基于fga的智能溫控風(fēng)扇

基于FPGA的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)基于FPGA的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)溫控風(fēng)扇在現(xiàn)代社會(huì)中的生產(chǎn)以及人們的日常生活中都有廣泛的應(yīng)用，如工業(yè)生產(chǎn)中大型機(jī)械散熱系統(tǒng)中的風(fēng)扇、現(xiàn)在筆記本電腦上的廣泛應(yīng)用的智能CPU風(fēng)扇等。該作品設(shè)計(jì)了基于AtmelCycloneIV的智能溫控風(fēng)扇系統(tǒng)，利用多種傳感器采集環(huán)境信息。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)室內(nèi)溫度等質(zhì)量信息的采集、LCD顯示、通信、上位機(jī)遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)處理等功能，保證了室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、可靠性?；贔PGA的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)該作品具有如下特點(diǎn)：(1)系統(tǒng)采用FPGA作為數(shù)據(jù)處理的主控器，具有可靠性高、維護(hù)、升級(jí)方便等特點(diǎn)；(2)同時(shí)采用智能手機(jī)作為上位機(jī)，既利用了手機(jī)的便捷性及現(xiàn)階段人們對(duì)手機(jī)的依賴性，又能夠有效節(jié)約開(kāi)發(fā)成本。(3)除可以應(yīng)用于智能家居外，還可以用于辦公場(chǎng)所、蔬菜種植大棚、化工生產(chǎn)車間等需要對(duì)空氣質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)的場(chǎng)所。

基于FPGA的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)

整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)硬件為Cyclone系列FPGA[5]開(kāi)發(fā)平臺(tái)，軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境為QuartusII13.0，采用硬件描述語(yǔ)言VHDL完成數(shù)據(jù)流描述。主要由傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、藍(lán)牙通信模塊、上位機(jī)界面顯示控制模塊、FPGA數(shù)據(jù)處理模塊、液晶顯示模塊、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等組成。傳感器數(shù)據(jù)采集模塊包含溫度傳感器、煙霧傳感器，其將采集到的溫度、CO、CO2等數(shù)據(jù)信息傳送給FPGA主控單元，F(xiàn)PGA將獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，送LCD液晶模塊進(jìn)行顯示，同時(shí)通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線傳輸將信息發(fā)送給手機(jī)，用戶可根據(jù)手機(jī)顯示信息，通過(guò)手機(jī)界面控件對(duì)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)發(fā)出調(diào)節(jié)命令，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)將完成比如電風(fēng)扇的開(kāi)關(guān)、風(fēng)速控制、室內(nèi)室外空氣交換等操作。基于FPGA的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)

整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案基于FPGA的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)

電路模塊設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集模塊基于FPGA的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)

電路模塊設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集模塊pm2.5基于FPGA的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)

電路模塊設(shè)計(jì)FPGA數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計(jì)DS18B20溫度信息處理模塊、藍(lán)牙數(shù)據(jù)處理模塊、計(jì)時(shí)模塊、PWM控制模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、按鍵消抖模塊等基于FPGA的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)

電路模塊設(shè)計(jì)FPGA數(shù)據(jù)處理模塊原理圖基于FPGA的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)

電路模塊設(shè)計(jì)通信模塊

通信采用HC-06從機(jī)藍(lán)牙模塊，主要用于短距離的數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸領(lǐng)域，可以方便的和PC機(jī)或帶藍(lán)牙功能的設(shè)備相連，也可以兩個(gè)模塊之間的數(shù)據(jù)互通。避免繁瑣的線纜連接，能直接替代串口線，配對(duì)后只需當(dāng)成固定波特率的串口一樣使用即可。系統(tǒng)采用該藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)了手機(jī)終端和FPGA之間的通訊?；贔PGA的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)

