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)實現(xiàn)了對室內(nèi)溫度等質(zhì)量信息的采集、LCD顯示、通信、上位機遠程調(diào)節(jié)處理等功能，保證了室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)的實時性、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：(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、升級方便等特點；(2)同時采用智能手機作為上位機，既利用了手機的便捷性及現(xiàn)階段人們對手機的依賴性，又能夠有效節(jié)約開發(fā)成本。(3)除可以應(yīng)用于智能家居外，還可以用于辦公場所、蔬菜種植大棚、化工生產(chǎn)車間等需要對空氣質(zhì)量進行評價的場所。

基于FPGA的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)

整體系統(tǒng)設(shè)計方案系統(tǒng)硬件為Cyclone系列FPGA[5]開發(fā)平臺，軟件開發(fā)環(huán)境為QuartusII13.0，采用硬件描述語言VHDL完成數(shù)據(jù)流描述。主要由傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、藍牙通信模塊、上位機界面顯示控制模塊、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)進行處理，送LCD液晶模塊進行顯示，同時通過藍牙無線傳輸將信息發(fā)送給手機，用戶可根據(jù)手機顯示信息，通過手機界面控件對調(diào)節(jié)機構(gòu)發(fā)出調(diào)節(jié)命令，調(diào)節(jié)機構(gòu)將完成比如電風(fēng)扇的開關(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)計方案基于FPGA的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)

電路模塊設(shè)計數(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FPGA數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計DS18B20溫度信息處理模塊、藍牙數(shù)據(jù)處理模塊、計時模塊、PWM控制模塊、步進電機驅(qū)動模塊、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)計通信模塊

通信采用HC-06從機藍牙模塊，主要用于短距離的數(shù)據(jù)無線傳輸領(lǐng)域，可以方便的和PC機或帶藍牙功能的設(shè)備相連，也可以兩個模塊之間的數(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)采用該藍牙模塊實現(xiàn)了手機終端和FPGA之間的通訊。基于FPGA的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)

電路模塊設(shè)計通信模塊

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

電路模塊設(shè)計上位機界面設(shè)計基于FPGA的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)

電路模塊設(shè)計步進電機驅(qū)動模塊(1)系統(tǒng)通過對步進電機轉(zhuǎn)向的控制來驅(qū)動風(fēng)扇、濾網(wǎng)等調(diào)節(jié)機構(gòu)完成室內(nèi)外空氣交換處理，實現(xiàn)改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的目的，步進電機的驅(qū)動電路采用硬件描述語言VHDL進行描述。(2)本設(shè)計中將步距角設(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機旋轉(zhuǎn)的速度，改變繞組的通電順序可以改變電機旋轉(zhuǎn)的方向。基于FPGA的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)

電路模塊設(shè)計步進電機驅(qū)動模塊流程圖基于FPGA的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)

電路模塊設(shè)計按鍵消抖模塊通常的按鍵所用開關(guān)為機械彈性開關(guān)，當(dāng)機械觸點斷開、閉合時伴隨有一連串的抖動，為了防止這種抖動造成數(shù)據(jù)錯誤或誤操作，設(shè)計了按鍵消抖模塊?；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)計按鍵旺消抖肯模塊p1介:p顏ro脾ce點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_e毛dg錦e(cl旦k)濫th扇enif晴k監(jiān)ey嬌='骨0'報t艦he狹nif姿a未=2來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)時賢鐘（50部MH妹z）ke興y為按感鍵輸累入信膝號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)試巴與驗醉證系統(tǒng)惜在實爽驗室臘條件獻下，縮慧基于FP口GA開發(fā)僵平臺辱（主勸芯片治：EP粱4C筍E6瀉F1梯7C然8N），沒選用霞了CP活U風(fēng)扇驗及步朽進電唐機，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)飲試驗繩證，僻驗證悉結(jié)果葬表明敬