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1、本科毕业设计论文基于FPGA电梯控制系统的设计王爽燕 山 大 学20XX 6 月 / 本科毕业设计论文基于FPGA电梯控制系统的设计学 院：里仁学院电子工程系专 业： 电子科学与技术 学生 ：王爽学 号：3指导 教师： 常丹华 答辩 日期：20XX6月17日燕山大学毕业设计论文任务书学院：信息科学与工程学院系级教学单位：光电子学号3 学生王爽专业班级电子科学与技术题目题目名称基于FPGA的电梯控制系统设计题目性质工程技术实验研究型题目类型1.毕业设计 2.论文题目来源科研课题生产实际自选题目 主要容利用FPGA完成四层电梯控制系统的设计。实现对电梯的智能控制,经仿真验证,完成所要求功能。基本要
2、求按要求完成四层电梯的设计:1.各层电梯部信号：各楼层请求按键、开关门请求按键。外部信号：上升下降请求按键,所在楼层显示,电梯运行状态显示。2.能够存储请求信号,电梯上升过程中,根据电梯的运行状态,首先按方向优先、循环次序响应各请求。3电梯每秒升一层楼。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,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。电梯初始状态为一层开门状态。4.最终撰写毕业论文；并提交撰写论文综述；提交本科毕业设计论文开题报告；完成规定的外文翻译；参考资料1剑英,贾青.微型计算机控制技术2003 2付家才.EDA原理与应用 2001
3、 3伯时.电力拖动自动控制系统 1997 4黄智伟.FPGA系统设计与实践2005 周次第12周第36周第710周第1114周第1516周应完成的容准备阶段：弄清课题要求,查阅文献。设计阶段：设计方案,完成必要的实验准备。实现阶段：实现电路和光路功能或电路设计。论文撰写阶段：撰写论文论文评审及答辩：制作PPT答辩指导常丹华职称：教授 20XX3月 1日系级教学单位审批：年月日摘要本设计就是基于电子设计自动化Electronic Design Automation技术中的甚高速集成电路硬件描述语言Very High Speed Integrated Circuit Hardware Descri
4、ption Language语言所开发的四层电梯控制程序,实验调试平台是Altera 公司的MAX +plus软件。本程序具有VHDL语言设计里最为常用的三个模块：实体entity,对控制器的实体输入输出端口进行定义；结构体architecture,对控制器部的信号端以及寄存器进行定义；进程执行单元process,对控制器的所有输入输出端口、部信号端口以及寄存器进行功能、行为描述。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显示、电梯运行方向指示、关门延时设置等。该设计采用模块化编程,升级可实现任意多层电梯系统,具有很强的适应性和实用性。关键词 电梯控制；程序设计；EDA；
5、VHDL；MAX +plusAbstractThe lift ,as the modernized result ,are entered in our life in last century .This thesis designs the three-floor lift control on the basis of the electron basic on the electronic design automation technologys the very high-speed integrated circuit hardware describe language ,it
6、 is debugged in the Altera companysMAX +plus software as a platform in experiment .This procedure has commonly most used three pieces of module in language designs :the entity ,the architecture and the process .Through testing the connection of the EDA case ,realize the following main functions:The
7、lifts floor shows,the lift operation direction shows;closes prolonging,etcThis design USES modular programming, upgrade may realize the arbitrary multilayer elevator system, has the very strong adaptability and practical.Keywordslift control; programmer; EDA; VHDL; MAX +plus目 录摘要IAbstractII第1章绪论11.1
8、 课题背景及意义11.2 电梯的发展现状和未来发展11.3 本文的结构安排4第2章电梯控制系统的实现平台52.1 EDA技术的简介52.1.1 EDA的概述52.1.2 EDA的特点62.1.3 EDA的应用62.2 FPGA的简介72.2.1 CPLD与FPGA的关系72.2.2 FPGA的工作原理82.2.3 FPGA的基本特点82.3 VHDL语言的简介92.3.1 VHDL语言的发展92.3.2 VHDL语言的特点102.3.3 VHDL语言的基本结构112.4 本章小结11第3章电梯控制系统的分析133.1 电梯设计的具体目的及控制要求133.2 电梯控制器设计方案与思路133.2.
