《基于vhdl三层电梯控制器的设计1说明书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于vhdl三层电梯控制器的设计1说明书.doc（78页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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，使计算机的软件技术与硬件实现、设计效率与产品性能合二为一，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，源程序经A1tera公司的MAX+plus 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
2、要进程，信号灯控制进程作为辅助进程。在电梯时钟的触发下，通过当前状态和信号灯信号来判定下一状态。信号灯控制进程中，信号灯信号存储按键请求情况，它的熄灭是由状态机进程中传出的信号来控制。【关键词】电梯控制器 EDA技术及其优点，电梯控制器的基本设计原理目 录前 言第一章 概述第一节 中国电梯的现状及发展趋势 一 、中国电梯市场的现状二 、电梯的发展方向第二节 EDA技术及VHDL简述一 、EDA技术及其发展二 、硬件描述语言VHDL第二章 五层电梯控制器的基本设计原理第一节 电梯控制器的功能模块第二节 电梯控制器的流程图第三节 有限状态机一 、建立状态机的基本原理和基本方法 二 、状态机的优越性
3、三 、一般状态机的VHDL设计第三章 五层电梯控制器的具体设计第一节 五层电梯控制器实现的功能及运行规则第二节 五层电梯控制器的综合设计一 、五层电梯控制器的设计思路二 、实体设计三 、结构体设计四 、VHDL源代码语法的简单说明 五 、VHDL源代码参考文献前 言随着EDA技术的发展和应用领域的扩大和深入，EDA技术在电子信息、通信、自动控制及计算机领域的重要性日益突出。随着技术市场与人才市场对EDA的需求不断提高，产品的市场需求和技术市场的要求也必然会反映到教学和科研领域中来。用VHDL硬件描述语言的形式来进行数字系统的设计方便灵活，利用EDA软件进行编译优化仿真极大地减少了电路设计时间和
4、可能发生的错误，降低了开发成本，这种设计方法必将在未来的数字系统设计中发挥越来越重要的作用。CPLD作为新一代工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，在电梯控制中得到广泛应用，从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。另外CPLD是一种专门从事逻辑控制的微型计算机系统。由于CPLD具有性能稳定、抗干扰能力强、设计配置灵活等特点，配合VHDL语言的突出的优点，因此在工业控制方面得到了广泛应用。相信以后必将受到世界范围内电子工程设汁人员的广泛关注和普遍欢迎。EDA是目前世界电子设计的最新技术方向和潮流,是一种全新的实验手段,能有效地提高现代
5、化电子设计能力。为了跟上时代的步伐，提高自己的电子设计能力，我选择了做本课题来学习EDA技术的基本内容。第一章 概述第一节 中国电梯的现状及发展趋势一、中国电梯市场的现状近年来，随着中国房地产业的快速发展，与之配套的电梯生产制造业也经历了迅猛发展的阶段，电梯产量保持了每年20以上的增长速度。我国电梯的出口年均增长率将保持在35%以上，电梯行业逐步成为国内比较重要的行业。 随着我国经济持续增长、城镇化建设的加速和房地产行业的进一步发展，对电梯的需求越来越大。估计未来50年中国新增住房面积将达到200亿平方米。国家规定20米以上高楼就应安装电梯，因此未来电梯最大的市场就是住宅市场。此外，机场、商场
6、、地铁等大型公共设施建设对自动扶梯、观光电梯等电梯的需求量也十分可观。目前，中国不但是全球最大的电梯市场，而且形成了全球最强的电梯生产能力，但由于缺乏自主的知识产权和核心技术，产品的附加价值不高，利润非常低。目前，全国注册电梯企业约400家，但美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、日本三菱、日立、富士达、东芝等13家大型外企占据中国电梯市场75%左右的份额，而自主品牌只占25%左右的市场份额。电梯作为终端消费品，品牌在市场竞争中的作用非常明显。品牌往往成为人们在选择电梯产品时的重要考虑因素，电梯生产要想建立良好的品牌并获得市场的认可，也必须经过市场一定时间的不断考验。面对外资巨头的贴身进逼
7、，我 国电梯品牌在服务和营销上难以匹敌，其生存状况不容乐观。二、电梯的发展方向电梯作为垂直方向的交通工具，在高层建筑和公共场所已经成为重要的建筑设备而不可或缺。电梯产业的前景和走势随着社会的需求而悄然发生着改变，除了考虑安全、舒适、豪华装修等要求外，市场对新一代的绿色电梯、节能电梯和智能电梯的需求越来越旺盛。国内外电梯企业顺应市场需要，加大研发投入，都准备在未来新概念电梯产业发展中占得先机。1、电梯的节能和环保“绿色”已成为21世纪的主流色调，一个全球性的绿色市场为企业的发展提供了广阔的空间，当今社会谁先推出绿色产品，抢占绿色营销市场，谁就能掌握竞争的主动权。有关人士预言，绿色环保电梯将成为今
