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1、基于基于 EDAEDA 技术的电梯控制器实现与仿真技术的电梯控制器实现与仿真六层电梯控制器的设计六层电梯控制器的设计摘要摘要： 在现代社会和经济活动中，计算机技术、自动控制技术和电力电子技术得到了迅速的发展，电梯已经成为城市物质文明的一种标志。在高层建筑中，电梯是不可缺少的垂直运输设备。随着经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越大，电梯生产已成为我国一门极具前景的新兴产业。针对我国电梯业现状，本设计以电子设计自动化（Electronic Design Automation）技术中的高速集成电路硬件描述语言（Very High Speed Integrated Circuit Hardwa
2、re Descrisioon Language）编写六层电梯控制程序，实验调试平台是 Altera 公司的 QuartusII软件。此程序具有 VHDL 语言设计里最为常用的三个模块：实体 entity，结构体architecture，进程执行单元 process。通过程序调试及运行仿真，结果表明，本程序可以完成：电梯运行所在楼层指示、电梯运行方向指示、关门延时设置、看门狗报警、超载报警、故障报警等。本设计对更高层的电梯控制设计具有一定的拓展性。关键词：关键词：电梯控制；程序设计；EDA；VHDL；QuartusII目录目录1前言-11.1问题的提出-11.2设计目的-11.3课题的主要工作-
3、12总体方案的确定-12.1PLC 技术在电梯控制的应用-12.2单片机技术在电梯控制的应用-22.3EDA 技术在电梯控制的应用-32.4方案选择-33设计的基础依据-43.1EDA 技术介绍-43.2VHDL 语言介绍-53.3QuartusII 软件介绍-84程序设计及调试-94.1算法分析-94.1.1电梯运行规则-94.1.2程序流程分析-124.2程序设计说明-134.2.1 端口、寄存器设计说明-134.2.2 模块设计说明-144.2.3 具体语句设计说明-164.3程序调试-205程序仿真-225.1建立波形输入-225.2电梯功能的实现与仿真结果-255.2.1仿真步骤-2
4、55.2.2电梯功能实现与仿真结果分析-266设计总结-31致谢-33参考文献-34附录-35基于基于 EDAEDA 技术的电梯控制器实现与仿真技术的电梯控制器实现与仿真六层电梯控制器的设计六层电梯控制器的设计06 自动化 黎国伟指导老师：王杏进 讲师1 1 前言前言1.11.1 问题的提出问题的提出人和土地资源短缺的矛盾日趋激化，我国地少人多的国情，注定了我们必须合理解决人与土地的矛盾。兴建高层建筑是其中的有效措施之一，随之楼层电梯业便应运而生。随着我国城镇化程度的加大，电梯市场越来越繁华，人们对电梯的要求越来越高。如何更安全、更快捷地到达目的楼层，也就成为了人们对电梯的最为根本的要求。因此
5、，本设计就六层电梯控制器设计为例，结合EDA 技术，对电梯控制进行设计。1.21.2 设计的目的设计的目的针对我国楼层层数的基本水平，本着“一理通，百理明”的原则，本设计希望通过简单的六层电梯控制器的设计，为广大电梯设计者提供一个基础。针对目前中小型电梯所能实现的功能，本控制器虚拟实现以下功能：（1） 指示电梯所在楼层；（2） 电梯基本运行；（3） 关门延时设置；（4） 提前关门设置；（5） 看门狗设置；（6） 超载报警；（7） 故障报警。1.31.3 课题的主要工作课题的主要工作利用 VHDL 语言编程实现六层电梯控制器各个模块的功能，并用 QuartusII对本文进行设计，讨论六层电梯控制
6、器设计的思路、示意图、结构图、流程图及程序仿真图。将设计在 EDA 工具 QuartusII 下进行时序仿真，得到仿真结果，验证六层电梯控制器设计的正确性。2 总体方案的确定2.12.1 PLCPLC 技术在电梯控制的应用技术在电梯控制的应用由当初的继电器逻辑控制电路到今天广为应用的可编程逻辑控制器及微机控制系统，电梯控制的发展经历了相当一段历程。为了实现电梯的控制，过去大多是采用继电器逻辑电路，这种逻辑控制方式具有原理简单、直观的特点，但通用性较差，对不同的楼层和不同的控制方式，其原理图、接线图等必须重新制作，且控制系统由许多继电器触点组成，接线复杂、故障率高。因此，它逐渐被可靠性高、通用性
