【正文】 基于 FPGA 的電梯控制器設(shè)計 第 29 頁 共 31 頁 致 謝 這次畢業(yè)論文能夠得以順利完成，并非我一人之功勞，是所有指導(dǎo)過我的老師，幫助過我的同學(xué)和一直關(guān)心支持著我的家人對我的教誨、幫助和鼓勵的結(jié)果。在設(shè)計過程中我們首先把整個電梯設(shè)計根據(jù)功能分成若干個功能模塊，然后理清個模塊的時序，一以便將各個功能模塊綜合在一起 ,能夠公用書籍總線，使其能正常工作不受干擾，有些程序在仿真的時候其時序是完全正確的，但是當(dāng)程序下載到芯片上之后就會發(fā)現(xiàn)錯誤了。可以根據(jù)要求打印出各項指標(biāo)參數(shù)和曲線圖及仿真圖，且重復(fù)一次性好。 end process。 else num:=num+1。 基于 FPGA 的電梯控制器設(shè)計 第 24 頁 共 31 頁 architecture oo of fenping is signal c0 : std_logic。 use 。 分 頻 制器的功能： 1）顯示電梯的運行狀態(tài)和所在的樓層。 led_o_d=cc_d。 end if。downo2amp。downo6amp。 電梯外人上升請求信號并置 cc_d=downo10amp。upo4amp。upo8amp。 電 梯內(nèi)人請求信號并置 cc_u=39。ina4amp。ina8amp。 then downo10=down10。039。 elsif down8=39。 then downo6=down6。039。 elsif down4=39。 then downo2=down2。 then upo9=up9。039。 elsif up7=39。 then upo5=up5。039。 elsif up3=39。 then upo1=up1。 then ina10=a10。039。 elsif a8=39。 then ina6=a6。039。 elsif a4=39。 then ina2=a2。039。 else q=1。039。 end if。 elsif dd_cc1000000000 then en_dw=39。 downo10=39。 or downo10=39。 if updown=39。 end if。 elsif dd_cc0111111111 then en_up=39。 elsif dd_cc0100000000 then en_dw=39。 downo9=39。 or downo9=39。039。039。139。139。039。 then led_c_f=0010000。039。039。139。139。039。 opendoor=39。 opendoor=39。 opendoor=39。 then ina8=39。 then if ina8=39。039。 opendoor=39。 opendoor=39。 opendoor=39。 then ina7=39。 elsif ina7=39。139。139。139。039。039。 elsif gate7=39。139。139。139。039。 end if。 elsif dd_cc0000100000 then en_dw=39。 elsif dd_cc0000111111 then en_up=39。 upo6=39。 or upo6=39。 電梯到達(dá) 6 樓，數(shù)碼管顯示 6 if updown=39。 end if。 elsif dd_cc0000011111 then en_up=39。 elsif dd_cc0000010000 then en_dw=39。 downo5=39。 or downo5=39。039。039。139。139。039。 then led_c_f=0010010。039。039。139。139。039。 opendoor=39。 opendoor=39。 opendoor=39。 then ina4=39。 then if ina4=39。039。 opendoor=39。 opendoor=39。 opendoor=39。 then ina3=39。 elsif ina3=39。139。139。139。039。039。 elsif gate3=39。139。139。139。039。 有下 降請求，則電梯進入預(yù)備下降狀態(tài) end if。 有上升請求，則電梯進入預(yù)備上升狀態(tài) elsif dd_cc0000000010 then en_dw=39。 有當(dāng)前層的請求，則電梯進入開門狀態(tài) 基于 FPGA 的電梯控制器設(shè)計 第 19 頁 共 31 頁 elsif dd_cc0000000011 then en_up=39。 upo2=39。 or upo2=39。 電梯到達(dá) 2 樓，數(shù)碼管顯示 2 if updown=39。 無請求時，電梯停在 1 樓待機 end if。 opendoor=39。opendoor=39。 then ina1=39。 