【導(dǎo)讀】進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方。及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過。貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容?；蚣w已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。本論文主要任務(wù)是設(shè)計基于FPGA的空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計。編寫，主體程序采用了狀態(tài)機(jī)作為主要控制方式。時模塊、LED顯示模塊、分頻模塊、FPGA控制器模塊。最后實(shí)現(xiàn)使用FPGA比較設(shè)置溫度與測。與測量溫度相等時，不執(zhí)行調(diào)節(jié)溫度功能。該課題的研究將有助于采用FPGA的系列產(chǎn)品的開發(fā)。另外，由于模塊的易用性，也將使得更多的采用FPGA產(chǎn)品應(yīng)用于溫控領(lǐng)域，為行業(yè)和我?？删幊踢壿嬈骷榻B.......

　　

【正文】 rature_d：設(shè)置溫度信號，此接口接 tiaojie 模塊的輸出 dout，用來設(shè)置溫度。 heat: 溫度控制信號，高電平有效，驅(qū)動空調(diào)機(jī)加熱。 cool: 溫度控制信號，高電平有效，驅(qū)動空調(diào)機(jī)制冷。 2) 原理分析 控制模塊第一部分對測量溫 度 Temperature_in 和設(shè)置溫度 Temperature_d 進(jìn)行比較。當(dāng)Temperature_in 小于 Temperature_d 時，分別向輸出信號 cold 和 hot 賦值‘ 1’和‘ 0’；當(dāng)Temperature_in 大于 Temperature_d 時，分別向輸出信號 cold 和 hot 賦值‘ 0’和‘ 1’；當(dāng)Temperature_in 等于 Temperature_d 時，分別向輸出信號 cold 和 hot 賦值‘ 0’和‘ 0’。然后輸出信號傳遞給第二部分。 第二部分當(dāng) clk 的上升沿到來，當(dāng) lowt 為高電平的時候 :控制信號 輸出端口 heat 和 cool賦值‘ 1’和‘ 0’；當(dāng) hight 為高電平的時候 :控制信號輸出端口 heat 和 cool 賦值‘ 0’和‘ 1’ 。hight 跟 lowt 都為低電平的時候分別對 heat 和 cool 賦值‘ 0’和‘ 0’。 [12] 控制模塊下的溫度模塊 控制模塊中的溫度模塊用 VHDL 語言描述如下： LIBRARY IEEE。 溫度比較模塊 24 USE 。 ENTITY WENDU IS PORT(CLK1 :IN STD_LOGIC。 EN :IN STD_LOGIC。 TEMPERTURE_IN:IN INTEGER RANGE 31 DOWNTO 0。 TEMPERTURE_D :IN INTEGER RANGE 30 DOWNTO 16。 HOT :OUT STD_LOGIC。 COLD :OUT STD_LOGIC)。 END。 ARCHITECTURE ONE OF WENDU IS BEGIN PROCESS(CLK1,EN,TEMPERTURE_IN,TEMPERTURE_D) BEGIN IF CLK139。EVENT AND CLK1=39。139。 THEN IF EN=39。139。 THEN IF TEMPERTURE_IN TEMPERTURE_D THEN COLD = 39。139。HOT = 39。039。 ELSIF TEMPERTURE_IN = TEMPERTURE_D THEN COLD = 39。039。HOT = 39。039。 ELSE COLD = 39。039。HOT = 39。139。 END IF。 END IF。 END IF。 END PROCESS。 END。 該模塊中的溫度模塊的時序仿真波形如圖 56所示： 圖 56 控制器的溫度模塊時序仿真波形 25 測量所得溫度信號 TEMPERTURE_IN 為 20，設(shè)置溫度信號 TEMPERTURE_D 為 24，所以 COLD輸出信號為‘ 1’；測量所得溫度信號 TEMPERTURE_IN 為 24，設(shè)置溫度信號 TEMPERTURE_D為 20，所以 HOT 輸出信號為‘ 1’。 