7、强的可编程序控制器及微机控制系统所代替。由 PLC 或微机实现继电器的逻辑控制功能，具有较大的灵活性，不同的控制方式可用相同的硬件，只是软件各不相同。只要把按钮、限位开关、光电开关、无触点行程开关等电器元件作为输入信号，而把制动器、接触器等功率输出元件接到输出端，就算完成了接线任务。通常，电梯功能、层数变化时，无需增减继电器和大量的电路。PLC 是一种用于自动控制的专用微机，实质上属于微机控制方式。PLC 在设计和制造上采取了许多抗干扰措施，输入输出均有光电隔离。能在较恶劣的各种环境里工作、可靠性高，适合于安全性要求较高的电梯控制。PLC 将 CPU、存储器、I/O 接口等做成一体，使用方便，
8、扩展容易。具有继电器系统的直观、易懂、易学，应用操作和调试方便等优势。因此，目前在国产电梯及中低档的客梯广泛应用了 PLC 控制系统，特别适用在用电梯的技术改造。电梯既是一种特殊的起重运输设备，具有完善的机械专用结构，又是一种比较复杂的机电一体化的大型工业产品，具有复杂的电气控制系统。就电梯的控制方法而言，目前国产电梯广泛采用可编程控制器技术的智能化控制。由于这种控制属于随机控制，各种输入信号之间、输出信号之间以及输入信号和输出信号之间互相关联，逻辑关系处理起来非常复杂，这就给 PLC 编程带来很大难度。从这种意义上来说，PLC 编程水平的高低就决定电梯运行状态的好坏，因此 PLC 应用在电梯
9、控制中的编程技术就成为控制电梯运行的关键技术。PLC 充分利用了微型计算机的原理和技术，具有很强的逻辑处理能力，在电梯运行控制中发挥了重要作用。由于电梯在运行过程中各种输入信号是随机出现的，即信号的出现具有不确定性，同时信号需要自锁保持、互锁保存、优先级排队、数据比较等，因此信号之间就存在复杂的逻辑关系。所以在电梯的运行控制中，PLC 的编程工作主要是针对各种信号进行逻辑判断和处理。2.22.2 单片机技术在电梯控制的应用单片机技术在电梯控制的应用单片机体积小，处理速度快，价格低廉，功能强大，是合适的控制系统。对电梯的控制主要是选层、启层、换速、平层、停车等几个环节，其中以选层环节最为复杂。与
10、通常的电器控制相比，单片机系统不需要通过“选层器”并且配备以大量的中间继电器作为选层电路的控制设备，避免了设备多，检修困难，运行维护不便，造价成本高。应用微机控制可以取消选层器和大量中间继电器。而且应用单片机控制又相当于应用其他微机减少了外围设备的接口芯片，增强了可靠性。2.32.3 EDAEDA 技术在电梯控制的应用技术在电梯控制的应用EDA 技术不是某一学科的分支，或某种新的技能技术，它是一们综合性学科，融合多学科于一体，打破了软件和硬件间的壁垒，使计算机的软件与硬件实现、设计效率和产品性能合二为一，它代表了电子设计技术和应用技术的发展方向。VHDL 具有与具体硬件电路无关和设计平台无关的
11、特性，并且具有良好的电路行为描述和系统描述的能力，并在语言易读性和层次化结构化设计方面，表现了强大的生命力和应用潜力。EDA 使得设计者的工作仅限于利用硬件描述语言和 EDA 软件来完成对系统硬件功能的实现。正因 EDA 在设计控制系统中的这些特点，在电梯控制电路上采用 EDA 技术进行开发，越来越受到人们的重视。2.42.4 方案选择方案选择对于符合市场需求的大规模系统，要达到高效、高速完成，必须有多人甚至多个开发组共同并行工作才能实现。对于用 EDA 技术完成的一个确定的设计，可以利用相应的工具平台进来逻辑综合和优化，完成设计任务。基于 EDA 技术的 VHDL 语言对设计的描述具有相对独立性，设计者可以不懂硬件的结构，也不必管理最终设计实现的目标器件是什么，而进行独立的设计。这为电子设计的入门者提供了便捷的帮助。相信在不远的将来，我国相关的专业技术人员使用EDA 技术进行工程设计，就像现在使用计算器一样，虽然大部分人不能开办集成电路制造厂，但是却能快速、经济地制造（设计）自己的专用集成电路或集成电子系统。综上比较，本设计采用 EDA 技术实现对电梯的控制。3 设计的基础依据现代电子设计技术的核心是 EDA 技术。基于 EDA 技术开发的实现六层电梯自动控制与目前主流的利用可编程逻辑控制器实现电梯控制紧密相连。
