【正文】 真驗證，完成所要求功能。該設(shè)計采用模塊化編程，升級可實現(xiàn)任意多層電梯系統(tǒng)，具有很強的適應(yīng)性和實用性。設(shè)計一個四層電梯控制系統(tǒng)，要求如下： (1)各層電梯內(nèi)部信號：各樓層請求按鍵、開關(guān)門請求按鍵，所在樓層顯示，電梯運行狀態(tài)顯示。外部信號：上升下降請求按鍵，所在樓層顯示，電梯運行狀態(tài)顯示。 (2)能夠存儲請求信號，電梯上升(下降)過程中，根據(jù)電梯的運行狀態(tài)，首先按方向優(yōu)先、循環(huán)次序響應(yīng)各請求。 (3)到達請求樓層后，該層的指示燈亮，電梯門自動打開，開門指示燈亮。延時等待時間后，電梯門自動關(guān)閉(開門指示燈滅)，電梯繼續(xù)運行。電梯空閑時，停在1層。 (4)具有超載報警功能。三、研究步驟、方法及措施1電梯控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖所示。電梯內(nèi)外請求信號樓層傳感器檢測電路其他電路顯示電路電機驅(qū)動電路開關(guān)電路其他信號(重啟，超載等)FPGA控制器 圖1 電梯控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖該系統(tǒng)主要由FPGA控制器、各輸入信號模塊、輸出驅(qū)動模塊組成。FPGA控制模塊的輸入信號有：電梯內(nèi)外請求信號、樓層到達信號、重啟超載報警等信號；其輸出信號分別驅(qū)動顯示電路、電梯開關(guān)門電路、電機驅(qū)動電路、以及其他如報警電路等。FPGA控制模塊是本設(shè)計的核心。2 FPGA控制器的設(shè)計與實現(xiàn) 本設(shè)計的開發(fā)軟件使用Altera公司的MAX+PLUS II集成開發(fā)環(huán)境，采用自上而下的設(shè)計方法，模塊設(shè)計與VHDL描述相結(jié)合的輸入方式，便于程序的維護與升級。FPGA控制編程主要由六個模塊組成：按鍵請求模塊、狀態(tài)控制模塊、電機驅(qū)動模塊、顯示及報警模塊、開關(guān)門控模塊、分頻模塊。各模塊的信號及功能如下：模塊1：按鍵請求模塊 模塊功能如下： (1)利用鎖存器對輸入的請求信號進行存儲，當(dāng)請求滿足后清0。為了數(shù)據(jù)表示方便，本設(shè)計的后綴0～3分別表示1～4層。 (2)根據(jù)電梯的運行狀態(tài)，按照方向優(yōu)先、循環(huán)執(zhí)行的原則，在請求信號中提取電梯下一站的樓層信號并輸出。如目前樓層為2層，狀態(tài)為升，那么判斷優(yōu)先級為：p2／up2→p3／down3→down2→downl→p0／up0。 (3)當(dāng)無請求信號時，下一站樓層為1。模塊2：狀態(tài)控制模塊 本模塊是系統(tǒng)設(shè)計的核心控制模塊。本文把電梯運行劃分為4個狀態(tài)，分別為：上升、下降、停止、空閑。 模塊3：電機控制模塊 本模塊輸入信號有：上升觸發(fā)信號、下降觸發(fā)信號、所在樓層以及下一站樓層，輸出信號：4個位不同相位的電機驅(qū)動信號。模塊由升降信號觸發(fā)，經(jīng)電機狀態(tài)控制器，產(chǎn)生4個相位的電機驅(qū)動信號，輸出至電機驅(qū)動電路，其頻率決定電機轉(zhuǎn)動，其相位決定電機的轉(zhuǎn)動方向。電機驅(qū)動信號的各頻率信號由分頻器模塊提供。模塊4：顯示模塊 本模塊功能用于電梯所在樓層、電梯運行狀態(tài)的七段碼顯示或LED顯示。以及超載信號的報警和顯示。模塊5：門控模塊 本模塊用來控制電梯門狀態(tài)，由輸入門控信號觸發(fā)開門，經(jīng)過延時，電梯門自動閉合。所超載，則電梯門不合，電梯保持開門狀態(tài)，直到超載信號清除。模塊6：分頻模塊 分頻模塊用來對系統(tǒng)時鐘信號分頻，產(chǎn)生向電機控制模塊提供的各頻率信號。3 仿真驗證 本設(shè)計頂層采用模塊化設(shè)計，各模塊采用VerilogHDL硬件描述語言。自頂向下的設(shè)計方式，便于程序查錯、升級、改進，本設(shè)計稍加修改，即可實現(xiàn)任意樓層電梯控制。對所設(shè)計程序進行分析、編譯、綜合、布線后產(chǎn)生的電路進行功能仿真和時序仿真，均可獲得符合設(shè)計要求的邏輯值。四、研究工作進度 第 1 ～ 4 周：弄清課題要求，查閱文獻。第 5 ～ 8 周：設(shè)計方案，完成必要的實驗準(zhǔn)備。第9 ～12 周：實現(xiàn)電路和光路功能或編程操作。第13～16 周：撰寫論文。第17～18周：制作PPT答辯。五、主要參考文獻 1 謝劍英,[M].北京：國防工業(yè)出版社,2003:25362 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2001:1523 3 [M].北京:機械工業(yè)出版社,2003:214 4 [M].北京：機械工業(yè)出版社,1997：2332 5 [M].北京：中國華僑出版社,1996:1417 6 [M].北京：電子工業(yè)出版社,2005:1224 7 [M].北京：國防工業(yè)出版社出版,1996:21258 [J].