基于FPGA的多功能空调控制器设计

　　标准模式：该模块将外部采集的室温与用户自设温度值进行对比判断，确定当前室温状况（冷、热或适宜），并将该状态信息送入驱动模块处理。

　　自动模式：该模块将外部采集的室温与系统内预设温度阈值（此处设定为[17℃-26℃]）进行对比判断，若外部采集的温度超出该阈值，则有相应状态信号向驱动模块发出。

　　睡眠模式：该模块除具有标准模式的功能外，为了营造一个舒适的睡眠环境，系统每隔1小时，会向自设温度模块发出自增1℃的请求信号，5小时后向设备驱动模块发出关机请求。睡眠模式程序设计流程如图3所示。

　　图3 睡眠模式设计流程图

　　除湿模式：该模式下除湿请求自动向设备驱动模块发出。

　　5. 2 风速选择

　　风速选择模块由设备驱动提供选通信号，该部分由一个具有五种工作状态的字符型有限状态机来实现，通过按键从ST0到ST3进行循环切换。当设备驱动模块无设备请求输出时，风速自动切换到ST4状态，禁止风机工作；当设备驱动恢复设备请求后，风速将重新切换到原来的状态。风速选择模块状态转换控制关系如图4所示。

　　图4 风速切换状态转换图

　　5.3 定时

　　在该模块中，通过按键预置关机时间（最长可设置270min），并将关机时间送出实时显示，在关机时会驱动系统状态指示灯进行闪烁提示。为方便用户输入，节约按键和显示所用硬件资源，程序采用了映射输入和映射显示的设计方法，即将用户每次按键以一个特定步长值（此处设为30min）在程序中替换，并将倒计时按步长区间进行反替换输出显示。该部分程序设计流程如图5所示。

　　
图5 定时模块设计流程图

　　5.4 室温设定

　　室温设定模块，由一对加减按键循环进行输入，同时也接收来自睡眠模块的调温请求，温度可调区间设为[10℃-35℃]。在程序设计中，利用VHDL不完整IF语句保持原值的特性，可很容易地实现自设温度的增减功能。该模块仅在系统工作于标准模式或睡眠模式时，温度可被设置，其余情况则将温度复位到初始值22℃。

　　5.5 设备驱动

　　设备驱动模块接收来自四种工作模式的室内状况信号，经分类处理后，向后续设备发出响应请求。该部分采用了一个具有四种工作状态（采暖、制冷、除湿和无操作）的字符型有限状态机来实现。另外，为保护后续设备，在状态机的设计中引入了异常输入的保护机制,即当设备驱动模块判定为异常输入时（如同时出现冷热两种室内状况），则立即将所有设备请求禁止。设备驱动模块的状态转换控制关系如图6所示。