9、1 总体设计方案133.2.2 四层电梯控制器的设计思路143.3电梯运行流程图163.4本章小结19第4章电梯控制系统的实体设计与仿真214.1MAX+PLUS II的介绍214.2 电梯控制器的实体设计224.2.1 电梯控制器的结构体设计224.2.2 电梯主控制模块244.2.3 电梯译码器模块264.2.4 电梯数据选择器模块264.2.5 电梯分频器模块274.3 电梯控制器的仿真实验284.3.1 电梯主控制模块仿真284.3.2 电梯译码器模块仿真314.3.3 电梯数据选择器模块仿真314.3.4 电梯分频器模块仿真324.4 本章小结33结论35参考文献37致39附录141
10、附录247附录353附录459附录573第1章绪论1.1课题背景及意义随高层楼宇的增加,电梯越来越多的走进了人们的生活,对人们的生活的影响越来越大。为了让电梯更好的服务人们,各种电梯新技术不断地发展起来。随着人们生活水平的不断提高,经济的快速发展和生产生活的需要,城市高层建筑如雨后春笋拔地而起。与此相应,作为一种可以垂直升降运输的工具一电梯也得到迅猛的发展。现在,电梯已完全融入我们的生活、工作及学习中,人们越来越离不开它。因此,它的安全可靠性、迅速准确性、舒适性,对人们来说都是非常重要的。为了确保电梯正常运行、安全使用,一般电梯都有专业的维修管理人员。他们必须对电梯原理、性能、特点、控制、运行
11、要全面认识和掌握,才能做到对电梯的正确使用、管理及维护。根据我国有关部门的规定,电梯作业属于特种作业,其作业人员必须经过专门培训,并经理论考试和实践考核合格后,发给特种作业操作证方可上岗操作。同时,对电梯操作人员定期考核,让他们定期参加安全技术学习,扎扎实实地做好电梯维护和保养工作,才能使人们平安长久的使用电梯1。电梯控制系统是一个相当复杂的逻辑控制系统系统要同时对几百个信号进行接收、处理。由于用户对电梯功能的要求不断提高其相应控制方式也在不断发生变化。随着EDA技术的快速发展基于FPGA的微机化控制已广泛应用于电梯电路设计与控制的各个方面2。1.2 电梯的发展现状和未来发展一、国外发展状况在
12、经济不断发展,科学技术日新月异的今天,楼的高度已和经济发展同样的速度成长起来。作为建筑的中枢神经,电梯起着不可或缺的作用,电梯作为建筑物的主要运输工具,像其他的交通工具一样,已经成为我们日常生活的一个不可缺少的组成部分。一个国家的电梯需求总量,主要受其经济增长速度、城市化水平、人口密度及数量、国家产业结构等综合因素的影响。在全球经济持续低迷的情况下,我国国民经济仍然以较高的速度持续增长,城市化水平不断提高。这从客观上导致了我国电梯行业的空前繁荣景象,我国已经成为全球最大的电梯市场。上世纪80年代以来,随着经济建设的持续高速发展,我国电梯需求量越来越大。总趋势是上升的,目自口进入了第三次浪潮,2
13、0XX总产量超过了8万台,而且目前还没有减速的迹象。从1949年建国以来全国共生产安装了6l万多台电梯。尽管如此,我国的电梯远未达到饱和的程度。全世界平均1000人有l台电梯,我国如果要达到这个水准,还需要增加70万台。到那时候,全国在用电梯将达到130万台,每年仅报废更新就需要6万台。到20XX,中国电梯的年产量达到135万台,与1980年相比,25年增长了59倍,产量每年平均增长178。20XX安装验收电梯124465台,截至05年底,我国的在用电梯总数已达651794台6。如此庞大的市场需求为我国电梯行业的发展创造了广阔的舞台!我国电梯行业已经具备了很强的生产能力。兴旺的电梯市场吸引了全
14、世界所有的知名电梯公司,美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、同本三菱、日立、东芝、富士达等13家大型外商投资公司在国的市场份额达到了74。先进技术和先进管理的引进对国电梯企业产生了强大的推动作用。江南、百斯特、巨人、华立、昌华、飞鹏、宏大、申龙和东南液压电梯等一批优秀的电梯品牌看清了自己的定位与出路。目前国市场需要的电梯产品,我国电梯行业几乎全部可以生产,不但大量替代了进口,而且有一定的出口。国产电梯的技术水平和产品质量正在稳步提高9。自1985年我国参加了国际标准化组织ISOTCl78以来,先后等同或等效采用了一批国际标准和先进国家的标准。标准的高起点使我国电梯行业在技术上居于有利地位。许多新技术和新产品,如无机房电梯、无齿轮曳引机、永磁同步拖动技术、远程监控技术等,国际上也是刚刚出现,我国就有许多企业可以生产了。国产电梯以其高质量,低成本的优势赢得了越来越多的国外客户,为逐步进入国际市场创造了有利条件。中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的位置,每年销售量己达l万台左右,约占亚洲市场的1/50,一些合资企业在出口创汇方面也做出了贡献10。当今世界,电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。在一些发达的工业国家,电梯的使用相当普遍。世界上有名的几家电梯公司,诸如：美国奥的斯公司、瑞士讯达公
