基于FPGA的多功能空調控制器設計

　　標準模式：該模塊將外部采集的室溫與用戶(hù)自設溫度值進(jìn)行對比判斷，確定當前室溫狀況（冷、熱或適宜），并將該狀態(tài)信息送入驅動(dòng)模塊處理。

　　自動(dòng)模式：該模塊將外部采集的室溫與系統內預設溫度閾值（此處設定為[17℃-26℃]）進(jìn)行對比判斷，若外部采集的溫度超出該閾值，則有相應狀態(tài)信號向驅動(dòng)模塊發(fā)出。

　　睡眠模式：該模塊除具有標準模式的功能外，為了營(yíng)造一個(gè)舒適的睡眠環(huán)境，系統每隔1小時(shí)，會(huì )向自設溫度模塊發(fā)出自增1℃的請求信號，5小時(shí)后向設備驅動(dòng)模塊發(fā)出關(guān)機請求。睡眠模式程序設計流程如圖3所示。

　　圖3 睡眠模式設計流程圖

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

　　5. 2 風(fēng)速選擇

　　風(fēng)速選擇模塊由設備驅動(dòng)提供選通信號，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)機來(lái)實(shí)現，通過(guò)按鍵從ST0到ST3進(jìn)行循環(huán)切換。當設備驅動(dòng)模塊無(wú)設備請求輸出時(shí)，風(fēng)速自動(dòng)切換到ST4狀態(tài)，禁止風(fēng)機工作；當設備驅動(dòng)恢復設備請求后，風(fēng)速將重新切換到原來(lái)的狀態(tài)。風(fēng)速選擇模塊狀態(tài)轉換控制關(guān)系如圖4所示。

　　圖4 風(fēng)速切換狀態(tài)轉換圖

　　5.3 定時(shí)

　　在該模塊中，通過(guò)按鍵預置關(guān)機時(shí)間（最長(cháng)可設置270min），并將關(guān)機時(shí)間送出實(shí)時(shí)顯示，在關(guān)機時(shí)會(huì )驅動(dòng)系統狀態(tài)指示燈進(jìn)行閃爍提示。為方便用戶(hù)輸入，節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計方法，即將用戶(hù)每次按鍵以一個(gè)特定步長(cháng)值（此處設為30min）在程序中替換，并將倒計時(shí)按步長(cháng)區間進(jìn)行反替換輸出顯示。該部分程序設計流程如圖5所示。

　　
圖5 定時(shí)模塊設計流程圖

　　5.4 室溫設定

　　室溫設定模塊，由一對加減按鍵循環(huán)進(jìn)行輸入，同時(shí)也接收來(lái)自睡眠模塊的調溫請求，溫度可調區間設為[10℃-35℃]。在程序設計中，利用VHDL不完整IF語(yǔ)句保持原值的特性，可很容易地實(shí)現自設溫度的增減功能。該模塊僅在系統工作于標準模式或睡眠模式時(shí)，溫度可被設置，其余情況則將溫度復位到初始值22℃。

　　5.5 設備驅動(dòng)

　　設備驅動(dòng)模塊接收來(lái)自四種工作模式的室內狀況信號，經(jīng)分類(lèi)處理后，向后續設備發(fā)出響應請求。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(wú)操作）的字符型有限狀態(tài)機來(lái)實(shí)現。另外，為保護后續設備，在狀態(tài)機的設計中引入了異常輸入的保護機制,即當設備驅動(dòng)模塊判定為異常輸入時(shí)（如同時(shí)出現冷熱兩種室內狀況），則立即將所有設備請求禁止。設備驅動(dòng)模塊的狀態(tài)轉換控制關(guān)系如圖6所示。