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1、本文格式为Word版，下载可任意编辑基于FPGA的六层电梯控制器 EDA技术工程设计报告 题目：基于FPGA的六层电梯操纵器 学 院：电子与信息工程学院 专 业：电子信息科学与技术 姓 名： X X X 班 级： 14电信本（2）班 学 号： 140919022 指导老师： X X X 二一六年十二月 1、 绪论 - 错误！未定义书签。 1.1电梯操纵器的进展现状 - 错误！未定义书签。 1.2本次设计的主要内容 - 错误！未定义书签。 1.3设计原理与思路 - 错误！未定义书签。 1.4硬件设计 - 错误！未定义书签。 1.5软件设计 - 错误！未定义书签。 2、 FPGA 硬件布局学识 -
2、 错误！未定义书签。 2.1 FPGA 概述 - 错误！未定义书签。 2.2 FPGA 体系布局 - 错误！未定义书签。 2.3 FPGA 常用芯片介绍 - 错误！未定义书签。 3、VHDL 硬件描述语言 - 错误！未定义书签。 3.1 VHDL 语言特点 - 错误！未定义书签。 3.2 状态机的VHDL 实现 - 错误！未定义书签。 4、电梯操纵器的工作原理 - 错误！未定义书签。 5、电梯操纵系统的设计内容 - 错误！未定义书签。 5.1 时钟分频模块 - 错误！未定义书签。 5.2 按键处理模块 - 错误！未定义书签。 5.3 电梯运行操纵模块 - 错误！未定义书签。 5.4 数码管显示
3、模块 - 错误！未定义书签。 5.5 电梯超重操纵可行性分析 - 错误！未定义书签。 6、 电梯操纵器顶层图形 - 错误！未定义书签。 7、 总结 - 错误！未定义书签。 1、绪论 1.1电梯操纵器的进展现状 国家规定超过六楼以上的楼层务必按要求安装电梯，而且随着超高层建筑的展现，电梯的应用越来越来广泛了，与此同时，对电梯的要求也越来越高了。目前，电梯的设计、工艺不断提高，电梯的品种也逐步增多，电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵操纵方面更是步步出新：手柄开关操纵、按钮操纵、信号操纵、集选操纵、人机对话等；多台电梯还展现了并联操纵、智能群控；双层轿箱电梯表示出节省井道空间，提升运输
4、才能的优势，变速式自动人行道扶梯大大节省了行人的时间；不同形状的电梯那么使身处其中的乘客的视线不再封闭。 电梯的布局分为：四大空间，八大系统；四大空间：机房片面、井道及地坑片面、轿厢片面、层站片面；八大系统：曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气操纵系统、安好养护系统；电梯的功能布局抉择电梯的八大应用技术： 1) 全数字识别乘客技术（全体乘客进入电梯前举行识别，其中包括眼球识别、指纹识别） 2) 数字智能型安好操纵技术（通过乘客识别系统或者IC 卡以及数码监控设备，拒绝外来人员进入） 3) 第四代无机房电梯技术（主机务必与导轨和轿厢分开，完全没有共振共鸣，速度可以达
5、成2.0M/S 以上，最高可以使用在30 层以上。） 4) 双向安好养护技术（双向安好钳、双向限速器，在欧洲务必使用，中国正在被普遍使用） 5) 快速安装技术（变更过去的电梯安装方法，能够快速组装） 6) 节能技术（采用节能技术，使电梯更俭约能源） 7) 数字监控技术（完全采用计算机举行电梯监控与操纵） 8) 无线远程操纵及报警装置（当电梯产生故障时，电梯可以通过无线装置给手机发送故障信息，并通过手机发送信号对电梯举行简朴操纵。） 本次设计主要是操纵电梯的运行模式和状态，对信号举行处理的模块，重点在对响应的信号举行处理，并将处理结果反应给对应功能的操纵端口，实现对电 梯运行的全面操纵。 1.2