中國電梯,1995:16199 [M].北京：中國建筑工業(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（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 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日七、系級教學(xué)單位審核意見：開題考核分?jǐn)?shù)： 考核組長簽字：年 月 日附錄2燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文)文獻綜述 課題名稱：基于FPGA電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計 學(xué)院(系)： 里仁學(xué)院電子工程系 年級專業(yè): 08級電子科學(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、課題國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r在經(jīng)濟不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，樓的高度已和經(jīng)濟發(fā)展同樣的速度成長起來。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€不可缺少的組成部分。一個國家的電梯需求總量，主要受其經(jīng)濟增長速度、城市化水平、人口密度及數(shù)量、國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等綜合因素的影響。在全球經(jīng)濟持續(xù)低迷的情況下，我國國民經(jīng)濟仍然以較高的速度持續(xù)增長，城市化水平不斷提高。這從客觀上導(dǎo)致了我國電梯行業(yè)的空前繁榮景象，我國已經(jīng)成為全球最大的電梯市場。上世紀(jì)80年代以來，隨著經(jīng)濟建設(shè)的持續(xù)高速發(fā)展，我國電梯需求量越來越大?？傏厔菔巧仙?，目自口進入了“第三次浪潮”，2004年總產(chǎn)量超過了8萬臺，而且目前還沒有減速的跡象。從1949年建國以來全國共生產(chǎn)安裝了6l萬多臺電梯。盡管如此，我國的電梯遠(yuǎn)未達到飽和的程度。全世界平均1000人有l(wèi)臺電梯，我國如果要達到這個水準(zhǔn)，還需要增加70萬臺。到那時候，全國在用電梯將達到130萬臺，每年僅報廢更新就需要6萬臺。到2005年，中國電梯的年產(chǎn)量達到13．5萬臺，與1980年相比，25年增長了59倍，產(chǎn)量每年平均增長17．8％。2005年安裝驗收電梯124465臺，截至05年底，我國的在用電梯總數(shù)已達651794臺。如此龐大的市場需求為我國電梯行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的舞臺!我國電梯行業(yè)已經(jīng)具備了很強的生產(chǎn)能力。興旺的電梯市場吸引了全世界所有的知名電梯公司，美國奧的斯、瑞士迅達、芬蘭通力、德國蒂森、同本三菱、日立、東芝、富士達等13家大型外商投資公司在國內(nèi)的市場份額達到了74％”。先進技術(shù)和先進管理的引進對國內(nèi)電梯企業(yè)產(chǎn)生了強大的推動作用。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。目前國內(nèi)市場需要的電梯產(chǎn)品，我國電梯行業(yè)幾乎全部可以生產(chǎn)，不但大量替代了進口，而且有一定的出口。國產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量正在穩(wěn)步提高。自1985年我國參加了國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO／TCl78以來，先后等同或等效采用了一批國際標(biāo)準(zhǔn)和先進國家的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的高起點使我國電梯行業(yè)在技術(shù)上居于有利地位。許多新技術(shù)和新產(chǎn)品，如無機房電梯、無齒輪曳引機、永磁同步拖動技術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)等，國際上也是剛剛出現(xiàn)，我國就有許多企業(yè)可以生產(chǎn)了。國產(chǎn)電梯以其高質(zhì)量，低成本的優(yōu)勢贏得了越來越多的國內(nèi)外客戶，為逐步進入國際市場創(chuàng)造了有利條件。中國電梯在亞洲市場占有越來越重要的位置，每年銷售量己達l萬臺左右，約占亞洲市場的1/50，一些合資企業(yè)在出口創(chuàng)匯方面也做出了貢獻。當(dāng)今世界，電梯的生產(chǎn)情況與使用數(shù)量已經(jīng)成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。在一些發(fā)達的工業(yè)國家，電梯的使用相當(dāng)普遍。