基于FPGA的多功能空調(diào)控制器設(shè)計(jì)

　　標(biāo)準(zhǔn)模式：該模塊將外部采集的室溫與用戶自設(shè)溫度值進(jìn)行對比判斷，確定當(dāng)前室溫狀況（冷、熱或適宜），并將該狀態(tài)信息送入驅(qū)動(dòng)模塊處理。

　　自動(dòng)模式：該模塊將外部采集的室溫與系統(tǒng)內(nèi)預(yù)設(shè)溫度閾值（此處設(shè)定為[17℃-26℃]）進(jìn)行對比判斷，若外部采集的溫度超出該閾值，則有相應(yīng)狀態(tài)信號(hào)向驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出。

　　睡眠模式：該模塊除具有標(biāo)準(zhǔn)模式的功能外，為了營造一個(gè)舒適的睡眠環(huán)境，系統(tǒng)每隔1小時(shí)，會(huì)向自設(shè)溫度模塊發(fā)出自增1℃的請求信號(hào)，5小時(shí)后向設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出關(guān)機(jī)請求。睡眠模式程序設(shè)計(jì)流程如圖3所示。

　　圖3 睡眠模式設(shè)計(jì)流程圖

　　除濕模式：該模式下除濕請求自動(dòng)向設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出。

　　5. 2 風(fēng)速選擇

　　風(fēng)速選擇模塊由設(shè)備驅(qū)動(dòng)提供選通信號(hào)，該部分由一個(gè)具有五種工作狀態(tài)的字符型有限狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)，通過按鍵從ST0到ST3進(jìn)行循環(huán)切換。當(dāng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊無設(shè)備請求輸出時(shí)，風(fēng)速自動(dòng)切換到ST4狀態(tài)，禁止風(fēng)機(jī)工作；當(dāng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)恢復(fù)設(shè)備請求后，風(fēng)速將重新切換到原來的狀態(tài)。風(fēng)速選擇模塊狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制關(guān)系如圖4所示。

　　圖4 風(fēng)速切換狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

　　5.3 定時(shí)

　　在該模塊中，通過按鍵預(yù)置關(guān)機(jī)時(shí)間（最長可設(shè)置270min），并將關(guān)機(jī)時(shí)間送出實(shí)時(shí)顯示，在關(guān)機(jī)時(shí)會(huì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)指示燈進(jìn)行閃爍提示。為方便用戶輸入，節(jié)約按鍵和顯示所用硬件資源，程序采用了映射輸入和映射顯示的設(shè)計(jì)方法，即將用戶每次按鍵以一個(gè)特定步長值（此處設(shè)為30min）在程序中替換，并將倒計(jì)時(shí)按步長區(qū)間進(jìn)行反替換輸出顯示。該部分程序設(shè)計(jì)流程如圖5所示。

　　
圖5 定時(shí)模塊設(shè)計(jì)流程圖

　　5.4 室溫設(shè)定

　　室溫設(shè)定模塊，由一對加減按鍵循環(huán)進(jìn)行輸入，同時(shí)也接收來自睡眠模塊的調(diào)溫請求，溫度可調(diào)區(qū)間設(shè)為[10℃-35℃]。在程序設(shè)計(jì)中，利用VHDL不完整IF語句保持原值的特性，可很容易地實(shí)現(xiàn)自設(shè)溫度的增減功能。該模塊僅在系統(tǒng)工作于標(biāo)準(zhǔn)模式或睡眠模式時(shí)，溫度可被設(shè)置，其余情況則將溫度復(fù)位到初始值22℃。

　　5.5 設(shè)備驅(qū)動(dòng)

　　設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊接收來自四種工作模式的室內(nèi)狀況信號(hào)，經(jīng)分類處理后，向后續(xù)設(shè)備發(fā)出響應(yīng)請求。該部分采用了一個(gè)具有四種工作狀態(tài)（采暖、制冷、除濕和無操作）的字符型有限狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)。另外，為保護(hù)后續(xù)設(shè)備，在狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)中引入了異常輸入的保護(hù)機(jī)制,即當(dāng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊判定為異常輸入時(shí)（如同時(shí)出現(xiàn)冷熱兩種室內(nèi)狀況），則立即將所有設(shè)備請求禁止。設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制關(guān)系如圖6所示。