【正文】 由單片機機根據(jù)內(nèi)部程序判斷，執(zhí)行相關(guān)控制程序，驅(qū)動個單元電路的工作。杭州電子科技大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計（論文）21 方案論證與確定 方案的選擇目前大多數(shù)的壓力的控制系統(tǒng)都采用了以單片機作為控制器的設(shè)計，但是隨著可編程邏輯器件的發(fā)展，家用電器的控制部分也越來越多地使用可編程邏輯器件來實現(xiàn)，所以下面提供了以單片機和可編程邏輯器件（FPGA）為核心控制器件的 2 個方案進行選擇。要讓無葉風扇實現(xiàn)我們需要的功能，必須要加一個控制器來控制風的大小、方向等等功能。2022 年 11 月 26 日，浙江嵊州農(nóng)民企業(yè)家胡國賢向國家知識產(chǎn)權(quán)局申請了無風葉風扇發(fā)明專利。它通過持續(xù)的空氣流讓你感覺更加自然的涼爽。它產(chǎn)生的空氣量相當于目前市場上性能最好的風扇。由于空氣是被強制從這一圓圈里吹出來的，通過的空氣量可增原先的 15 倍，它的時速可達到 35 公里。無葉風扇的靈感源于空氣葉片干手器。關(guān)鍵詞：無葉風扇；無葉風扇；FPGA杭州電子科技大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計（論文）FPGA design bladeless fan controller （Major of Applied Electronic Technology，Information and Engineering College，Peng ZhaoXiang）ABSTRACTThis 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杭州電子科技大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計（論文）目錄引言 .................................................................11 方案論證與確定 ......................................................2 方案的選擇 ......................................................2 方案論證與確定 ..................................................32 硬件設(shè)計 ............................................................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 電機驅(qū)動電路 ................................................9 壓力傳感器電路 .............................................10 差動放大電路 ...............................................113 控制程序設(shè)計 .......................................................12 程序流程圖設(shè)計 .................................................12 程序設(shè)計介紹 ...................................................134 系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試 .......................................................16 操作細則 .......................................................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 ............................................................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杭州電子科技大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計（論文）1引言無葉風扇也叫空氣增倍機，它能產(chǎn)生自然持續(xù)的涼風，因無葉片，不會覆蓋塵土或傷到好奇兒童手指。具有升級容易、通用性強、調(diào)速范圍廣等特點，安裝十分方便。杭州電子科技大學繼 續(xù) 教 育 學 院畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目 基于 FPGA 無葉風扇控制器的設(shè)計與制作 學習類別 成人本科 年 級 2022 級 專 業(yè) 電子信息工程 班 級 金華學習中心 （函授站）學 號 11131401007 學生姓名 彭召翔 指導(dǎo)教師 劉子堅 完成日期 2022 年 5 月 15 日 杭州電子科技大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計（論文）基于 FPGA 無葉風扇控制器的設(shè)計與制作杭州電子科技大學電子信息工程專業(yè) 彭召翔摘要本產(chǎn)品是無葉風扇的核心部件之一，使用簡單，運行穩(wěn)定可靠。