基于fpga的空調(diào)溫度控制電路的設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告-wenkub
2023-05-26 15:26:57 本頁(yè)面
【正文】 控制可以應(yīng)用神經(jīng) PID 控制。 溫度控制的對(duì)象不同，我們需要設(shè)計(jì)不同的溫度控制裝置，即使有時(shí)候應(yīng)用了相同的控制原理。按操作途徑分為兩種：手動(dòng)控溫和自動(dòng)控溫；按調(diào)節(jié)原理 分，主要有位式、 PID、模糊控制、 PID 加模糊控制等。如果上述過(guò)程均由人工參與完成，則該過(guò)程為手段控制，如果上述過(guò)程全部自動(dòng)實(shí)現(xiàn)則為自動(dòng)控制過(guò)程?？照{(diào)進(jìn)入了超空調(diào)時(shí)代，其顯著特點(diǎn)是空調(diào)不僅僅是空調(diào)。首先是后風(fēng)扇 時(shí)代 。隨著計(jì)算 機(jī)技術(shù)、變頻技術(shù)、智能控制技術(shù)的 不斷 發(fā)展。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告 1．文獻(xiàn)綜述：結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫(xiě) 2500 字以上的文獻(xiàn)綜述，文后應(yīng)列出所查閱的文獻(xiàn)資料。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及所在專(zhuān)業(yè)審查后生效。 2．開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按此電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)。 文獻(xiàn)綜述 1．引言 溫 度和 空氣調(diào)節(jié) 關(guān)系到人們的生活狀況 。人們 摒棄了 傳統(tǒng)定頻定速空調(diào)器的 那種固定的調(diào)節(jié)模式。典型特征是，功能僅限制于制冷制熱，技術(shù)含量低；接下來(lái)是純空調(diào)時(shí)代。還能滿(mǎn)足節(jié)能環(huán)保的要求；在以 網(wǎng)絡(luò) 信息代表的 2l 世紀(jì)。除了少數(shù)控制要求不高的領(lǐng)域還在運(yùn)用手動(dòng)控制外，現(xiàn)在溫度控制系統(tǒng)均為自動(dòng)控制系統(tǒng) [2]。對(duì)控溫對(duì)象來(lái)說(shuō)，調(diào)節(jié)手段采用調(diào)節(jié)負(fù)載電壓或調(diào)節(jié)功率以實(shí)現(xiàn)溫度控制。而且不同的行業(yè)對(duì)溫度的控制要求也各不相同，因此在具體實(shí)際設(shè)計(jì) 溫度控制裝置時(shí)我們應(yīng)該考慮實(shí)際需要。 大空間溫度控制主要通過(guò)給需要控制溫度空間內(nèi)送相應(yīng)溫度流體來(lái)實(shí)現(xiàn)熱交換達(dá)到控溫目的。在控制過(guò)程中，需要同時(shí)監(jiān) 測(cè)封閉空間溫度和傳輸介質(zhì)系統(tǒng)的溫度。 ℃的溫度控制精度。衛(wèi)星溫度控制采用被動(dòng)熱控制技術(shù)和主動(dòng)熱控制技術(shù)。主動(dòng)熱控制的特點(diǎn)在于 可適時(shí)調(diào)節(jié)被控對(duì)象的熱傳遞特性，對(duì)外部變化反應(yīng)靈敏，溫度調(diào)節(jié)精度高，但在壽命和可靠性方面受到限制，質(zhì)量和能耗也相應(yīng)增加。采用 Fuzzy 控制算法，可以得到精確的可控硅的出發(fā)信號(hào)，使得整個(gè)系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高、可靠性高、控制精度高、寬范圍的溫度控制調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了加熱電源的功率調(diào)節(jié)，解決了電視線(xiàn)圈壓型機(jī)加熱源的加熱溫度不均勻的校正和非線(xiàn)形補(bǔ)償問(wèn)題。此外，它還具有綜合測(cè)溫、顯示功能，可顯示三線(xiàn)繞組的溫度，最高溫度、整定溫度、以及用戶(hù)設(shè)定的門(mén)級(jí)溫度等；能指示超溫、超高溫、故障狀態(tài)；通過(guò)按鍵可更改門(mén)級(jí)溫度等，通過(guò)遠(yuǎn)距離測(cè)量傳送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)保護(hù)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)控制在這方面的應(yīng)用，溫度控制系統(tǒng)達(dá)到自動(dòng)化、智能化，比過(guò)去單純采用電子線(xiàn)路進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)的控制效果要好得多。在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中要求試樣、入射角、反射角角度可調(diào)，因而要對(duì)傳統(tǒng)的低溫恒溫設(shè)備中進(jìn)行實(shí)際改調(diào)，以滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求 [2]。 