基于EDA的高层电梯控制器设计说明.doc

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1、1设计的意义一种以电动机为动力，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物的垂直升降机，就是俗称的自动电梯。随着电子技术日新月异的发展，集成电路从20世纪60年代的小规模到中规模，再到大规模集成电路，伴随着它的高速发展，EDA技术、CPLD技术也得到充分发展。同时，随着现代社会的物质水平不断提高，越来越多的建筑是其中标志之一，对于高层建筑来说，电梯是必不可少的。除了高层建筑需要电梯外，对于服务和生产部门来说，同样需要各种各样的服务电梯和载物电梯。这使电梯的使用越来越普遍，已从原来只在商业大厦、宾馆使用，过度到在办公室、居民楼等场所使

2、用，并且对电梯功能的要求也不断提高，相应地其控制方式也在不停地发生变化。对于电梯的控制，随着技术的不断发展，微型计算机在电梯控制上的应用日益广泛，现在已进入全微机化控制的时代。电梯的微机化控制主要有以下几种形式：PLC控制，单片机控制，单板机控制，单微机控制，多微机控制，人工智能控制。随着EDA技术的快速发展，EDA已广泛应用于电子设计与控制的各个方面。电梯作为高层建筑物的重要交通工具与人们的工作日益紧密FPGA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

3、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。电梯控制器是控制电梯按顾客要求自动上下的装置。本课程设计文采用VHDL语言来设计实用16层电梯控制器，其代码具有良好的可读性和易理解性，源程序经QuartusII7.2软件仿真，目标器件选用FPGA器件。通过对16层电梯控制器的设计，可以发现本设计有一定的扩展性，而且可以作为更多层电梯控制器实现的基础。2设计原理2.1EDA技术介绍EDA技术是20世纪90年代初从计算机辅助设计（ComputerAdiedDesign)、计算机辅助制造（ComputerAdiedManufac

4、ture）、计算机辅助测试(ComputerAdiedTesting)和计算机辅助工程(ComputerAdiedEngineering)的概念发展而来的。随着超大规模集成电路（VeryLargeScaleIntegration)规模和技术复杂度的急剧增长，一块芯片集成门可达几十万甚至几百万门，并且还在迅速增长，电子系统人工设计已十分困难，必须依靠电子设计自动化技术。EDA技术的基本特征和基本工具总的来说，现代EDA技术的基本特征是采用高级语言描述，具有系统级仿真和综合能力。它主要采用并行工程和“自顶向下”的设计方法，使开发者从一

5、开始就要考虑到产品生成周期的诸多方面，包括质量、成本、开发时间及用户的需求等等，然后从系统设计入手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计，在方框图一级进行仿真、纠错、并用VHDL、Verilog-HDL、ABEL等硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述，在系统一级进行验证，然后再用逻辑综合优化工具生成具体的门级逻辑电路的网表，其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路。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相关的开发软件自动完成；设计过程中可用相关软

6、件进行各种仿真；系统可现场编程，在线升级；整个系统可集成在一个芯片上，具有体积小、功耗低及可靠性高的特点。因此，EDA技术是现代电子设计的发展趋势。电子设计自动化（EDA）是一种实现电子系统或电子产品自动化的技术，它与电子技术、微电子技术的发展密切相关，它吸收了计算机科学领域的大多数最新研究成果，以高性能的计算机作为工作平台，促进了工程发展。2.2系统设计及原理从设计要求中可以看出，分控制器设计相对简单，主控制器是系统的核心部分，也是设计的难点，下面讨论主控制器的设计方法。首先讨论主控制器的设计状态。根据电梯的实际工作情况，可以将

7、主控制器的运行状态分为6种：停止、等待、上升、连续上升、下降和连续下降。电梯开关未打开时，处于停止状态，开关打开后，处于等待状态，之后，响应用户的请求进入上升或下降状态。连续上升状态发生在电梯不在中间层停留的情形，例如，用户在1层进入电梯，直到5层，那么在2、3、4层都处于连续上升状态，连续下降状态同理。这里，状态划分与具体楼层无关，因此，具有很强的通用性。其次考虑输入输出端口，一个电梯开关，供电梯管理员控制电梯，开关无效时，电梯不工作；用户在进入电梯后，可以不必等待5秒，而提前关门，提供close请求服务；用户需要时也可以延迟关

8、门，延迟时间随意，提供delay请求服务；电梯部有16位按键，供用户输入请求楼层；16个分控制器的上升/下降请求，即2个16位的矢量输入；还有时钟方面，根据电梯的运行速度和等待时间，系统时钟设计为20Hz。停止stop等待pause连续上升midu