基于fpga的六层电梯控制器

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1、《EDA技术》项目设计报告题目：基于FPGA的六层电梯控制器学院：电子与信息工程学院专业：电子信息科学与技术姓名：XXX班级：14电信本（2）班学号：140919022指导老师：XXX二〇一六年十二月1、绪论21.1电梯控制器的发展现状21.2本次设计的主要内容31.3设计原理与思路41.4硬件设计41.5软件设计52、FPGA硬件结构知识62.1FPGA概述62.2FPGA体系结构62.3FPGA常用芯片介绍73、VHDL硬件描述语言73.1VHDL语言特点73.2状态机的VHDL实现84、电

2、梯控制器的工作原理85、电梯控制系统的设计内容95.1时钟分频模块95.2按键处理模块115.3电梯运行控制模块135.4数码管显示模块195.5电梯超重控制可行性分析206、电梯控制器顶层图形217、总结231、绪论1.1电梯控制器的发展现状国家规定超过六楼以上的楼层必须按要求安装电梯，而且随着超高层建筑的出现，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，电梯的品种也逐渐增多，电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新

3、：手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等；多台电梯还出现了并联控制、智能群控；双层轿箱电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势，变速式自动人行道扶梯大大节省了行人的时间；不同外形的电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。电梯的结构分为：四大空间，八大系统；四大空间：机房部分、井道及地坑部分、轿厢部分、层站部分；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、电气控制系统、安全保护系统；电梯的功能结构决定电梯的八大应用技术：1)全数字识别乘客技术（所有乘客进

4、入电梯前进行识别，其中包括眼球识别、指纹识别）2)数字智能型安全控制技术（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（主机必须与导轨和轿厢分离，完全没有共振共鸣，速度可以达到2.0M/S以上，最高可以使用在30层以上。）4)双向安全保护技术（双向安全钳、双向限速器，在欧洲必须使用，中国正在被普遍使用）5)快速安装技术（改变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，使电梯更节约能源）7)数字监控技术（完全采用计算机进行电梯监控与控制）

5、8)无线远程控制及报警装置（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进行简单控制。）本次设计主要是控制电梯的运行模式和状态，对信号进行处理的模块，重点在对响应的信号进行处理，并将处理结果反馈给对应功能的控制端口，实现对电梯运行的全面控制。1.2本次设计的主要内容随着可编程逻辑电路和EDA技术的发展，在逻辑电路设计和嵌入式系统设计方面，以CPLD/FPGA为代表的可编程逻辑器件已经逐步代替了传统的标准逻辑器件；本次设计的电梯控制器所有的程序可以集成在一个F

6、PGA开发芯片上面，不用在用其他功能的分立逻辑元件，达到集成度高、响应快、功耗低的特点。本次设计是基于FPGA的电梯控制器的研究，是电梯控制的核心技术，通过电梯控制器可以对电梯运行模式和状态进行全面的控制，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、电梯运行控制模块、数码管显示模块。由于FPGA技术近些年来蓬勃发展，而且在很多领域已经应用的十分成熟，用FPGA可以实现对电梯精确、实时性控制，而且用于FPGA开发的芯片都是一些微

7、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层电梯的运行控制，当在某一楼层按下上升或者下降请求按钮时，控制器响应该请求并控制电梯前往该楼层，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，控制器响应该请求并控制电梯前往该楼层，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控制功能。电梯运行时遵循如下规则：当电梯处于上升模式时，只响应比电梯所在位置高的上楼信号，由下至上依次执行；直到最后

8、一个上楼请求执行完毕，如有更高层有下楼请求时，则直接升到有下降请求的最高楼，然后进入下降模式，电梯处于下降模式时，则与上升相反。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请求和下降请求按钮，其中一楼电梯门外只有上升请求按钮，六楼电梯门外只有下降请求按钮。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、电梯异常按钮。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请求按钮和下降按钮指示信号