個(gè)方案，方案 1 采用單片機(jī)為核心控制器件，該方案的優(yōu)點(diǎn)是容易控制，系統(tǒng)原理比較簡單，電路可靠，容易實(shí)現(xiàn)控制目的。所以同過上面的對(duì)兩個(gè)方案的比較論證，本次設(shè)計(jì)采用方案 2來實(shí)現(xiàn)。 圖 2－ 1 整個(gè)硬件的 結(jié)構(gòu)框圖 整個(gè)電路的工作原理是由 100MHz 石英晶振 FPGA 提供時(shí)鐘信號(hào)， FPGA 芯片所需要的 和 電壓由外部的 5V 電源通過電源電路獲得。同時(shí)， FPGA 還可以對(duì)設(shè)定壓力進(jìn)行定時(shí)，并將定時(shí)的時(shí)間、測量壓力和設(shè)定壓力的值通過 6 個(gè)數(shù)碼管顯示出來。 杭州電子科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 人機(jī)接口電路與人體紅外感應(yīng)電路 圖 2－ 3 人機(jī)接口與人體紅外感應(yīng) 電路 圖 本系統(tǒng)人機(jī)接口電路采用獨(dú)立按鍵加數(shù)碼管相結(jié)合的方式。 1 腳是工作方式選擇，當(dāng) 1腳與 +5V端連通時(shí)，芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式；當(dāng) 1 腳與地端連通時(shí)，芯片則處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。同時(shí)在圖中還有 EPROM，在電路中 R43 作為 M93C66 的 4腳的下拉電阻。 4路輸出再經(jīng)過 AD7991 的模數(shù)轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)在加到 FPGA 控制芯片。當(dāng)JH1 為低電平時(shí) 2 腳導(dǎo)通， LED 指示燈亮?？捎糜跍y量正壓和負(fù)壓。瓷片電容 C3 至 C6