空调系统状态机的设计.doc

《EDA技术实用教程》 设计报告 题 目： 空调系统状态机的设计 学 院： 电子信息与电气工程学院 专 业:__________________________ 班 级：________________________ 姓 名： _______________________ 　 学 号： _____________________________ 2016 年6月25日 引言： Verilog HDL 作为当今国际主流的HDL语言，在芯片的前端设计中有着广泛的应用。它的语法丰富，成功地应用于设计的各个阶段：建模、仿真、验证和综合等。可综合是指综合工具能将 Verilog HDL 代码转换成标准的门级结构网表，因此代码的描述必须符合一定的规则。大部分数字系统都可以分为控制单元和数据单元两个部分，控制单元的主体是一个状态机，它接收外部信号以及数据单元产生的状态信息，产生控制信号，因而状态机性能的好坏对系统性能有很大的影响。有许多可综合状态机的 Verilog 代码描述风格，不同代码描述风格经综合后得到电路的物理实现在速度和面积上有很大差别。优秀的代码描述应当易于修改、易于编写和理解，有助于仿真和调试，并能生成高效的综合结果。 状态机： 状态机及其设计技术是实用数字系统设计中的重要组成部分，也是实现高效率、高可靠和高速控制逻辑系统的重要途径。广义而论，只要是设计触发器的电路，无论电路大小都能归结为状态机。因此，对于数字系统设计工程师，面对的主要是时序电路设计，状态机的概念则是必须贯穿于整个设计始终的最基本的设计思想和设计方法。在现代数字系统设计中，状态机的设计对系统的高速性能、高可靠性、稳定性都具有决定性的作用。 有限状态机应用广泛，特别是对那些操作和控制流程非常明确的系统设计，在数字通信领域、自动化控制领域、CPU设计领域以及家电设计等领域都拥有重要的和不可或缺的地位。 摘要： 空调系统状态机控制是以可编程逻辑控制器为核心，配以各种各种传感器、状态机、分频器等实现控制，能确保空调末端温度供给，降低系统运行费用和时间，从而节约能源。它必将日趋成熟，在人类的生活中大显身手。 关键字： FPGA，Verilog HDL，空调系统状态机，代码描述。 正文： 一、空调原理 空调分为制冷和制热两类，按照其作用不同有制冷原理和制热原理。 1、制冷原理 空调器通电后，制冷系统内的低压蒸汽被压缩机吸入并压缩为高压蒸汽后排至冷凝器。同时轴流风扇吸入的室外空气流经冷凝器，带走制冷剂放出的热量，使高压制冷剂蒸汽凝结为高压液体。高压液体经过过滤器节流机构后喷入蒸发器，并在相应的低压下蒸发，吸取周围的热量。同时贯流风扇使空气不断进入蒸发器的肋片间进行热交换，并将放热后变冷的空气送向室内，如此室内空气不断循环流动，达到降低温度的目的。 2、制热原理 热泵制热是利用制冷系统的压缩冷凝器来加热室内空气。空调器在制冷工作时，低压制冷剂液体在蒸发器内蒸发吸热而高温高压制冷剂在冷凝器内放热冷凝。热泵制热是通过电磁换向，将制冷系统的吸排气管位置对换。原来制冷工作蒸发器的室内盘管变成制热时的冷凝器，这样制冷系统在室外吸热向室内放热，实现制热的目的。 二、FPGA实现空调系统状态机控制原理 空调系统状态机，它的两个输入端TEMP-HIGH和TEMP-LOW分别与传感器相连（用两位拨码开关模拟），用于检测室内温度。如果室内温度正常，则TEMP-HIGH和TEMP-LOW均为0。如果室内温度过高，则TEMP-HIGH为“1”， TEMP-LOW为“0”。如果室内温度过低，则TEMP-HIGH为“0”， TEMP-LOW为“1”。 根据TEMP-HIGH和TEMP-LOW的值来判断当前的状态，如太热，则在液晶上显示TOO-HOT，并将输出端COOL置为“1”，并显示，表明现在开始制冷；如太冷，则在液晶上显示TOO-COLD，并将输出端HEAT置为“1”，并显示，表明现在开始加热；如适中，则在液晶上显示JUST-RIGHT，COOL和HEAT都为“0”。其原理方框图如下所示： 图1-2 空调状态机控制原理方框图COOLHEATTEMP_HIGHTEMP_LOW 空调系统状态机 图1-2 空调状态机控制原理方框图 COOL HEAT TEMP_HIGH TEMP_LOW 空调系统状态机 三、设计过程规划 1、用温度传感器（用两位拨码开关模拟）采集温度，并转换。 2、通过两个