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1、 毕 业 设 计题 目 基于FPGA的电梯的自动控制设计 姓 名 学 号 20097048 系 部 理工系 专业年级 09电子信息工程2班 指导教师 2013年5月15日中文摘要电梯作为现代化的产物，早在上个世纪就进入了我们的生活之中。大规模的经济建设尤其是蓬勃发展的房地产业给国内电梯行业开拓了更为广阔的市场。随着经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越大。由此，一个更为庞大的电梯市场已经在国内轰然形成。我国以前主要都是依靠国外的进口技术，本国的电梯厂商主要都是依靠为进口电梯作销售代理或者售后维修进行经营。但是随着技术的革新和与国外的交流，当今经济建设需求的各类电梯，几乎全部都可以在中国生
2、产。电梯生产作为一门国家的新兴产业，它这种能有减少人口膨胀对环境所造成的巨大压力的特性，注定了其在中国具有一片光明的前景。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 Descrisioon Language）语言所开发的三层电梯控制程序，实验调试平台是Altera公司的QuartusII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，
3、对控制器内部的信号端进行定义；进程执行单元process，对控制器的所有输入输出端口、内部信号端口进行功能、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：电梯运行所在楼层指示、电梯运行方向指示、关门延时设置等。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：电梯控制 程序设计 EDA VHDL QuartusIITitle The Lift Control Design Basic on the EDA TechnologyAbstract:The lift , as the modernized result, are entered in our life in las
4、t century. Extensive economic construction, especially vigorous real estate have opened up the wider market for the trade of domestic lift . With the sustained and rapid development of economic construction, the demand of lift in our country is increasingly large. Therefore, a huger lift market has
5、already taken shape with a loud crash at home. Our country depended on foreign importing technology mainly in the past, national lift manufacturer was act as for import lift sale agent or after sale to maintain operating to rely on mainly. But with the innovation of technology and and exchange in fo
6、reign countries, all kinds of lifts of the current economic construction demand, can all nearly produce in China now . Lift produce as one new industry of country, its characteristic can cut down the population expansion which cause toward the environment enormous of pressure effectively, have been
7、destined that have a slice of bright prospect in China. This thesis designs the three - floor lift controll on the basis of the electron basic on the electronic design automation(EDA) technologys the very high-speed integrated circuit hardware describe language(VHDL), it is debuged in the Altera com
8、panysQuartusII software as a platform in experiment. This procedure has commonly most used three pieces of module in language designs:the entity,the architectureand the process. Through testing the connection of the EDA case, realize the following main functions: The lift s floor shows, the lift ope
9、ration direction shows; closes prolonging the dog reports to the police; overloads reporting to the police;fault alarm ,etc. The design can make some evolution for designing to on the senior level lift control.Keywords: lift control programmer EDA VHDL目 录 1 引言51.1 问题的提出51.2总体方案的确定51.2.1PLC技术在电梯控制的应用
10、51.2.2单片机技术在电梯控制的应用61.2.3EDA技术在电梯控制的应用71.2.4方案选择71.3 设计的基础依据71.3.1 EDA技术介绍81.3.2 VHDL语言介绍81.3.3 FPGA的简介及特点91.4设计要求92 程序设计112.1 三层电梯控制器的端口设计112.2 三层电梯控制器的状态机设计和进程执行单元122.3程序流程分析132.4程序调试1325程序仿真162.5.1建立波形输入162.6电梯功能的实现与仿真172.6.1仿真步骤182.6.2仿真结果分析18结论21致谢22参考文献23附录24 1 引言1.1 问题的提出当今世界，部分地区人口高度密集，人和土地资
11、源短缺的矛盾日趋激化。这就注定了必须合理地利用土地去解决人与土地的矛盾。而兴建高层建筑是其中的有效措施之一。因此，能使人们快速、便捷地到达目的楼层的电梯便应运而生了。在一些发达国家和地区，人均电梯拥有数量一般在每万人30台以上，某些国家甚至达到每万人120台以上，随着城镇化程度的加大，电梯市场会更加繁华。中国的电梯市场增长也很乐观，目前，每年增长率为15%18%。随着电梯普及率的升温，人们对电梯的要求也会越来越高。如何更安全、更快捷地到达目的楼层，也就成了人们对电梯最为根本的要求。而电梯系统里掌控这方面技术参数的是电梯控制系统。因此，控制系统的设计就成了在电梯设计领域里最为核心的技术。在电子技
12、术飞速发展的今天，现代电子产品几乎渗透到了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，加速了电子设计技术的普及进程及技术革新。电子设计在日常生活和物质产品生产都占到了举足轻重的地位，这尤其体现在其对电子产品的开发和设计上。面对如此广袤的电梯市场，所谓“科技就是第一生产力”，处于科技前沿的电子设计技术很自然地就与电梯控制设计一拍即合，给设计师们以巨大的设计空间。因此，本设计就是希望在以开发更安全、更快捷的三层电梯控制系统为前提下，结合电子设计技术，对电梯控制进行设计。1.2总体方案的确定1.2.1PLC技术在电梯控制的应用由当初的继电器
13、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长一段历程。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
14、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，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
15、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时随机出现的，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。1.2.2单片机技术在电梯控制的应用单
