基于fpga的空调控制系统毕业设计文档格式.docx

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基于FPGA的空调控制系统设计

摘要

本论文主要任务是设计基于FPGA的空调控制系统的设计。

本课题的设计采用了温度传感器DS18B20，Altera公司ACEX1K系列的EP1K30TC144-3控制器。

控制器部分采用VHDL语言编写，主体程序采用了状态机作为主要控制方式。

硬件主要有五大模块：

温度设置模块、定时模块、LED显示模块、分频模块、FPGA控制器模块。

最后实现使用FPGA比较设置温度与测量所得温度，并发出指令给空调电机执行部分，按设置的时长实现升温或降温，当设置温度与测量温度相等时，不执行调节温度功能。

另外要能根据输入数据的变化和温度传感器测量得到的温度同步变化LCD上显示。

利用QuartusII进行仿真。

彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。

该课题的研究将有助于采用FPGA的系列产品的开发。

同时可以大大缩短FPGA的开发时间。

另外，由于模块的易用性，也将使得更多的采用FPGA产品应用于温控领域，为行业和我们的生活带来新的变化。

謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。

关键词FPGA/温度测控/VHDL/DS18B20

TheDesignOfAirConditionerBasedOnFPGA

Abstract

ThispapermaintaskisbasedonFPGAdesignoftheairconditioningcontrolsystemdesign.ThistopicwasdesignedusingtemperaturesensorDS18B20,AlteracompanyACEX1KseriesofEP1K30TC144-3controller.ControlleroftheVHDLlanguage,themainprogramasastatemachinemaincontrolmode.Hardwaremainlyhavefivemodules:

temperaturesettingofthemodule,regularmodule,LEDdisplaymodule,pointsfrequencymodule,FPGAcontrollermodule.finallyrealizetheFPGAsettemperatureandcomparedusingthetemperaturemeasurement,andsentouttheinstructionstoairconditionermotorexecutivepart,accordingtothesettimeheatingorcoolingrealized,whensettemperatureandmeasuringtemperatureequal,nottoenforcetemperatureadjustmentfunction.Inadditiontothechangeofthedataaccordingtotheinputandtemperature

sensormeasuringthetemperaturechangegetsynchronousdisplayedontheLCD.UseQuartusIIwassimulated.厦礴恳蹒骈時盡继價骚。

ThistopicresearchwillhelpbasedonFPGAseriesofproductsdevelopment.Atthesame

timecangreatlyshortentheFPGAdevelopmenttime.Inaddition,becauseofthemoduleusability,willalsomakemorebasedonFPGAproductsusedinthetemperaturefields,fortheindustryandourlifebringsnewchange茕s.桢广鳓鯡选块网羈泪。

Keywords FPGA,temperaturemeasurementandcontrol,VHDL,DS18B鹅20娅尽損鹌惨歷茏

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目录

摘要 IV籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。

Abstract II預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。

1绪论 1渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。

1.1课题的背景和意义 1铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。

1.2课题的内容及方法 1擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。

1.3论文结构安排 2贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。

2可编程逻辑器件 3坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。

2.1可编程逻辑器件介绍 3蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。

2.1.1PLD的发展历程 3買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。

2.1.2可编程逻辑器件的结构 3綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。

2.1.3可编程逻辑器件的分类 4驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。

2.1.4可编程逻辑器件的应用 5猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。

2.1.5可编程器件的前景及趋势 5锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。

2.2EDA技术 5構氽頑黉碩饨荠龈话骛。

2.3VHDL语言 6輒峄陽檉簖疖網儂號泶。

2.3.1VHDL的特点 6尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。

2.3.2VHDL的设计步骤 6识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。

3系统及电路方案选择 7凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。

3.1空调技术概述 7恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。

3.2方案论证与确定 7鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。

3.2.1方案的选择 7硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。

3.2.2方案论证与确定 8阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。

4硬件电路设计 8氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。

4.1硬件整体结构及原理 9釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。

4.2高精度数字传感器DS18B20 9怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。

4.2.1温度传感器的介绍 9谚辞調担鈧谄动禪泻類。

4.2.2温度传感器的选择 10嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。

4.2.3DS18B20数字温度传感器介绍 10熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。

4.3控制器芯片介绍 13鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。

4.3.1ACEX1K器件的特点 14纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。

4.3.2ACEX1K功能描述 14颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。

4.4LED显示电路 15濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。

4.5系统总电路图 16銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。

5系统软件设计 17挤貼綬电麥结鈺贖哓类。

5.1温度设置模块 17赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。

5.2定时模块 19塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。

5.3控制模块 22裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。

5.3.1控制模块下的温度模块 24仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。

5.3.2控制模块下的FPGA控制器模块 25绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。

5.3.3控制模块整体 26骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。

5.4显示模块 28瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。

5.5分频模块 31鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。

5.6基于FPGA的空调控制系统综合仿真 32栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。

总结 34辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。

致谢 35峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。

参考文献 36詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。

附录 37则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。

1绪论

1.1课题的背景和意义

当今社会是数字化的社会，是数字集成电路广泛应用的社会，数字集成电路本身在不断地进行更新换代。

它由早期的电子管、晶体管、小中规模集成电路，发展到超大规模集成电路（VLSIC，几万门以上）以及许多具有特定功能的专用集电路。

但是，随着微电子技术的发展，设计与制造集成电路的任务己不完全由半导体厂商来独立承担。

系统设计师们更愿意自己设计专用集成电路（ASIC）芯片，而且希望ASIC的设计周期尽可能短，最好是在实验室里就能设计出合适的ASIC芯片，并且立即投入实际应用之中，因而出现了现场可编程逻辑器件（FPLD），其中应用最广泛的当属现场可编程门阵列（FPGA）和复杂可编程逻辑器件（CPLD）。

大规模可编程逻辑器件CPLD和FPGA是当今应用最广泛的两类可编程专用集成电路，电子设计工程师利用它可以在办公室或实验室里设计出所需的专用集成电路，从而大大缩短产品的上市时间，降低了开发成本。

此外，可编程逻辑器件还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性，使得硬件的功能可以象软件一样通过编程来修改，这样就极大的提高了电子系统设计的灵活性和通用性。

由于具备上述两方面的特点，CPLD和FPGA受到了世界范围内广大电子设计工程师们的普遍欢迎，应用日益广泛。

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[3]

随着微电子技术的飞速进步，电子学进入了一个崭新的时代，其特征是电子技术的应用正以空前规模和速度渗透到各行各业。

PLD的广泛应用，为各行业的电子系统设计工程师