毕业论文——基于fpga的电梯控制器的

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1、毕业论文——基于FPGA的电梯控制器的分类号密级UDC编号本科毕业论文设计题目基于FPGA的电梯控制器的研究系别物理与电子信息学院专业名称电子信息科学与技术年级08级学生姓名学号指导教师二〇一二年五月学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文基于FPGA的电梯控制器的研究是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果除文中已经注明引用的内容外本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果对本文的研究作出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担作者签名日期文献综述1概述随着大规模集成电路和

2、计算机技术的不断发展可编程逻辑技术已经发展成一门关键的学科技术在逻辑电路设计和嵌入式系统设计方面FPGACPLD技术在工业中已经得到广泛应用目前在硬件实现方面主要有Altera公司推出的系列XIlinx公司推出的XC系列的芯片在软件编程方面主要运用VHDLVerilogHDL硬件描述语言进行相关设计主要的开发平台有PlusⅡQuartusⅡ等FPGAFieldProgrammableGateArry即现场可编程门阵列它是在PALGALCPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物它是作为专用集成电路ASIC领域中的一种半定制电路而出现的既解决了

3、定制电路的不足又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点FPGA采用了逻辑单元阵列LCALogicCellArray这样一个概念内部包括可配置逻辑模块CLBConfigurableLogicBlock输入输出模块IOBInputOutputBlock和内部连线Interconnect三个部分本次论文是基于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电梯的层数为6层本次论文采用模块化设计方法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2设计原理与思路本次论文是实现6层

4、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

5、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电梯当前所在楼层指示信号电梯运行方向指示信号电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3硬件设计本次论文主要是通过Altera公司生产的CycloneⅡ这一款芯片进行功能的实现CycloneII器件采用TSM

6、C90nm低K绝缘材料工艺技术这种技术结合Altera低成本的设计方式使之能够在更低的成本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IO引脚且对可编程逻辑的存储块和其它特性进行了最优的组合具有许多新的增强特性CycloneII器件包含了许多新的特性如嵌入存储器嵌入乘法器PLL和低成本的封装这些都为诸如视频显示数字电视DTV机顶盒STBDVD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进行了优化在EDA设计的开发板上面支持SOPC片上可编程在CycloneII芯片旁边外围有按键模块液晶显示模块LED指示灯

7、等通过QuartusⅡ平台将硬件描述语言下载至该芯片中然后进行程序的调试运行并进行功能的实现4软件设计Altera的FPGA设计主要采用两种标准语言VHDLVerilogHDL其中VerilogHDL出现早运用广泛而且比较简单在NIOS项目里运用较多而VHDL语言功能强大语句相对要复杂一些所以对于现在一些复杂的可编程项目多采用VHDL语言编写VHDLVery-High-SpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage主要用于描述数字系统的结构行为功能和接口除了含有许多具有硬件特征的语句外VHD

8、L的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的计算机高级语言VHDL的程序结构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部