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1、IC课程设计报告空调系统有限状态自动机错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。1原理与系统设计2模块设计2. 1时序控制模块.3综合后的整体电路图4源码与注释5结论6心得体会与建议参考文献11附录101原理与系统设计首先是以CP脉冲为时基，设置为100ms，延迟时间和空调工作的上限时间 都该时基的整数倍。程序中涉及的变量有 temp, elk, rst, state,heat,cool,x,m,n,error。程序设计有三个输入，temp, elk, rst。其中temp是采样环境的状态，是一个 二位的输入，若采样为00,即temp则输
2、出state为just _ringht, 01则输出state 为too_hot, 10则输出为too_cold, 11为无效状态，实际中是不存在的。elk是 CP脉冲，rst是复位键。x, m，n是中间变量，在状态为just _ringht的时候heat,cool 就为00；当状态为too_hot的时候就开始制冷cool置1；当状态为too_cold的时 候就开始加热heat置1。为防止温度变化导致压缩机频繁切换，每次状态发生转换的时候执行相应操 作产生一定迟滞时间（约为1s）。作为安全考虑，当too_hot, too_cold持续了一个小时的时候说明cool和hot 也相应的执行了一个小时
3、的时间，此时error置1,报错，同时heat和cool置0, 标志系统故障，系统停止工作。主体系统状态转换设计示意图如下：:2 模块设计在设计过程中，首先进行了主体状态转换模块设计，再进行了包括避免频繁 转换功能和加热或制冷时间过长停机功能的总体模块设计。设计过程中使用VHDL语言对各模块进行编程，波形仿真过程使用Max+plusII 10.2,使用LeonardoSpectrum进行综合。21状态转换控制模块2. 11模块示意图elkheat2temp /状态转换Cool/控制模块State/rst/22. 1. 2输入输出描述输入：elk.接入系统时钟，作为系统时基。Temp,两位的环境
4、采样信号，temp_high为低位，temp_low为高位。00 表示 temp_low-0 并且 temp_high-O， 01 表示 temp_low-0 并 t emp_high=1， 10 表示 t emp_low-1 并且 t emp_high-0rst ,输出：State,复位信号，低电平有效。rst=0时，系统复位。两位状态机状态变量，代表当前机器状态。State-00表示系 统处于Just_Right状态，State=01表示系统处于too_hot状 态，S tat e=10表示系统处于to o_cold。Hea t.加热操作标志，Heat=1制热。Cool,制冷操作标志，Co
5、ol=1制冷。2. 1. 3波形仿真波形仿真一:Name:Value:Lrst110 elk0heat.0cool0tempH 0stateH 0Ref: 0.0nsEE Time:Intendl: 2。山l0.0ns1.0us2.0us3.Ous4.Ous5.Ous6.0usZ.Ous8.Ous9.Ousr1!I I|I门 1 X Q )T2 6 11* o )2xr波形仿真二（主复位）:Ref: |9眩Time: |O-DnsInterval:Name-ValueI.Olis 2.0us3.Ous4.Ous 5.0ns6.0ns7.0us8.Ous 9.Ous 10.Ous 11.Ous由
6、仿真波形可以看出: 当temp=01 时，表示too_hot, Cool=l, State=01 系统制冷。当temp=10时, 表示 too_cold ， Heat=1,State=10 系统制热。当 temp=00 时，表示 Just_Right,Cool=0,Heat=0,State=00,系统既不制热也不制冷。 当rst=0时，复位信号有效，系统复位。2. 1. 5寄存器传输级电路原理图22总体模块设计2. 2. 1模块示意图22. 2输入输出描述输入：elk.接入系统时钟，作为系统时基。Temp,两位的环境采样信号，temp_high为低位，temp_low为高位。00 表示 tem