各種控制方法有著自己的優(yōu)點(diǎn)，也同時(shí)存在不足。單純的模糊控制對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)不利，系統(tǒng)穩(wěn)定性差。 3． 1 FPGA 的設(shè)計(jì)流程 ： 下圖是基于 EDA 軟件的 FPGA/CPLD 開(kāi)發(fā)流程框圖，以下將分別介紹各設(shè)計(jì)模塊的功能特點(diǎn)。 FPGA 是采用的自頂向下的設(shè)計(jì)方式，由最初的系統(tǒng)級(jí)到后面的二級(jí)單元，三級(jí)單元等設(shè)計(jì)。 狀態(tài)圖輸入方法就是根據(jù)電路的控制條件和不同的裝換方式，用繪圖的方法在EDA 工具的狀態(tài)圖編輯器上繪出狀態(tài)圖，然后由 EDA 編譯器和綜合器將此狀態(tài)變化流程圖形編譯綜合成電路網(wǎng)表。其特點(diǎn)是輸入比較直觀但效率低，不容易維護(hù)，不利于模塊結(jié)構(gòu)的重用、可移植性差，當(dāng)芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，所以的原理圖都等要改動(dòng)。是指在編譯之前對(duì)用戶(hù)所設(shè)計(jì)的硬件電路進(jìn)行邏輯功能驗(yàn)證，由于沒(méi)有延時(shí)信息，所以?xún)H僅是對(duì)功能的初步檢測(cè)。 仿真就是讓計(jì) 算機(jī)根據(jù)一定的算法和一定的仿真庫(kù)對(duì) EDA 設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)，排除錯(cuò)誤。 VHDL 具有與具體硬件電路無(wú)關(guān)和與設(shè)計(jì)平臺(tái)無(wú)關(guān)的特性，并具有良好的電路行為描述和系統(tǒng)描述的能力，在語(yǔ)言易讀性和層次化結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方面表現(xiàn)了強(qiáng)大的生命力和應(yīng)用潛力。后端設(shè)計(jì)還必須包括涉 及硬件的物理結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方法和測(cè)試。 圖 2 給出了自頂向下設(shè)計(jì)流程的框圖說(shuō)明，它包括如下設(shè)計(jì)階段： （ 1） 提出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，即用自然語(yǔ)言表達(dá)系統(tǒng)項(xiàng)目的功能特點(diǎn)和技術(shù)參數(shù)等。這一階段可以利用 VHDL 仿真器對(duì)頂層系統(tǒng)的行為模型進(jìn)行仿真測(cè)試，檢查模擬結(jié)果，繼而進(jìn)行修改和完善。在這一階段對(duì) VHDKRTL 級(jí)模型進(jìn)行仿真，稱(chēng)為功能仿真。這一階段主要是針對(duì) ASIC 設(shè)計(jì)的。利用獲得的測(cè)試向量對(duì) ASIC 的設(shè)計(jì)系統(tǒng)和子系統(tǒng)的功能進(jìn)行仿真。在這一階段將使用門(mén)級(jí)仿真器或使用 VHDL 仿真器進(jìn)行門(mén)級(jí)時(shí)序仿真，在 計(jì)算機(jī)上了解更接近硬件目標(biāo)器件工作的功能時(shí)序。 小結(jié) 近幾年來(lái)，隨著中國(guó)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人民生活水的不斷提高，空調(diào)數(shù)量顯著增加，空調(diào)技術(shù)也不斷提高，傳統(tǒng)的空調(diào)在空氣調(diào)節(jié)方面和空氣污染方面存在的問(wèn)題也相應(yīng)的解 決了。 20xx [5] 黃志偉， FPGA 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐 [M]，北京：清華大學(xué)出版社。 本次用 FPGA 設(shè)計(jì)空調(diào)控制器對(duì)如何降低空調(diào)能耗，開(kāi)發(fā)周期短，可移植性好，升級(jí)靈活等有重要意義。單片機(jī)的接 口性能比較良發(fā)好，容易實(shí)現(xiàn)人機(jī)接口。這種方案的缺點(diǎn)是靈活性差，而且開(kāi)發(fā)工具很不完善[8]。 三、課題主要內(nèi)容和要求 總設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì) 以 FPGA 為核心控制器件，采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 和濕度傳感器 進(jìn)行溫濕 度采集，將采集到的 溫濕度 數(shù)字直接以數(shù)字信號(hào)傳輸給 FPGA 控制器 ，與用戶(hù)設(shè)置的溫濕度進(jìn)行比較，然后進(jìn)行相應(yīng)溫濕度調(diào)節(jié)以達(dá)到用戶(hù)的要求。本設(shè)計(jì)采用 Altera 公司高性?xún)r(jià)比 FPGA，溫度傳感器采用高精度數(shù)字溫度傳感器 DS18B20。同時(shí)， FPGA 還可以對(duì)設(shè)定溫度進(jìn)行定時(shí)
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