基于FPGA的智能窗控制系统设计.doc

摘要:当今社会，自动控制技术、电子技术、应用感测技术等科学技术水平正在不断的发展。而伴随着各项技术手段的日益成熟，科技开始逐渐步入人们的家居生活当中。近几年来，随着人们对居家环境质量的要求越来越高，智能家居是否真的能给人们带来更舒适、便捷的居住环境成为了目前市场考究的一个重大问题之一。广大消费群体也越来越青睐于智能型的家居产品。目前基于这一发展态势以及市场对智能家居的一定需求，本文设计并讲述了一种经济适用型的智能窗控制系统。

本设计是基于FPGA的智能窗控制系统，根据其功能需求，通过对硬件、软件以及机械等部分的调节可将整个控制系统划分为以下几个功能模块：光线检测模块、人影检测模块，报警模块等模块。从而实现一定的功能使该智能窗能更加便利于人们的家居生活。

本设计方案中采用FPGA Cyclone IV系列的EP4CE6E22C8 作为核心控制芯片，由ULN2003作为电机驱动的四线步进电机来控制窗体完成窗户打开或关闭的动作。通过ORAP-29044三合一光线传感器进行相关的环境参数的采集，从而使该智能窗能够实现基本功能且具有一定的稳定性能。

关键词：FPGA；智能窗控制系统；传感器

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 研究背景-1

1.2 国内外研究现状-1

1.3 本设计的主要研究内容-2

2 研究方案-4

2.1 研究目标-4

2.2 研究内容-4

2.3 研究方法及技术路线-5

2.3.1 研究方法-5

2.3.2 技术路线-5

2.4 实验方案-6

2.5 可行性-6

3 硬件设计-8

3.1 FPGA介绍-8

3.1.1 FPGA的背景-8

3.1.2 FPGA的开发-8

3.1.3 FPGA的工作原理-9

3.1.4 产品比较与选择-9

3.2 光线检测模块-10

3.2.1 光线传感器的选择-10

3.2.2 ORAP-29044的工作状态-11

3.3 人影检测模块-12

3.3.1 工作原理-12

3.3.2 工作状态-13

3.4 电机设备-14

3.5 电源模块设计-17

4 软件设计-18

4.1 FPGA的开发环境与工具-18

4.1.1 硬件描述语言（HDL）-18

4.1.2 QUARTUS II 开发软件-18

4.2 软件部分的实现-19

结    论-30

参 考 文 献-31

附录A 系统硬件电路原理图-32

附录B 系统硬件电路PCB-33

致    谢-34