基于FPGA的空调控制毕业设计毕业设计论文

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1、基于FPGA的空调控制毕业设计毕业设计论文TheapplicationandresearchofPLD第1章绪论1.1课题的背景和意义当今社会是数字化的社会，是数字集成电路广泛应用的社会，数字集成电路本身在不断地进行更新换代。它由早期的电子管、晶体管、小中规模集成电路，发展到超大规模集成电路(VLSIC，几万门以上)以及许多具有特定功能的专用集电路。但是，随着微电子技术的发展，设计与制造集成电路的任务己不完全由半导体厂商来独立承担。系统设计师们更愿意自己设计专用集成电路(ASIC)芯片，而且希望ASIC的设计周期尽可能短，最好是在实验室里就能设计出合适

2、的ASIC芯片，并且立即投入实际应用之中，因而出现了现场可编程逻辑器件(FPLD)，其中应用最广泛的当属现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)。大规模可编程逻辑器件CPLD和FPGA是当今应用最广泛的两类可编程专用集成电路，电子设计工程师利用它可以在办公室或实验室里设计出所需的专用集成电路，从而大大缩短产品的上市时间，降低了开发成本。此外，可编程逻辑器件还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性，使得硬件的功能可以象软件一样通过编程来修改，这样就极大的提高了电子系统设计的灵活性和通用性。由于具备上述两方面的特点，CPLD和FPGA

3、受到了世界范围内广大电子设计工程师们的普遍欢迎，应用日益广泛。目前已有单片可用门数超过数百万门、工作频率可达500MHz以上的可编程ASIC芯片问世，由于工艺和结构的不断改进，可编程ASIC芯片上包含的资源越来越丰富，可实现的功能越来越强，他们己成为当今实现电子系统集成化的重要手段。随着微电子技术的飞速进步，电子学进入了一个崭新的时代，其特征是电子技术的应用正以空前规模和速度渗透到各行各业。PLD的广泛应用，为各行业的电子系统设计工程师自行开发本行业专用的ASIC提供了技术和物质条件。PLD作为当今电子设计领域应用最广泛的可编程器件之一，其原因是多方面

4、的，PLD高集成度、可现场修改、开发周期短等优点满足了从军用到民用、从高端到低端的大多数电子设计领域的需求。而可编程逻辑器件从出现至今只有短短二十年的发展历史，有很多电子设计工程师以至可编程逻辑器件产品的用户对这一器件的特性、优势还不是非常了解，部分有经验的设计师依然习惯于用单片机等传统工具从事电路设计，这样就影响了电子产品的市场竞争力，也忽略了产品的升级空间。因此，十分有必要对PLD这一族器件进行全面细致的分析研究，从而更好地利用PLD的优势为电子设计服务。1.2课题的内容及方法本文主要介绍了可编程逻辑器件在数字系统设计中的应用，本文研究的脉络是以可

5、编程逻辑器件的主要应用特性为主线，分析可编程逻辑器件应用研究的必要性和现实意义;探讨可编程逻辑器件结构特点上以及在数字系统设计中与传统电子器件的区别;比较主要的PLD大公司的产品、设计工具和编程语言，分析各公司产品的优势和不足。同时本文以基于FPGA的空调温度控制系统设计为实例，比较形象地展现了可编程逻辑器件在数字系统设计中的特点和优势。同时也使的对可编程逻辑器件的应用研究具体形象。1.3论文结构安排本文一共分为七章，各章的内容如下：第一章介绍了课题研究的背景和意义，以及本课题的主要类容和研究方法。第二章对可编程逻辑器件的发展了历程、结构、分类、应用前

6、景、发展新趋势以及各主要PLD公司的系列产品的特点等做了比较细致的介绍和分析。第三章对可编程逻辑器件具体的应用实例“基于FPGA的空调温度控制系统”做一个方案论证，通过与一个用单片机为核心芯片来进行设计的方案进行比较，使得用可编程逻辑器件来进行系统设计具有的优越性直观并具有很强的说服力。第四章对空调温度控制系统进行硬件电路的设计。第五章进行系统软件设计，将整个系统分为若干个分模块来实现所需要的各种功能。第六章对软硬件进行系统联调开验证设计是否合理成功。第七章对本次设计进行总结，并指出其中有待于完善之处。第2章可编程逻辑器件可编程逻辑器件（Program

7、mableLogicDevice，PLD）是一类半定制的通用性器件，用户可以通过对PLD器件进行编程来实现所需的逻辑功能。与专用集成电路ASIC相比，PLD具有灵活性高、设计周期短、成本低、风险小等优势，因而得到了广泛应用，各项相关技术也迅速发展起来，PLD目前已经成为数字系统设计的重要硬件基础。说到PLD的应用就不得不说到EDA技术和VHDL语言，因为PLD的应用是离不开EDA技术和VHDL语言的支持。下面分别对这三个部分进行介绍。2.1可编程逻辑器件介绍2.1.1PLD的发展历程从可编程逻辑器件的发展历史上看，其主要经历了从PROM、PLA、PAL

8、、EPLD到CPLD和FPGA的发展过程。它在结构、制造工艺、集成度、逻辑功能、速度和功耗上都