控制模塊下的 FPGA 控制器模塊 控制模塊中的 FPGA 控制器部分用 VHDL 語言描述如下： LIBRARY IEEE。 USE 。 ENTITY AIR_CONDITIONER IS PORT(CLK :IN STD_LOGIC。 HIGHT:IN STD_LOGIC。 LOWT :IN STD_LOGIC。 HEAT :OUT STD_LOGIC。 COOL :OUT STD_LOGIC)。 END。 ARCHITECTURE ONE OF AIR_CONDITIONER IS BEGIN PROCESS(CLK,HIGHT,LOWT) BEGIN IF CLK39。EVENT AND CLK=39。139。 THEN IF LOWT=39。139。 THEN HEAT = 39。139。COOL = 39。039。 END IF。 IF HIGHT=39。139。 THEN HEAT = 39。039。COOL = 39。139。 END IF。 IF (HIGHT=39。039。 AND LOWT=39。039。) THEN HEAT = 39。039。COOL = 39。039。 END IF。 END IF。 END PROCESS。 END。 該模塊中的控制器模塊的時序仿真波形如圖 57 所示： 26 圖 57 控制器模塊時序仿真波形 當(dāng) CLK 的上升沿到來，當(dāng) LOWT 為高電平的時候 :控制信號輸出端口 HEAT 和 COOL賦值‘ 1’和‘ 0’；當(dāng) HIGHT 為高電平的時候 :控制信號輸出端口 HEAT 和 COOL 賦值‘ 0’和‘ 1’ 。HIGHT 跟 LOWT 都為低電平的時候分別對 HEAT 和 COOL 賦值‘ 0’和‘ 0’。 控制模塊整體 該模塊整體用 VHDL 語言描述如下： LIBRARY IEEE。 USE 。 ENTITY TEMPCONDITIONER IS PORT(CLK :IN STD_LOGIC。 EN :IN STD_LOGIC。 TEMPERTURE_IN :IN INTEGER RANGE 31 DOWNTO 0。 TEMPERTURE_D :IN INTEGER RANGE 30 DOWNTO 16。 HEAT :OUT STD_LOGIC。 COOL :OUT STD_LOGIC)。 END。 ARCHITECTURE ONE OF TEMPCONDITIONER IS SIGNAL HOT :STD_LOGIC。 SIGNAL COLD :STD_LOGIC。 SIGNAL HIGHT :STD_LOGIC。 SIGNAL LOWT :STD_LOGIC。 BEGIN P_A: PROCESS(CLK,EN,TEMPERTURE_IN,TEMPERTURE_D) BEGIN IF CLK39。EVENT AND CLK=39。139。 THEN 27 IF EN=39。139。 THEN IF TEMPERTURE_IN TEMPERTURE_D THEN COLD = 39。139。HOT = 39。039。HIGHT =39。039。LOWT = 39。139。 ELSIF TEMPERTURE_IN = TEMPERTURE_D THEN COLD = 39。039。HOT = 39。039。HIGHT =39。039。LOWT = 39。039。 ELSE COLD = 39。039。HOT = 39。139。HIGHT =39。139。LOWT = 39。039。 END IF。 END IF。 END IF。 END PROCESS。 P_B:PROCESS(CLK,HIGHT,LOWT) BEGIN IF CLK39。EVENT AND CLK=39。139。 THEN IF LOWT=39。139。 THEN HEAT = 39。139。COOL = 39。039。 END IF。 IF HIGHT=39。139。 THEN HEAT = 39。039。COOL = 39。139。 END IF。 IF (HIGHT=39。039。 AND LOWT=39。039。) THEN HEAT = 39。039。COOL = 39。039。 END IF。 END IF。 END PROCESS。 END。 