专业综合课程设计基于VHDL的电梯控制器设计

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1、目录一、设计题冃1二、设计目的1三、设计要求1卩L

2、、设计的基础依据1（一）FPGA芯片介绍1（二）VHDL语言介绍2五、电梯控制器的基本设计原理3（一）电梯控制器的工作原理3（二）电梯控制器的设计6七、参考文献9附录1、VHDL源代码10附录2、三层电梯的电路总图16一、设计题目基于VHDL的三层电梯控制器设计二、设计冃的掌握电梯控制器的工作原理，对系统进行基于VHDL的设计与实现。三、设计要求1、阐述电梯控制器系统工作原理2、涮出电梯控制器的结构方框图3、基于VIIDL的设计实现4、写出详细的设计报告四、设计的基础依据(―)FPGA芯片介绍FPGAMField—Progr

3、ammableGateArray(现场可编程门阵列)的缩写,它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是专用集成电路屮一种半定制电路。具克服了传统可编程器件数冇限的缺点，又具冇可编程的特点。FPGA器件是由美国XILINX公司于1985年首先推岀。一般把FPGA定义为基于查找表技术(LOOK-UPTabic,LUT)和SRAM工艺的PLD,目前的FPGA已远超出先前产品的基本功能，并月•整合了许多常用功能(如RAM、时钟管理和DSP),在新型的的系统级可编程逻辑器件屮还可以以1P核的形式来进行功能设计，或许只需要一块FPGA芯片就可以实现所冇功能，

4、成为片上系统。FPGA芯片的结构如图4-1所示。DII.Hnn4Hn-LL.-LL4u二-LLDLi■■■1,L1-1TTrJrTnrTTrJwBLOCKRAMLnnBs7.JuL—BLOCKRAMnBLOCKR/XM耳lBs1Bs[_yJEPL1飞LeLL□zU□E□c□c□cDL图4-1FPGA芯片结构图近儿年来FPGA有了很快的发展，按照传统观点，FPGA仅用于产品原型设计和AS1C的验证，用于大规模的数字系统开发就过于昂贵且功耗巨大。随着FPGA的研究突破了低功率、低成本和先进工艺的瓶颈后，FPGA的应用领域H益扩张,随着功能和性能的进一步捉高，FPGA应用领域己成可

5、编程逻辑领域扩展到了高性能DSP、高性能嵌入式等领域(二)VHDL语言介绍VHDL的英文全名是Very-High-SpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage,T1983年由美国国防部(DOD)发起创建,由TEEE(TheInstituteofElectricalandEngineers)进一・步发展并在1987年作为aIEEE标准1076”发布，从此VHDL成为硬件描述语言的业界标准之一。至IEEE公司发布了VHDL语言标准版之后，各EDA公司相继推出了自己的VHDL设计环境，或宣布自己的设计工具支持VHD1。此后VHD

6、L语言在电子设计领域的得到了广泛的应用，并逐步取代了原有的非标准硬件描述语言。VHDL语言作为一个规范语言和建模语言，具有和强的电路描述和建模能力,能从多个多个层次对数字系统进行建模和描述，从而大大简化了硬件设计任务,提高了设计效率和可靠性。VHDL具有与具体硬件无关和与设计平台无关的特性，并且具有良好的电路行为描述和系统描述能力。用VHDL语言进行电子系统设计的最人优点是设计者专心致力于其功能的实现，而不需要对不影响功能的与工艺有关的因素花费过多的吋间和精力。其具体的流程图如图4-2所示。图4-2VIIDL语言的设计流程五、电梯控制器的基本设计原理(―)电梯控制器的工作原理

7、1、请求信号分析：电梯控制器的请求信号分为电梯内部请求和外部请求,如果从这角度就很难对电梯运行情况进行分析，因为电梯梯内梯外的请求是随机且不能以有限的规则去对进行说明的，因此本设计把电梯的请求信号划分为上升信号和下降信号。电梯收到请求信号后，都必需做预操作。使电梯进入预上升状态的请求信号就是上升请求信号，具体來说就是当电梯所在楼层低于发出电梯外部请求的楼层或者低于楼内请求所要达到的目的楼层时，电梯必需在下一操作中上升，这时的请求信号就是上升信号。反之，则是下降信号。2、电梯处于各层时的情况：当电梯在一楼时，不管电梯内部还是外部，电梯只能收到上升请求信号，此时电梯进入预上升状态

8、，准备上升，如果没冇收到上升请求，则电梯待在一楼。如图5-la所示。当电梯在二楼时，如电梯外部内部均没有收到任何请求，电梯将返回一楼待机；如电梯接收到上升请求信号，则进入预上升状态；如电梯接收到下降请求信号，电梯进入预下降状态。如图5・lb所示。当电梯在三楼时，电梯只能接收到下降请求信号，此时电梯进入预下降状态,准备卜•降，没有收到请求信号则返回一楼。如图5・lc所示。无请求上升请求图5-la电梯处于一楼的情况分析图5・lb电梯处于二楼的情况分析图5-lc电梯处于三楼的情况分析对三个楼层的情况进行汇总，