7、p_low-0 并且 temp_high-O， 01 表示 temp_low-0 并 t emp_high=1， 10 表示 t emp_low-1 并且 t emp_high-0rst ,输出：State,复位信号，低电平有效。rst=0时，系统复位。两位状态机状态变量，代表当前机器状态。State-00表示系 统处于Just_Right状态，State=01表示系统处于too_hot状 态，S tat e=10表示系统处于to o_cold。Hea t.加热操作标志，Heat=1制热。Cool,制冷操作标志，Cool=1制冷。Error,系统故障停机标志量，当系统长时间连续工作时，认为出现
8、系统故障，系统停机error=1,正常状态下error=0。elkrst总体模块temp2/2/f /error HeatCoolState2. 2. 3波形仿真波形仿真一（迟滞1）:Ret11+ | + | Time:Interval:Na niie:r.Value:0.0ns1.0us2.0us3.Ous4.Ous5.Ous6.0iiiiiiis7.0us8.Ous9.Ous10.Ous11.Ous12.0u：iiiiiirst1dlA elk0heat0error0cool0tempH 0NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNstateH 0oXJ；波形仿真二（迟滞2）
9、：13.7US1* 1*1 Time:15.4nsInterval:-13.6846usRef:Nmme:V 日 lue:古 1-Cjiis 2-Qlis 3-Qiis 4_Qijs 5_qijs 6_Cjiis了一 Cju 岭8_Cjiis 9_Qijs 10_piJS TI-pLis12 一卩 u：rst elk heat110error0cool1tempH 01 ：H： 1 x om二；stateH 1NNNNNNNNNNNNHHHHNNNHHHNNNNNNNNNNNNNHHHHNNHHHHNKHNNNHHNNNNNNJ波形仿真三（一小时停机且报错）：Ref:597.3 us|1，|
10、Time:7.200928msInterval:6.603628msNamie:左即s7.201msi7.202miSi7.203msi7.204msi7.205msi7.206nirst1elk1heat1cool0峠/ error0tempH22stateH22n15.=0H 0B9Axzooooooooooooooc8C9Fm15.OH 00000000波形仿真四（复位功能）：totervai: |1_25igijsRef: |D828ms| VH Time: |lMn)0281msName:rst elk heat.E error-E COOltempstate2. 2. 4时序、逻辑
11、分析 由仿真波形一可以看出：在temp由0变为1时，状态并未立刻改变，而是经 过一定的迟滞量后状态才改变，迟滞量为16个elk的时间。 由仿真波形二可以看出：当采用信号的值频繁变换时，状态并未随其频繁转换。当采样信号维持一个值超过16个elk时间时，状态才改变。 由仿真波形三可以看出：当Hea t持续为1的时间达到1小时（8C9F个elk） 时，error=1提示出错，同时使Heat=0、Cool=0,系统停机。 由仿真波形四可以看出：当rst=O时，复位信号有效，系统复位。2. 2. 5寄存器传输级电路原理图st nV罢nV云14 nyk.-Jv immp 二_ nlbdmg 4咅【一且困
12、dmol口dmZi:-:47bd645ozQjnspnd售bd351bdr.lEgM1441.iz.7口3.m37上V独i-:*-規Iass.门产e lo_sIML* 三一uli!I普【彦壬 mn 16u二苗豆 心EH1.-.1 0-n-二15 口t.o一TIt-heat!_%口3 综合后的整体电路图4源码与注释module air1 (temp, clk, rst, state,heat,cool,x,m,n,error); input clk, rst; 时钟信号，复位信号 input 1:0 temp;采样状况，为两位信号迟滞量定时器状态输出00 表示 just_right,01 表示
13、too_hot,10 表示 too_cold 持续制冷、制热计数器各变量/00 表示 temp_low=0 并且 temp_high=0， 01 表示 temp_low=0 并且 temp_high=1， 10 表示 temp_low=1 并且 temp_high=0 output heat,cool,error;压缩机输出制冷、制热，以及报错信号 output 3:0 x;output 1:0 state;output 15:0 m,n;reg 1:0state;reg heat,cool,error;reg 3:0x;reg 15:0 m,n;parameter ST0=2b00,ST1=2b01; 定义三个状态parameter ST2=2b1
