【正文】 報(bào)告課題名稱(chēng)： 基于FPGA電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)院(系)： 里仁學(xué)院電子工程系 年級(jí)專(zhuān)業(yè)： 08級(jí)電子科學(xué)與技術(shù) 學(xué)生姓名： 王爽 指導(dǎo)教師： 常丹華 完成日期： 2012年3月24日 一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義隨著社會(huì)的發(fā)展，電梯的使用越來(lái)越普遍，對(duì)電梯功能的要求也不斷提高，其相應(yīng)控制方式也在不斷發(fā)生變化。 (4)具有超載報(bào)警功能。本文把電梯運(yùn)行劃分為4個(gè)狀態(tài)，分別為：上升、下降、停止、空閑。所超載，則電梯門(mén)不合，電梯保持開(kāi)門(mén)狀態(tài)，直到超載信號(hào)清除。 本設(shè)計(jì)頂層采用模塊化設(shè)計(jì)，各模塊采用VerilogHDL硬件描述語(yǔ)言。五、主要參考文獻(xiàn) 1 謝劍英,[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社,2003:25362 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2001:1523 3 [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003:214 4 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1997：2332 5 [M].北京：中國(guó)華僑出版社,1996:1417 6 [M].北京：電子工業(yè)出版社,2005:1224 7 [M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社出版,1996:21258 [J].中國(guó)電梯,1995:16199 [M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1997:234710 張漢杰，[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1996:152311 賀敬凱,王瑞春,[期刊論文].,15(2):13 12 何福貴,侯義斌,[期刊論文].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2009,10(1):23 13 高迎慧，侯忠霞，[期刊論文].（2）：1214 張學(xué)軍，張苗苗，[期刊論文].,13（1）：2315 孫艷敏，龐學(xué)民，岳彩青，[期刊論文].現(xiàn)代電子技術(shù) .2011,34（17）:2316 [期刊論文].,17（3）:1317 Peter Coda and Edward Yourdon. Objectoriented Analysis, 2nd edition. Englewood Cliffs, N J: Prentice Hall, 1990:2518 Peter Coda and Edward Yourdon. Objectoriented Design. Englewood Cliffs, N J: Prentice Hall, 1991：13六、指導(dǎo)教師意見(jiàn) 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日七、系級(jí)教學(xué)單位審核意見(jiàn)：開(kāi)題考核分?jǐn)?shù)： 考核組長(zhǎng)簽字：年 月 日附錄2燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)文獻(xiàn)綜述 課題名稱(chēng)：基于FPGA電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)院(系)： 里仁學(xué)院電子工程系 年級(jí)專(zhuān)業(yè): 08級(jí)電子科學(xué)與技術(shù) 學(xué)生姓名： 王爽 指導(dǎo)教師： 常丹華 完成日期： 2012年3月22日 一、課題國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，樓的高度已和經(jīng)濟(jì)發(fā)展同樣的速度成長(zhǎng)起來(lái)。盡管如此，我國(guó)的電梯遠(yuǎn)未達(dá)到飽和的程度。蘇州江南、山東百斯特、浙江巨人、上海華立、昌華、東莞飛鵬、寧波宏大、蘇州申龍和東南液壓電梯等一批優(yōu)秀的電梯品牌看清了自己的定位與出路。當(dāng)今世界，電梯的生產(chǎn)情況與使用數(shù)量已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。②獨(dú)立自主、艱苦研制、生產(chǎn)階段(19501979年)，這一階段我國(guó)共生產(chǎn)安裝電梯約1萬(wàn)臺(tái)。應(yīng)該說(shuō)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，電梯市場(chǎng)一直保持著旺盛的需求。在21世紀(jì)的今天如何提供用戶(hù)滿意產(chǎn)品和服務(wù)已成為關(guān)系到各企業(yè)生死存亡問(wèn)題。