基于CPLD的空调控制系统
时间:10-23
来源:河北工程大学
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0引言
空调控制系统是智能建筑楼宇自动控制的一个重要组成部分。系统占据整个楼宇自动化系统的30%以上的监控点,而且空调的能耗也占整个建筑物能耗的50%以上。因此,空调控制系统的设计是整个楼宇自控系统设计的重点之一,也是节电节能的重点,特别对于大型建筑而言,更是如此。在此设计一种新型空调控制器,并采用了电子设计自动化(EDA)技术,用目前广泛应用的VHDL硬件电路描述语言,在Altera公司的Max+PlusⅡ集成开发环境下进行综合、仿真,并下载到可编程逻辑器件中,以实现控制功能。
1空调控制系统结构
空调控制系统结构如图1所示。首先由传感器检测室内温度,并将采集来的数据传输到控制系统的预处理单元。在预处理单元将采集来的温度信号与设定值相比较,以判断当前的状态(太热、太冷或适中)。然后将处理结果传输到控制单元;最后由执行机构接收控制单元输出的控制信号,控制室内空调。
2控制单元的EDA实现
2.1控制单元的芯片功能
控制芯片如图2所示。
有3个输入端时钟端:cIk,temp_high和temp_low;2个输出端:heat和cool,高电平有效。如果室内温度正常,temp_high和temp_low均为"0",则输出端heat和cool均为"0"。如果室内温度过高,temp_high为"1",temp_low为"0",则heat和cool分别为"1"和"0",空调制冷。如果室内温度过低,temp_high为"0",temp_low为"1",则heat和cool分别为"0"和"1",空调制热。
2.2控制单元芯片的VHDL代码
VHDL(VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage)是IEEE工业标准硬件描述语言,是随可编程逻辑器件(PLD)的发展而发展起来的。这种用语言描述硬件电路的方式,容易修改和保存,且具有很强的行为描述能力,所以在电路设计中得到了广泛应用。以下是描述控制单元VHDL代码:
空调控制系统是智能建筑楼宇自动控制的一个重要组成部分。系统占据整个楼宇自动化系统的30%以上的监控点,而且空调的能耗也占整个建筑物能耗的50%以上。因此,空调控制系统的设计是整个楼宇自控系统设计的重点之一,也是节电节能的重点,特别对于大型建筑而言,更是如此。在此设计一种新型空调控制器,并采用了电子设计自动化(EDA)技术,用目前广泛应用的VHDL硬件电路描述语言,在Altera公司的Max+PlusⅡ集成开发环境下进行综合、仿真,并下载到可编程逻辑器件中,以实现控制功能。
1空调控制系统结构
空调控制系统结构如图1所示。首先由传感器检测室内温度,并将采集来的数据传输到控制系统的预处理单元。在预处理单元将采集来的温度信号与设定值相比较,以判断当前的状态(太热、太冷或适中)。然后将处理结果传输到控制单元;最后由执行机构接收控制单元输出的控制信号,控制室内空调。
2控制单元的EDA实现
2.1控制单元的芯片功能
控制芯片如图2所示。
有3个输入端时钟端:cIk,temp_high和temp_low;2个输出端:heat和cool,高电平有效。如果室内温度正常,temp_high和temp_low均为"0",则输出端heat和cool均为"0"。如果室内温度过高,temp_high为"1",temp_low为"0",则heat和cool分别为"1"和"0",空调制冷。如果室内温度过低,temp_high为"0",temp_low为"1",则heat和cool分别为"0"和"1",空调制热。
2.2控制单元芯片的VHDL代码
VHDL(VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage)是IEEE工业标准硬件描述语言,是随可编程逻辑器件(PLD)的发展而发展起来的。这种用语言描述硬件电路的方式,容易修改和保存,且具有很强的行为描述能力,所以在电路设计中得到了广泛应用。以下是描述控制单元VHDL代码:
2.3控制单元芯片的功能仿真
控制单元芯片系统采用Altera公司的EPF8282-ALC84-2芯片,所有程序在Max+PlusII中开发。当设计输入完成后,进行整体的编译和逻辑仿真,然后进行转换、布局、布线,延时仿真生成配置文件,最后下载至FPGA器件,完成结构功能配置,实现其硬件功能。控制芯片的系统逻辑功能仿真波形如图3所示。各信号的逻辑功能和时序配置完全达到设计要求。
3结语
这里设计的空调控制系统,可以根据室温的变化控制空调制冷或制热,起到调节室内温度的作用,大大降低了空调的能耗。该系统具有结构简单,性能稳定,实现方便,成本低的优点,因此极具市场竞争力。
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