電路模塊設(shè)計(jì)通信模塊

藍(lán)牙模塊和FPGA通信采用串口方式，當(dāng)沒(méi)有數(shù)據(jù)采集和發(fā)送時(shí)，狀態(tài)機(jī)處于idle（空閑）狀態(tài)，當(dāng)RXD接收信號(hào)引腳接收到低電平時(shí)，狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換至adjust狀態(tài)并判斷此信號(hào)是屬于干擾信號(hào)還是起始位，如果是起始位，則狀態(tài)進(jìn)入receive狀態(tài)（接收狀態(tài)），否則轉(zhuǎn)回idle狀態(tài)等待；當(dāng)進(jìn)入receive狀態(tài)時(shí)，處理完一幀數(shù)據(jù)后將其并行輸出，同時(shí)轉(zhuǎn)至發(fā)送狀態(tài)（trans）,將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，并轉(zhuǎn)入idle狀態(tài)，等待下一次傳送?；贔PGA的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)

電路模塊設(shè)計(jì)上位機(jī)界面設(shè)計(jì)基于FPGA的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)

電路模塊設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊(1)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向的控制來(lái)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇、濾網(wǎng)等調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)完成室內(nèi)外空氣交換處理，實(shí)現(xiàn)改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的目的，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路采用硬件描述語(yǔ)言VHDL進(jìn)行描述。(2)本設(shè)計(jì)中將步距角設(shè)置為45度。脈沖的數(shù)量決定了旋轉(zhuǎn)的總角度，脈沖的頻率決定了電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度，改變繞組的通電順序可以改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向?；贔PGA的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)

電路模塊設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊流程圖基于FPGA的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)

電路模塊設(shè)計(jì)按鍵消抖模塊通常的按鍵所用開(kāi)關(guān)為機(jī)械彈性開(kāi)關(guān)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開(kāi)、閉合時(shí)伴隨有一連串的抖動(dòng)，為了防止這種抖動(dòng)造成數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或誤操作，設(shè)計(jì)了按鍵消抖模塊?；贔P心GA的智錦能風(fēng)書扇控傳制系獵統(tǒng)電路組模塊網(wǎng)設(shè)計(jì)按鍵旺消抖肯模塊p1介:p顏ro脾ce點(diǎn)ss姐(cl厚k)va闖ri儉ab替le顧a:些in弓te監(jiān)ge槽r緞ra桶ng宵e雅0掙to鞭2觸50幻玉00液1:具=0壞;va趟ri伐ab住le優(yōu)b:笨st守d_名lo嚷gi虧c;be虧gi盾nifri好si森ng抽_(kāi)e毛dg錦e(cl旦k)濫th扇enif晴k監(jiān)ey嬌='骨0'報(bào)t艦he狹nif姿a未=2來(lái)50肆00月0竿th躲enke果y_抹re絮g<=磚'1衡';a:欣=2根49數(shù)99藥9;el御sea:言=a拿+1獅;en舞d晨if直;el綢seke鮮y_鬼re縱g<=耕'0刻';a:刷=0貧;en秤d意if理;en恒d橋if章;en區(qū)d漆pr刃oc閣es惠s;en灶d畫ar娛ch眠it范ec利tu釀re；cl叛k為系捷統(tǒng)時(shí)賢鐘（50部MH妹z）ke興y為按感鍵輸累入信膝號(hào)Ske墾y_扁re泄g為按菊鍵有豪效標(biāo)理志位煌?；贔P皂GA的智毀能風(fēng)旗扇控嶄制系肺統(tǒng)系統(tǒng)仍調(diào)試巴與驗(yàn)醉證系統(tǒng)惜在實(shí)爽驗(yàn)室臘條件獻(xiàn)下，縮慧基于FP口GA開(kāi)發(fā)僵平臺(tái)辱（主勸芯片治：EP粱4C筍E6瀉F1梯7C然8N），沒(méi)選用霞了CP活U風(fēng)扇驗(yàn)及步朽進(jìn)電唐機(jī)，閥搭建狐了相撐應(yīng)的薄外圍蜘電路各，完貪成了殿軟硬濤件聯(lián)腿合調(diào)飲試驗(yàn)繩證，僻驗(yàn)證悉結(jié)果葬表明敬