四、主要參考文獻(xiàn)1 謝劍英,[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社,2003:25362 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2001:1523 3 [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003:214 4 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1997：2332 5 [M].北京：中國(guó)華僑出版社,1996:1417 6 [M].北京：電子工業(yè)出版社,2005:1224 7 [M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社出版,1996:21258 [J].中國(guó)電梯,1995:16199 [M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1997:234710 張漢杰，[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1996:152311 賀敬凱,王瑞春,[期刊論文].,15(2):13 12 何福貴,侯義斌,[期刊論文].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2009,10(1):23 13 高迎慧，侯忠霞，[期刊論文].(2)：1214 張學(xué)軍，張苗苗，[期刊論文].,13(1)：2315 孫艷敏，龐學(xué)民，岳彩青，[期刊論文].現(xiàn)代電子技術(shù) .2011,34(17):2316 [期刊論文].,17(3):1317 Peter Coda and Edward Yourdon. Objectoriented Analysis, 2nd edition. Englewood Cliffs, N J: Prentice Hall, 1990:2518 Peter Coda and Edward Yourdon. Objectoriented Design. Englewood C。三、發(fā)展趨勢(shì)電梯產(chǎn)業(yè)將走向信息化、網(wǎng)絡(luò)化的道路。第一次出現(xiàn)在19861988年，當(dāng)時(shí)適逢我國(guó)高層建筑業(yè)的大規(guī)模浪潮的第一次興起。二、研究主要成果電梯控制是屬于機(jī)電一體化研究領(lǐng)域，它涉及到多個(gè)方面，包括:機(jī)械工程、電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、電機(jī)與拖動(dòng)理論、自動(dòng)控制理論、電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)、微機(jī)技術(shù)和土建工程等多個(gè)科學(xué)領(lǐng)域。國(guó)產(chǎn)電梯以其高質(zhì)量，低成本的優(yōu)勢(shì)贏得了越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外客戶(hù)，為逐步進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)創(chuàng)造了有利條件。興旺的電梯市場(chǎng)吸引了全世界所有的知名電梯公司，美國(guó)奧的斯、瑞士迅達(dá)、芬蘭通力、德國(guó)蒂森、同本三菱、日立、東芝、富士達(dá)等13家大型外商投資公司在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)份額達(dá)到了74％”。總趨勢(shì)是上升的，目自口進(jìn)入了“第三次浪潮”，2004年總產(chǎn)量超過(guò)了8萬(wàn)臺(tái)，而且目前還沒(méi)有減速的跡象。第13～16 周：撰寫(xiě)論文。電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的各頻率信號(hào)由分頻器模塊提供。 (2)根據(jù)電梯的運(yùn)行狀態(tài)，按照方向優(yōu)先、循環(huán)執(zhí)行的原則，在請(qǐng)求信號(hào)中提取電梯下一站的樓層信號(hào)并輸出。 模塊功能如下：2 FPGA控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) (2)能夠存儲(chǔ)請(qǐng)求信號(hào)，電梯上升(下降)過(guò)程中，根據(jù)電梯的運(yùn)行狀態(tài)，首先按方向優(yōu)先、循環(huán)次序響應(yīng)各請(qǐng)求。設(shè)計(jì)一個(gè)四層電梯控制系統(tǒng)，要求如下：再次感謝各位老師及關(guān)心我、幫助過(guò)我的學(xué)長(zhǎng)及同學(xué)，讓我大學(xué)四年的生活中，過(guò)得充實(shí)而有意義。畢設(shè)開(kāi)始時(shí)，常老師為我們組的每個(gè)人精心選好了課題，并給了我們課題相關(guān)的資料。在程序調(diào)試時(shí)出現(xiàn)了問(wèn)題，在老師很同學(xué)們的幫助下，解決了。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了四層電梯控制器，電梯系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了如下功能：：各樓層請(qǐng)求按鍵、開(kāi)關(guān)門(mén)請(qǐng)求按鍵。