基于EDA技术与VHDL语言实现空调控制系统的设计

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(Very High Speed Integrated CircuitHardware Description Language)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+Plus II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。