FPGA的空调控制系统设计与实现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。
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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。
目前大多数的的空调温度控制系统都采用了以单片机作为控制器的设计，但是随着可编程逻辑器件的发展，家用电器的控制部分也越来越多地使用可编程逻辑器件来实现，所以下面提供了以单片机和可编程逻辑器件（FPGA）为核心控制器件的2个方案进行选择。
方案1：该方案采用的是AT89C51单片机为核心控制器件，用它来处理各个单元电路的工作以及检测其运行情况。首先通过温度传感器对空气进行温度采集，将采集的温度信号作A/D转换，使其模拟信号转变成数字信号，然后输给单片机，再由单片机控制显示，并比较采集的温度与设定的温度是否一致，然后驱动空调机的加热或降温循环对空气进行处理，从而模拟实现空调温度控制单元的工作情况，本设计中我们采用的是AD590温度传感器，通过温度系统采集电路采集相关温度数值，再由AD0809组成的A/D转换电路进行转换，最终的到数字信号，将其直接输给单片机，然后由单片机机根据内部程序判断，执行相关控制程序，驱动个单元电路的工作。其方框图如下:
方案2：该方案以FPGA为核心控制器件，采用数字温度传感器DS18B20进行温度采集，将采集到的温度数字直接以数字信号传输给FPGA控制器，控制器通过比较采集的温度和用户设定的温度来做出发送降温还是加热的控制信号给空调机。同时通过FPGA芯片还可以实现定时和控制显示，使用6个数码管将传感器测量到的温度，设定的温度、定时时长都显示出来。
硬件电路主要包括电源电路、石英晶振、温度传感器、FPGA控制器、数码管显示组成。本设计使用的FPGA芯片是Altera公司的ACEX 1K系列的EP1K30TC144-3，温度传感器采用高精度数字温度传感器DS18B20。整个硬件的框图如图所示。
整个电路的工作原理是由20MHz石英晶振FPGA提供时钟信号，FPGA芯片所需要的2.5V和3.3V电压由外部的5V电源通过电源电路获得。数字式温度传感器DS18B20将采集的温度信息以数字信号的形式直接传递给FPGA芯片，用户也可通过按钮根据需要自己设定温度值。采集温度和设定温度都送给FPGA控制器，控制器通过对两个温度值的比较做出判断，当测量温度大于设定温度时就想空调的电机发出制冷的控制信号；当测量温度小于设定温度时，则发出一加热的控制信号 ；当两者相等时则不制冷也不加热。通过执行机构工作状态的转换来达到改变环境温度的目的。同时，FPGA还可以对设定温度进行定时，并将定时的时间、测量温度和设定温度的值通过6个数码管显示出来。
电源电路
EP1K30TC144-3芯片所需的2.5V和3.3V电源电压由外部的5V电压经过电源电路获得，电源电路如图所示
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