當(dāng)輸入信號(hào)aaa=2時(shí)，輸出bbb=0010。即按按鈕stop1或stop2或stop3。再看uplight信號(hào)燈，當(dāng)三層有上升請(qǐng)求的時(shí)候，它的值由0變到4。 end flift。端口模式主要就是IN、BUFFER、OUT端口。圖41 四層電梯控制器的VHDL描述模塊流程圖四層電梯控制器的源代碼(見(jiàn)附錄)可知： (1)本程序設(shè)計(jì)調(diào)用了IEEE庫(kù)，IEEE庫(kù)是VHDL設(shè)計(jì)中最為常用的庫(kù)，它包含有IEEE標(biāo)準(zhǔn)的程序包和其他一些支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的程序包。signal clearup,cleardn,buttclk,fliclk:std_logic。 電梯控制器的實(shí)體設(shè)計(jì) 首先考慮輸入端口，一個(gè)異步復(fù)位端口reset，用于在系統(tǒng)不正常時(shí)回到初始狀態(tài)；在電梯外部，必須有升降請(qǐng)求端口，一層是最低層，不需要有下降請(qǐng)求，四層是最高層，不需要有上升請(qǐng)求，二三層則上升、下降請(qǐng)求端口都有；在電梯的內(nèi)部，應(yīng)該設(shè)有各層停留的請(qǐng)求端口：一個(gè)電梯時(shí)鐘輸入端口，該輸入時(shí)鐘以1秒為周期，用于驅(qū)動(dòng)電梯的升降及開(kāi)門(mén)關(guān)門(mén)等動(dòng)作；另有一個(gè)按鍵時(shí)鐘輸入端口，時(shí)鐘頻率比電梯時(shí)鐘高。 。 。第4章 電梯控制系統(tǒng)的實(shí)體設(shè)計(jì)與仿真 MAX+PLUS II的介紹Max+plusII(或?qū)懗蒑axplus2,或MP2) 是Altera公司推出的的第三代PLD開(kāi)發(fā)系統(tǒng)(Altera第四代PLD開(kāi)發(fā)系統(tǒng)被稱(chēng)為：QuartusII，主要用于設(shè)計(jì)新器件和大規(guī)模CPLD/FPGA).使用MAX+PLUSII的設(shè)計(jì)者不需精通器件內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。當(dāng)一個(gè)條件被滿足，將會(huì)觸發(fā)一個(gè)動(dòng)作，或者執(zhí)行一次狀態(tài)的遷移。為一個(gè)事件而響應(yīng)的行動(dòng)不僅取決于事件本身，還取決于機(jī)器的內(nèi)部狀態(tài)。但是，GUI應(yīng)用程序?qū)τ诮邮盏降氖录杂幸欢ǔ潭鹊目刂疲驗(yàn)檫@些事件要依賴(lài)于向用戶(hù)顯示的窗口和控件，而窗口和控件是由程序員控制的。傳統(tǒng)應(yīng)用程序的控制流程基本是順序的：遵循事先設(shè)定的邏輯，從頭到尾地執(zhí)行。每個(gè)事件都在屬于“當(dāng)前” 節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)移函數(shù)的控制范圍內(nèi)，其中函數(shù)的范圍是節(jié)點(diǎn)的一個(gè)子集。樓層position變化相應(yīng)的數(shù)碼管也跟著變。 （6）電梯初始狀態(tài)為一層開(kāi)門(mén)狀態(tài)。通過(guò)仿真結(jié)果驗(yàn)證其正確性。這些模塊可以預(yù)先設(shè)計(jì)或者使用以前設(shè)計(jì)中的存檔模塊,將這些模塊存放在庫(kù)中,就可以在以后的設(shè)計(jì)中進(jìn)行復(fù)用[12]。VHDL 語(yǔ)言的強(qiáng)大描述能力還體現(xiàn)在它具有豐富的數(shù)據(jù)類(lèi)型。 VHDL語(yǔ)言的特點(diǎn) VHDL語(yǔ)言能夠成為標(biāo)準(zhǔn)化的硬件描述語(yǔ)言并獲得廣泛應(yīng)用 , 它自身必然具有很多其他硬件描述語(yǔ)言所不具備的優(yōu)點(diǎn)。VHDL主要用于描述數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，行為，功能和接口。加電時(shí)，F(xiàn)PGA芯片將EPROM中數(shù)據(jù)讀入片內(nèi)編程RAM中，配置完成后，F(xiàn)PGA進(jìn)入工作狀態(tài)。 FPGA的基本特點(diǎn)(1)采用FPGA設(shè)計(jì)ASIC電路(特定用途集成電路)，用戶(hù)不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片。這個(gè)結(jié)構(gòu)由一個(gè)或者多個(gè)可編輯的結(jié)果之和的邏輯組列和一些相對(duì)少量的鎖定的寄存器。廠商也可能會(huì)提供便宜的但是編輯能力差的FPGA。EDA教學(xué)和產(chǎn)業(yè)界的技術(shù)推廣是當(dāng)今世界的一個(gè)技術(shù)熱點(diǎn)，EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子工業(yè)中不可缺少的一項(xiàng)技術(shù)[4]。