功能豐富,質(zhì)量可靠, 人性化設(shè)計, 尤其是眾多的保護功能使產(chǎn)品返修率降到非常低的水平。本控制器以 FPGA為核心，采用 Xilinx 公司的 XC6SLX9TQG144 芯片實現(xiàn)了壓力的準確控制、數(shù)碼管顯示設(shè)定值與測量值、按鍵設(shè)定氣壓大小和起動停止控制功能、人體紅外感應(yīng)的控制、電機驅(qū)動的脈寬調(diào)制控制。更奇妙的是其造型奇特，外表既流線又清爽。空氣葉片干手器的原理是迫使空氣經(jīng)過一個小口來“吹”干手上的水，空氣增倍器是讓空氣從一個 毫米寬、繞著圓環(huán)放大器轉(zhuǎn)動的切口里吹出來。空氣增倍器的空氣流動比普通風扇產(chǎn)生的風更平穩(wěn)。因為沒有風扇片來‘切割’空氣，使用者不會感到階段性沖擊和波浪形刺激。 ”無葉風扇于 2022 年 10 月 12 日在英國首度推出。2022 年 2月在香港推出第二代。我們使用 FPGA 為核心控制器，F(xiàn)PGA 設(shè)計周期最短、開發(fā)費用最低、風險最小的器件，功耗低，系統(tǒng)集成度、可靠性的最佳。方案 1：該方案采用的是 AT89C51 單片機為核心控制器件，用它來處理各個單元電路的工作以及檢測其運行情況。其方框圖如下:圖 1－1 方案 1 結(jié)構(gòu)框圖杭州電子科技大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計（論文）3方案 2：該方案以 FPGA 為核心控制器件，采用 MPXV7002DP 壓力傳感器模塊進行壓力采集，通過壓力傳感器模塊采集電路采集相關(guān)壓力數(shù)值，經(jīng)信號調(diào)理電路處理，再由 AD7991 組成的 A/D 轉(zhuǎn)換電路進行轉(zhuǎn)換，最終的到數(shù)字信號。同時通過 FPGA 芯片還可以實現(xiàn)測量和設(shè)定顯示，使用 6 個數(shù)碼管將傳感器測量到的壓強，設(shè)定的壓強。但是該方案中的單片機，容易產(chǎn)生誤差等一系列問題。而且 FPGA 芯片所具有的可編程修改的特點以及其強大的邏輯功能都是單片機難以達到的，這樣不但給設(shè)計過程中帶來一系列的便利，而且在電風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)計無疑更加具有市場競爭力?？刂破鳉鈮簜鞲衅鳠後岆娂t外傳感器風 扇 電機LED 顯示杭州電子科技大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計（論文）42 硬件設(shè)計 硬件整體結(jié)構(gòu)及原理硬件電路主要包括電源電路、石英晶振、壓力傳感器、FPGA 控制器、數(shù)碼管顯示組成。整個硬件的框圖如圖所示。壓力傳感器MPXV7002DP 將采集的壓力信息經(jīng)過信號放大和 A/D 轉(zhuǎn)換直接以數(shù)字信號的形式傳遞給 FPGA 芯片，用戶也可通過按鈕根據(jù)需要自己設(shè)定壓力值。通過執(zhí)行機構(gòu)工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換來達到改變風扇風力大小的目的。杭州電子科技大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計（論文）5 各模塊電路 最小系統(tǒng)圖 2－2 最小系統(tǒng)電路圖最小系統(tǒng)由 FPGA 芯片、晶振電路、配置電路、復(fù)位電路等四部分構(gòu)成。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、緩沖電路實現(xiàn) 0～5V 到 0～ 轉(zhuǎn)換，在運放同相端及輸出接口處加二極管進行限幅，實現(xiàn)對運放及后級電路的保護；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。按鍵采用微動開關(guān)，其一端通過一電阻上拉至 ，另外一端接地，當某個鍵被按下時，對應(yīng)輸出被拉低；數(shù)碼管顯示電路中，數(shù)碼管選用共陽數(shù)碼管，為節(jié)約端口采用動態(tài)掃描方式，段碼驅(qū)動電路選用 74HC245 總線驅(qū)動芯片，位選驅(qū)動電路采用 74HC245與三極管相結(jié)合的方式。當作為照明控制時，若環(huán)境較明亮，Rt 的電阻值會降低，使 9 腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號 Vs。輸出延遲時間 Tx 由外部的 R55 和 C24 的大小調(diào)整，值為 Tx≈24576xR55C24；觸發(fā)封鎖時間 Ti 由外部的 R56 和 C25 的大小調(diào)整，值為 Ti≈24xR56C25，穩(wěn)壓二極管在輸出起保護作用。其中, 和 用了很多電容抗高頻干擾，保證了 FPGA 的工作穩(wěn)定。杭州電子科技大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計（論文）8 串口 AD 轉(zhuǎn)換電路圖 2－5 串口 AD 轉(zhuǎn)換電路圖主要由芯片 LF353 構(gòu)成電壓跟隨器，還有 2 個 TL084N 構(gòu)成反相放大器。由它們組成兩路 0―5V 輸入和兩路5―5V 輸入。該電源另外采用 LM2576 集成電源，防止共用一個 電源時電流不足。杭州電子科技大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計（論文）9