8、后电梯市场的主导性产品，谁拥有了它的核心技术，谁就在竞争中获得了优势。老式电梯噪音、占用空间、耗能等形成的危害积累起来是相当大的，因此，在城市环保社区建设中，如何尽量减少电梯对环境的危害是相当重要的课题之一。目前，我国市场每年销售各种类型的电梯达4.5万部，如果这些电梯全部实现环保化，其环境效益是难以估量的。电梯现在越来越多，在对宾馆、写字楼等的用电情况调查统计中，电梯用电量占总用电量的17%-25%以上，仅次于空调用电量，高于照明、供水等的用电量。负责任的开发商，都会为业主的长远利益着想，购买节能型的电梯。近年来，节能型电梯的市场越来越好，电梯制造商也越来越注重电梯的“节能”性能。在上世纪9
9、0年代，在电梯驱动上开始应用变频调压调速系统，能耗大幅度地降低。近几年，又出现了永磁同步电机驱动的电梯，能耗又有大幅度的下降，有的电梯还能利用太阳能对机房的电能进行补充。2、电梯的智能化随着城市化的高速发展，越来越多的摩天大楼拔地而起。就摩天大楼的高度而言，不仅受建筑技术上的制约，而且还有电梯升高方面的困惑，因而，在摩天大楼日益完备智能化的趋势中，电梯的智能化也不容忽视。它不仅是人们上上下下的代步工具，同时，也是摩天大楼智能化的一个重要标志。尽管电梯在摩天大楼中只是个细节，但电梯智能化程度的高低却决定着它服务质量的优劣。因而，电梯的智能化在一定程度上反映出智能大厦的智能程度。计算机技术，通讯技
10、术与控制技术的发展使大厦的智能化成为现实，而电梯是智能建筑中的重要交通工具，其技术发展及智能化程度也倍受世人关注。智能化的电梯要与智能大厦中所有自动化系统联网，如与楼宇控制系统、消防系统、保安监控系统等交互联系，使电梯成为高效优质、安全舒适的服务工具。第二节 EDA技术及VHDL简述一、EDA技术现代EDA技术就是以让算机为工具，在EDA软件平台上，根据硬件描述语言HDL完成的设计文件，能自动地完成用软件方式描述的电子系统到硬件系统的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、布局布线、逻辑仿真，直至完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。设计者的工作仅限于利用软件的方式来
11、完成对系统硬件功能的描述，在EDA工具的帮助下和应用相应的FPGA/CPLD器件，就可以得到最后的设计结果。尽管目标系统是硬件，但整个设计和修改过程如同完成软件设计一样方便和高效。可见，利用EDA技术进行电子系统的设计，具有以下几个特点：用软件的方式设计硬件；用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关的开发软件自动完成的；从以前的“组合设计”转向真正的“自由设计”；设计过程中可用有关软件进行各种仿真；系统可现场编程，在线升级；设计的移植性好，效率高；非常适合分工设计，团队协作；整个系统可集成在一个芯片上，体积小、功耗低、可靠性高。因此，EDA是当今电子设计的发展趋势。二、硬件描述语言VHDL
12、VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口，它是从抽象到具体的水平来描述硬件的一个行业标准的语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计分成外部和内部，外部即端口，内部则涉及实体的功能和算法。在对一个设计实体定义了外部端口并完成内部开发后，其他的设计就可以直接调用这个实体。自1987年被IEEE批准后，VHDL语言已经在电子设计生产中处于核心地位。它有以下优点：VHDL语言功能强大,设计方式多样。VHDL语言具有强大的硬件描述能力。VHDL语言具有很好移植性。VHDL语言的设计描述与器件无关。VHDL语言程序易于共享和复用。由于VHDL语言是一种描述、模拟、综合、优化和布线的标准硬件
13、描述语言，因此它可以使设计成果在设计人员之间方便地进行交流和共享,从而减小硬件电路设计的工作量,缩短开发周期。三，EDA设计技术的基本特征一般来说，EDA设计技术就是指以计算机为工作平台，以eda软件工具未开发环境，以硬件描述语言为设计语言，以可编程逻辑器件为载体，以asic和soc芯片为设计的基本目标，以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化设计过程。通常，eda技术的基本特征主要包括以下几个方面：（1）自顶向下的设计方法。（2）硬件描述语言。（3）逻辑综合与优化功能。（4）开放性与标准化。 第二章 三层电梯控制器的基本设计原理第一节 电梯控制器的功能模块电梯控制器的功能模块如图2.1所示，包括主控制器、分控制器、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。分控制器把有效的请求传给主控制器进行处理，同时显示电梯的运行状态和电梯所在楼层数。由于分控制器相对简单很多，所以主控制器是核心部分。状态显示器主控制器楼层选择器分控制器译码器楼层显示器 图2.1 电梯控制器原理图第二节 电梯控制器的流程图外部按键请求信号寄存器状态寄存器内部软件执行机构外部硬件执行机构图2.2 总