采用HDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)的突出優(yōu)點(diǎn)是：語(yǔ)言的公開(kāi)性和利用性；設(shè)計(jì)與工藝的無(wú)關(guān)性；寬范圍的描述能力；便于組織大規(guī)模系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；便于設(shè)計(jì)的復(fù)用，交流，保存和修改等。 利用EDA工具，電子設(shè)計(jì)師可以從概念、算法、協(xié)議等開(kāi)始設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)，大量工作可以通過(guò)計(jì)算機(jī)完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計(jì)、性能分析到設(shè)計(jì)出IC版圖或PCB版圖的整個(gè)過(guò)程的計(jì)算機(jī)上自動(dòng)處理完成。第2章 電梯控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)平臺(tái) EDA技術(shù)的簡(jiǎn)介 EDA的概述EDA在通信行業(yè)（電信）里的另一個(gè)解釋是企業(yè)數(shù)據(jù)架構(gòu)，EDA給出了一個(gè)企業(yè)級(jí)的數(shù)據(jù)架構(gòu)的總體視圖，并按照電信企業(yè)的特征，進(jìn)行了框架和層級(jí)的劃分。在將來(lái)各大品牌廠家為了生存和發(fā)展都會(huì)在公共網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中建立自己電梯網(wǎng)站（電梯專(zhuān)用平臺(tái)），這也是一條必由之路。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)持續(xù)的發(fā)展，尤其是住宅產(chǎn)業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)新增長(zhǎng)點(diǎn)的提出，為電梯業(yè)的發(fā)展提供了良好的機(jī)遇。目前，我國(guó)已經(jīng)成為世界最大的新裝電梯市場(chǎng)和最大的電梯生產(chǎn)國(guó)。世界上有名的幾家電梯公司，諸如：美國(guó)奧的斯公司、瑞士訊達(dá)公司、日本三菱和日立公司、芬蘭科恩等，其電梯的產(chǎn)量已占世界市場(chǎng)的51％。國(guó)產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量正在穩(wěn)步提高[9]。到那時(shí)候，全國(guó)在用電梯將達(dá)到130萬(wàn)臺(tái)，每年僅報(bào)廢更新就需要6萬(wàn)臺(tái)。一個(gè)國(guó)家的電梯需求總量，主要受其經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度、城市化水平、人口密度及數(shù)量、國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等綜合因素的影響。他們必須對(duì)電梯原理、性能、特點(diǎn)、控制、運(yùn)行要全面認(rèn)識(shí)和掌握，才能做到對(duì)電梯的正確使用、管理及維護(hù)。 VHDL。本程序具有VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)里最為常用的三個(gè)模塊：實(shí)體entity，對(duì)控制器的實(shí)體（輸入輸出）端口進(jìn)行定義；結(jié)構(gòu)體architecture，對(duì)控制器內(nèi)部的信號(hào)端以及寄存器進(jìn)行定義；進(jìn)程執(zhí)行單元process，對(duì)控制器的所有輸入輸出端口、內(nèi)部信號(hào)端口以及寄存器進(jìn)行功能、行為描述。，電梯上升(下降)過(guò)程中，根據(jù)電梯的運(yùn)行狀態(tài)，首先按方向優(yōu)先、循環(huán)次序響應(yīng)各請(qǐng)求。外部信號(hào)：上升下降請(qǐng)求按鍵，所在樓層顯示，電梯運(yùn)行狀態(tài)顯示。論文撰寫(xiě)階段：撰寫(xiě)論文論文評(píng)審及答辯：制作PPT答辯指導(dǎo)教師：常丹華職稱(chēng)： 教授 2012年3月 1日系級(jí)教學(xué)單位審批： 年 月 日摘要本設(shè)計(jì)就是基于電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronic Design Automation）技術(shù)中的甚高速集成電路硬件描述語(yǔ)言（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）語(yǔ)言所開(kāi)發(fā)的四層電梯控制程序，實(shí)驗(yàn)調(diào)試平臺(tái)是Altera 公司的MAX +plusⅡ軟件。 EDA。為了確保電梯正常運(yùn)行、安全使用，一般電梯都有專(zhuān)業(yè)的維修管理人員。作為建筑的中樞神經(jīng)，電梯起著不可或缺的作用，電梯作為建筑物內(nèi)的主要運(yùn)輸工具，像其他的交通工具一樣，已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊粋€(gè)不可缺少的組成部分。全世界平均1000人有l(wèi)臺(tái)電梯，我國(guó)如果要達(dá)到