基于fpga的电梯控制器的研究

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1、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计算机技术的不断发展，可编程逻辑技术已经发展成一

2、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，FPGA/CPLD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MAX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VHDL/VerilogHDL硬件描述语言进行相关设计，主要的开发平台有Max+PlusⅡ、QuartusⅡ等。FPGA（FieldProgrammableGateArry）即现场可编程门阵列，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，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可

3、编程器件门电路数有限的缺点；FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（LogicCellArray）这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（ConfigurableLogicBlock）、输入输出模块IOB（InputOutputBlock）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层电梯的运行控制，当在某

4、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

5、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、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TSMC

6、90nm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I/O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(STB)、DVD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、L

7、ED指示灯等，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：VHDL/VerilogHDL。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。VHDL（Very-High-SpeedIntegratedCircuitHardwareDescri