6、本次设计的主要内容 随着可编程规律电路和EDA 技术的进展，在规律电路设计和嵌入式系统设计方面，以CPLD/FPGA 为代表的可编程规律器件已经逐步代替了传统的标准规律器件；本次设计的电梯操纵器全体的程序可以集成在一个FPGA 开发芯片上面，不用在用其他功能的分立规律元件，达成集成度高、响应快、功耗低的特点。 本次设计是基于 FPGA 的电梯操纵器的研究，是电梯操纵的核心技术，通过电梯操纵器可以对电梯运行模式和状态举行全面的操纵，这也是次设计的研究重要性；电梯的层数为6 层，本次设计采用模块化设计，主要分为四大模块：时钟分频模块、按键处理模块、电梯运行操纵模块、数码管显示模块。 由于 FPGA
7、 技术近些年来蓬勃进展，而且在好多领域已经应用的特别成熟，用FPGA 可以实现对电梯精确、实时性操纵，而且用于FPGA 开发的芯片都是一些微处理器芯片，便于集成和智能化设计，而且大大缩短了开发周期。 1.3设计原理与思路 本次设计是实现 6 层电梯的运行操纵，当在某一楼层按下上升或者下降苦求按钮时，操纵器响理应苦求并操纵电梯前往该楼层，当到达该楼层时电梯开门，当进入电梯后，电梯关门，此时按下要到达的楼层按钮，操纵器响理应苦求并操纵电梯前往该楼层，当到达前往楼层后，电梯开门，走出电梯，然后关门.，就这样往复的实现电梯的操纵功能。电梯运行时遵循如下规矩：当电梯处于上升模式时，只响应比电梯所在位置高
8、的上楼信号，由下至上依次执行；直到结果一个上楼苦求执行完毕，如有更高层有下楼苦求时，那么直接升到有下降苦求的最高楼，然后进入下降模式，电梯处于下降模式时，那么与上升相反。 电梯的输入信号主要包括外部输入信号和内部输入信号；对于电梯外部输入信号：每一层电梯门外都有上升苦求和下降苦求按钮，其中一楼电梯门外只有上升苦求按钮，六楼电梯门外只有下降苦求按钮。对于电梯内部输入信号主要有：6 个前往楼层的按钮、提前关门按钮、延时关门按钮、电梯奇怪按钮。 电梯输出信号也主要包括外部输出信号和内部输出信号；对于电梯外部输出信号包括上升苦求按钮和下降按钮指示信号、电梯当前所在楼层指示信号、电梯运行方向指示信号。电
9、梯内部输出信号包括6 个前往楼层按钮指示信号、超重 等警告指示信号、电梯当前所在楼层指示信号、电梯运行方面指示信号。 1.4硬件设计 本次设计主要是通过 Altera 公司生产的CycloneIII这一款芯片举行功能的实现，CycloneIII 器件采用TSMC90nm 低K 绝缘材料工艺技术，这种技术结合Altera 低本金的设计方式，使之能够在更低的本金下制造出更大容量的器件。这种新的器件比第一代Cyclone 产品具有两倍多的I/O 引脚，且对可编程规律的存储块和其它特性举行了最优的组合，具有大量新的巩固特性。 CycloneIII 器件包含了大量新的特性，如嵌入存储器、嵌入乘法器、PL
10、L 和低本金的封装，这些都为诸如视频显示、数字电视(DTV)、机顶盒(STB)、DVD 播放器、DSL调制解调器、家用网关和中低端路由器等批量应用举行了优化。在EDA 设计的开发板上面，支持SOPC 片上可编程，在CycloneIII 芯片旁边外围有按键模块、液晶显示模块、LED 指示灯等，通过Quartus平台将硬件描述语言下载至该芯片中，然后举行程序的调试、运行并举行功能的实现。 1.5软件设计 Altera 的FPGA 设计主要采用两种标准语言：VHDL/Verilog HDL。其中VerilogHDL 展现早，运用广泛，而且对比简朴，在NIOS 工程里运用较多；而VHDL 语言功能强大
11、，语句相对要繁杂一些，所以对于现在一些繁杂的可编程工程多采用VHDL语言编写。 VHDL（Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）主要用于描述数字系统的布局、行为、功能和接口。除了含有大量具有硬件特征的语句外，VHDL 的语言形式和描述风格与句法是特别类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序布局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（或称可视片面、端口)和内部（或称不成视片面），涉及实体的内部功能和算法完成片面。在对一个设计实体定义了外部界面，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。如下图4-1 是VHDL 的层次模型： 7