世界上有名的幾家電梯公司，諸如：美國奧的斯公司、瑞士訊達公司、日本三菱和日立公司、芬蘭科恩等，其電梯的產(chǎn)量已占世界市場的51％。其中，奧的斯公司和三菱公司是世界上最大的電梯生產(chǎn)企業(yè)。目前，國外除了以交流電梯取代直流電梯以外，在低層樓房越來越多的使用液壓電梯。此外，家用小型電梯將成走電梯家族中新的組成部分。二、研究主要成果電梯控制是屬于機電一體化研究領(lǐng)域，它涉及到多個方面，包括:機械工程、電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、電機與拖動理論、自動控制理論、電力拖動自動控制系統(tǒng)、微機技術(shù)和土建工程等多個科學(xué)領(lǐng)域。100多年來，我國電梯行業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷以下幾個階段:①對進口電梯的銷售、安裝、維護階段(19001949年)，這一階段我國電梯擁有數(shù)量僅約1100多臺。②獨立自主、艱苦研制、生產(chǎn)階段(19501979年)，這一階段我國共生產(chǎn)安裝電梯約1萬臺。③建立三資企業(yè)，行業(yè)快速發(fā)展階段(自1980年至今)，這一階段我國共生產(chǎn)安裝電梯約40萬臺。目前，我國已經(jīng)成為世界最大的新裝電梯市場和最大的電梯生產(chǎn)國。并且還有著巨大市場和發(fā)展?jié)摿臻g。2002年，中國電梯行業(yè)電梯年產(chǎn)量首次突破6萬臺。中國電梯行業(yè)自改革開放以來第三次發(fā)展浪潮正在掀起。第一次出現(xiàn)在19861988年，當(dāng)時適逢我國高層建筑業(yè)的大規(guī)模浪潮的第一次興起。第二次出現(xiàn)在1995^1997年。應(yīng)該說，隨著我國經(jīng)濟的增長，電梯市場一直保持著旺盛的需求。其次表現(xiàn)在企業(yè)的規(guī)模效益逐步展現(xiàn)。隨著我國經(jīng)濟平穩(wěn)持續(xù)的發(fā)展，尤其是住宅產(chǎn)業(yè)作為國民經(jīng)濟新增長點的提出，為電梯業(yè)的發(fā)展提供了良好的機遇。今后幾年，我國將年建住宅3. 5億平方米。隨著城市向大型化、高層化的發(fā)展，我國每年將需要電梯在40000臺以上。如此大的市場需求，將是電梯業(yè)再創(chuàng)輝煌的最好契機。三、發(fā)展趨勢電梯產(chǎn)業(yè)將走向信息化、網(wǎng)絡(luò)化的道路。電梯控制系統(tǒng)如何與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合將是未來電梯設(shè)計的主流趨勢。在21世紀(jì)的今天如何提供用戶滿意產(chǎn)品和服務(wù)已成為關(guān)系到各企業(yè)生死存亡問題。電梯上網(wǎng)能確保為客戶提供更優(yōu)質(zhì)全程的服務(wù)。在將來各大品牌廠家為了生存和發(fā)展都會在公共網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中建立自己電梯網(wǎng)站（電梯專用平臺），這也是一條必由之路。電梯上網(wǎng)主要能實現(xiàn)以下功能：（1）用網(wǎng)絡(luò)把所有電梯監(jiān)管起來，保證電梯安全運行，確保乘客安全。（2）當(dāng)電梯出現(xiàn)故障時，電梯通過網(wǎng)絡(luò)向客戶服務(wù)中心發(fā)出信號使維保人員能及時準(zhǔn)確了解電梯出現(xiàn)故障的原因及相關(guān)信息，客戶的人身安全是否受到威脅，并在第一時間內(nèi)趕赴事故現(xiàn)場進行搶修，同時通過網(wǎng)絡(luò)對在電梯內(nèi)乘客安慰，把電梯出現(xiàn)故障的負(fù)面影響降到最低。 （3）也可以通過電梯網(wǎng)絡(luò)在規(guī)定時間內(nèi)自動掃描每臺電梯內(nèi)各部件以發(fā)現(xiàn)事故隱患做到事先維修，減少停梯時間，提高企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量。四、主要參考文獻1 謝劍英,[M].北京：國防工業(yè)出版社,2003:25362 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2001:1523 3 [M].北京:機械工業(yè)出版社,2003:214 4 [M].北京：機械工業(yè)出版社,1997：2332 5 [M].北京：中國華僑出版社,1996:1417 6 [M].北京：電子工業(yè)出版社,2005:1224 7 [M].北京：國防工業(yè)出版社出版,1996:21258 [J].中國電梯,1995:16199 [M].北京：中國建筑工業(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（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. 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