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1、 TAIYUAN UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY 毕业设计（论文）题目：基于VHDL六层电梯控制系统目录摘要IIIABSTRACTV第1章 绪论- 1 -第2章 总体方案设计- 3 -2.1 设计要求- 3 -2.2 电梯控制器的总体设计方案- 3 -2.3 电梯上下层运行流程图- 4 -2.4 电梯运行控制流程图- 5 -2.5 六层电梯控制器的设计思路- 6 -第3章 总体设计电路图- 9 -3.1 顶层电路原理图- 9 -3.2 六层电梯控制器的实体设计- 9 -3.3 六层电梯控制器的结构体设计- 10 -3.4 六层电梯控制器VHDL设计- 11
2、 -3.5 选择器件- 11 -3.6 功能模块- 12 -3.6.1 电梯主控制模块- 12 -3.6.2 分频器模块- 14 -3.6.3 译码器模块- 14 -3.6.4 数据选择器模块- 14 -第4章 六层电梯模块仿真- 17 -4.1 电梯控制器控制仿真分析- 17 -4.2 译码器仿真分析- 21 -4.3 数据选择器仿真分析- 22 -4.4 分频器模块仿真分析- 23 -4.5 顶层电路仿真分析- 23 -第5章 设计的扩展性- 27 -参考文献- 29 -致谢- 31 -附录- 33 -基于VHDL的六层电梯控制器的设计摘要电梯作为垂直方向的交通工具，在高层建筑和公共场所已
3、成为不可或缺的设备。中国是全球最大的电梯市场，也具有最强的电梯生产能力，但由于缺乏自主知识产权和核心技术，自主品牌占市场的份额很少。随着社会需求的变化，电梯朝着节能、环保及智能化方向发展。EDA技术打破了软件和硬件间的壁垒，是计算机的软件技术与硬件实现、设计效率与产品能合二为一，它代表了电子技术和应用技术的发展方向。VHDL主要用于描述数字系统的接口，结构和功能，它的语法简单易懂，移植性好。本设计采用VHDL，源程序Altera公司的Quartus II软件仿真。运用有限状态机的设计方法，设计了两个进程相互配合，状态机进程作为主要进程，信号灯控制进程作为辅助进程。在主进程中定义了7个状态，分别
4、是“stopon1”“dooropen”“doorclose”“doorwait4”“up”“down”和“stop”,在电梯时钟的触发下，通过当前状态和信号灯信号判定下一状态。信号灯控制进程中，信号灯存储按键请求情况，它的熄灭是由状态机进程中传出的信号来控制。关键字：电梯控制器，VHDL，状态机，CPLDBase on VHDL Six Layer of Elevator Control SystemABSTRACTElevator has become an indispensable device as a vertical transport in high-rise building
5、s and public places. China is the worlds largest elevator market ,and also has the highest lift capacity. But the lack of independent intellectual property rights and core technologies, the market share of own brands account for very little. With the changing of the communitys needs, elevator develo
6、p towards energy saving, environmental protection and intelligent.EDA breaks the barriers between hardware and software. Not only the computer software technology and hardware but also the design efficiency and product performance are combined. EDA represents the electronic design technology and app
7、lication technologys development. VHDL digital system is mainly used to describe the interface, structure and function. Its syntax is easy and transplantable.This design which uses VHDL simulated by Alteras Quartus II software. I use method named finite state machine which two processes complement e