控制器模塊整體的時序仿真波形如圖 58所示： 圖 58 控制器模塊整體時序仿真波形 時鐘信號 CLK 上升沿到來，使能信號 EN 為高電平，設(shè)置溫度信號 TEMPERTURE_D 28 為 20，測量溫度信號 TEMPERTURE_IN 為 24，加熱信號 COOL 輸出高電平；未設(shè)置溫度時，默認(rèn)溫度為 22，小于測量溫度，輸出信號 COOL 輸出高電平；設(shè)置溫度信號 TEMPERTURE_D為 26，加熱信號 HEAT 輸出高電平。 顯示模塊 顯示模塊將本次設(shè)計的采集溫度、設(shè)置溫度及定時時長通過 6個數(shù)碼管顯示出來。顯示的時候分別用 3個驅(qū)動譯碼器分別對以上 3個值進(jìn)行控制顯示，每個驅(qū)動譯碼器分別驅(qū)動兩個數(shù)碼管。 圖 59 顯示模塊電路 1）端口說明 A：輸入要顯示的數(shù)據(jù)，以 5位 2進(jìn)制數(shù)表示； B：輸出驅(qū)動數(shù)碼管 1，為數(shù)碼管 1 顯示數(shù)字的七段譯碼； C：輸出驅(qū) 動數(shù)碼管 2，為數(shù)碼管 2 顯示數(shù)據(jù)的七段譯碼； 2)原理分析 本設(shè)計的顯示模塊根據(jù)設(shè)計的具體要求靈活地設(shè)計，因?yàn)轱@示的溫度和時間小于 32，所以都采用一種驅(qū)動譯碼器設(shè)計。顯示輸入端口信號采用 5位二進(jìn)制數(shù)字輸入碼，可以表示 32 個數(shù)字。 這里以溫度顯示為例來說明，其中本文的溫度顯示數(shù)據(jù)位 0℃～ 31℃，使用其中的 32種輸入碼方式，每個驅(qū)動可同時驅(qū)動兩個數(shù)碼管。對溫度顯示的時候?qū)囟确譃槭缓蛡€位來進(jìn)行譯碼。當(dāng)溫度為個位數(shù)（ 0～ 9）的時候，十位數(shù)碼管譯碼為“ 0111111” ，十位數(shù)碼管顯示為“ 0”，個位按照七段譯碼分 別用七段數(shù)碼管顯示出來將 0～ 9 顯示出來；同理當(dāng)溫度范圍為 10℃～ 19℃時，輸出端口 C譯碼為“ 0000110” ，十位數(shù)碼管顯示為“ 1” ，個位跟上面一樣；當(dāng)溫度范圍為 20℃～ 29℃時，輸出端口 C 譯碼為“ 1011011”，十位數(shù)碼管顯示為“ 2”個位跟前面的情況一樣 ；當(dāng)溫度為 30℃時，輸出端口 C譯碼為“ 1001111”， 29 十位數(shù)碼管顯示為“ 3” ，個位為“ 0111111” ,顯示“ 0” 。 顯示模塊共三部分：傳感器測量所得溫度的顯示，此部分溫度顯示范圍 0℃～ 31℃。 設(shè)置溫度的顯示，此部分溫度顯示范圍 0℃～ 30℃ 。設(shè)置的時長的顯示，此部分顯示范圍 0～ 25。 在此選擇傳感器測量所得溫度的顯示模塊用 VHDL 語言描述： LIBRARY IEEE。 USE 。 ENTITY SHOW IS PORT(A:IN STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0)。 五位二進(jìn)制 B:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0)。 C:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0))。 END。 ARCHITECTURE ONE OF SHOW IS BEGIN PROCESS(A) BEGIN CASE A IS WHEN 00000 = B=0111111。C=0000000。 WHEN 00001 = B=0000110。C=0000000。 WHEN 00010 = B=1011011。C=0000000。 WHEN 00011 = B=1001111。C=0000000。 WHEN 00100 = B=1100110。C=0000000。 WHEN 00101 = B=1101101。C=0000000。 WHEN 00110 = B=1111101。C=0000000。 WHEN 00111 = B=0000111。C=0000000。 WHEN 01000 = B=1111111。C=0000000。 WHEN 01001 = B=1101111。C=0000000。 WHEN 01010 = B=0000000。C=0000110。 WHEN 01011 = B=0000110。C=0000110。 WHEN 01100 = B=1011011。C=0000110。 30 WHEN 01101 = B=1001111。C=0000110。