8、ach other. The state machine process act as the main process, and the signal control process act as a assistant. Seven states were defined in the main process, namely “stopon1” “dooropen” “doorclose” “doorwait4” “up”“down” and “stop”. Triggered by the lifts clock, the next state is determined by the
9、 current state and the signal. In signal control process, registers keep input value, and lamps black out when the control process, registers keep input value, and lamps black out when the control signal in the main process is high value.Key words: Elevator Controller, VHDL State Machine,CPLD第1章 绪论随
10、着社会的发展,电梯的使用越来越普遍,已经从原来只在商业大厦,宾馆使用,过度到在办公楼,居民楼等场所使用,并且对电梯功能的要求也不断提高,相应地其控制方式也在不停地发生变化.对于电梯的控制,传统的方法是使用继电器接触器控制系统进行控制，随着技术的 不断发展，微型计算机在电梯控制上的 应用日益广泛，现在已进入全微化控制的时代。VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式、描述风格以及语法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可视部分,
11、及端口)和内部（或称不可视部分），既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。VHDL具有功能强大的语言结构，可以用简洁明确的源代码来描述复杂的逻辑控制。它具有多层次的设计描述功能，层层细化，最后可直接生成电路级描述。VHDL支持同步电路、异步电路和随机电路的设计，这是其他硬件描述语言所不能比拟的。VHDL还支持各种设计方法，既支持自底向上的设计，又支持自顶向下的设计；既支持模块化设计，又支持层次化设计。电梯的微机化控制主要有以下几种形式：1PLC控制
12、2 单片机控制 3 单板机控制 4 单微机控制 5 多微机控制 6 人工智能控制 。随着EDA技术的快速发展 ，VHDL已广泛应用于电子设计与控制的各个方面 本文采用VHDL语言来设计实用六层电梯控制器，其代码具有良好的可读性和易理解性，源程序经A1tera公司的 Quartus II软件仿真，目标器件选用CPLD器件。通过对六层电梯控制器的设计，可以发现本设计有一定的扩展性，而且可以作为更多层电梯控制器实现的基础。第2章 总体方案设计2.1 设计要求六层电梯控制器将实现的功能：(1)每层电梯入口处设有上下请求开关，电梯内设有顾客到达层次的停站请求开关。(2)设有电梯入口处位置指示装置及电梯运
13、行模式(上升或下降)指示装置。(3)电梯每秒升(降)一层楼。(4)电梯到达有停站请求的楼层，经过1秒电梯门打开，开门指示灯亮，开门4秒后，电梯门关闭(开门指示灯灭)，电梯继续进行，直至执行完最后一个请求信号后停留在当前层。(5)能记忆电梯内外所有请求，并按照电梯运行规则按顺序响应，每个请求信号保留至执行后消除。(6)电梯运行规则：当电梯处于上升模式时，只响应比电梯所在位置高的上楼请求信号，由下而上逐个执行，直到最后一个上楼请求执行完毕；如果高层有下楼请求，则直接升到由下楼请求的最高层，然后进入下降模式。当电梯处于下降模式时则与上升模式相反。(7)电梯初始状态为一层开门状态。2.2 电梯控制器的
14、总体设计方案控制器的功能模块如图2.1所示，包括主控制器、楼层选择器、状态显示器、译码器和楼层显示器。乘客在电梯中选择所要到达的楼层，通过主控制器的处理，电梯开始运行，状态显示器显示电梯的运行状态，电梯所在楼层数通过译码器译码从而在楼层显示器中显示。由于其他模块相对简单很多，所以主控制器是核心部分。 图2.1 总体设计方案2.3 电梯上下层运行流程图电梯上升流程图，如图2.2：图2.2 电梯上升流程图电梯下降流程图，如图2.3：图2.3 电梯下降流程图2.4 电梯运行控制流程图如图2.4：图2.4 电梯运行控制流程图2.5 六层电梯控制器的设计思路电梯控制器运用状态机的设计方法，思路比较清晰。可以将电梯等待的每秒钟以及开门、关门都看成一个独立的状态2。由于电梯又是每秒上升或下降一层，所以就可以通过一个统一的1秒为周期的时钟来触发状态机。根据电梯的实际工作情况，可以把状态机设置7个状态，分别是“电梯停留在第1层”、“开门”、“关门”、 “开门等待4秒”、“上升”、“下降”和“停止状态”。各个状态之间的转换条件可由上面的设计要求所决定。各状态机之间转换图如图2.5：图2.5 状态机转换图第3章 总体设计电路图