電梯到達(dá) 1 樓，數(shù)碼管顯示 1 if ina1=39。 end if。q1=q1+1。039。039。 then door=10。 elsif en_dw=39。q1=q1+1。139。039。 then door=10。 開門操作 elsif en_up=39。up=39。139。039。 else door=00。 then overweight_warning=39。warning=39。 then if clr=39。 電梯運動方向信號寄存器 signal en_up,en_dw:std_logic。 signal q2:integer range 0 to 9。 電梯內(nèi)人請求信號寄存信號 signal upo1,upo2,upo3,upo4,upo5,upo6,upo7,upo8,upo9:std_logic。 看門狗報警信號 up_down,overweight_warning : out std_logic。 電梯所在樓層顯示 led_o_u:out std_logic_vector(9 downto 0)。 電梯外人的下降請求信號 a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,a9,a10 : in std_logic。 entity tenlift is port ( clk : in std_logic。 程序如下： library ieee。 2）電梯運行時顯示電梯的運行方向和所在的樓層。它安裝在電梯內(nèi)部，一共需要 4 個按鍵和 4個 LED 燈。而每個按鍵按下時會點亮亮對應(yīng)的 LED 燈，當(dāng)電梯到達(dá)該樓層時就熄滅該樓層對應(yīng)運動方向的 LED 燈。 3）基于 FPGA 的中央處理模塊 中央數(shù)據(jù)處理模塊是系統(tǒng)的核心，通過對存儲的數(shù)據(jù)（含請求、到達(dá)樓層等信號）進行比較、判斷以驅(qū)動系統(tǒng)狀態(tài)的流轉(zhuǎn)。 稱重傳感器 電 梯一般都有一個傳感器用于判斷電梯廂是否超重，如果超重就發(fā)出報，基于 FPGA 的電梯控制器設(shè)計 第 13 頁 共 31 頁 并且電梯停止運行。各種交流調(diào)速技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用 的同時，電梯的交流調(diào)速控制也日趨完善，而交流變壓變頻調(diào)速是電梯 的理想調(diào)速方法。所 以本系統(tǒng)選擇方案二。 按鍵去抖 方案一：在 FPGA 程序內(nèi)編寫一個延時程序，當(dāng)有按鍵按下之后調(diào)用延時程序，延時完畢之后再去檢測按鍵是否按下，如果按鍵是按下的就確認(rèn)有效的按鍵請求；如果延時之后檢測按鍵沒有按下則屬于干擾信號的影響，控制器視為無效的按鍵請求。 方案二：使用液晶顯示屏，液晶顯示屏顯示的內(nèi)容多，能顯示數(shù)字、英文字母，有些液晶還能顯示漢字、圖像。 顯示樓層 要在每一個樓層安裝一個顯示電梯所處的樓層的顯示屏，以告知人們當(dāng)前電梯所處的位置。 綜合上述：方案一要在每一個樓層都安裝一個金屬接近開關(guān)，而且每個金屬開關(guān)都要用線接到電梯控制器。在轎廂安裝金屬片，并在豎井各個樓層設(shè)置金屬接近開關(guān)，當(dāng)轎廂運動到特定位置，豎井上的金屬接近開關(guān)探測到金屬片，其輸出發(fā)生變化。 內(nèi)部請求優(yōu)先控制方式 當(dāng)電梯處于上升模式時，電梯先響應(yīng)電梯內(nèi)乘客向上的請求，響應(yīng)完所有的上升的請求之后再將電梯的模式改為下降模式，接著響應(yīng)乘客下降的請求。 方向優(yōu)先控制方案 當(dāng)電梯處于上升模式時，只響應(yīng)比電梯高的樓層的上樓的請求。當(dāng)配重質(zhì)量 電梯廂質(zhì)量（包括乘客質(zhì)量），則控制系統(tǒng)只需要提供很小的能量來吊起電梯廂。所以，即使在遠(yuǎn)離門級的高層次（即使設(shè)計尚未完成時），設(shè)計者就能夠?qū)φ麄€工程設(shè)計的結(jié)構(gòu)和功能的可行性進行查驗，并做出決策。程序設(shè)計的硬件目標(biāo)器件有廣闊的選擇范圍，可以是各系列的 CPLD、 FPGA 及各種門陣列器件。它可以從一個仿真工具移植到另一個仿真工具，從一個綜合工具移植到另一個綜合工具，從一個工作平臺移植到另一個工作平臺。它可以用明確的代碼描述復(fù)雜的控制邏輯設(shè)計。 1996年，再次加入電路合成的標(biāo)準(zhǔn)程序和規(guī)格，成為 標(biāo)準(zhǔn)。 20 世紀(jì) 80 年代美國國防部開發(fā) Very High Speed Integrated Circuit—VHSIC，用于描述集成電路的結(jié)構(gòu)和功能。 硬件描述語言 HDL（ Hardware Description Language）誕生于 1962 年。 基于 FPGA 的電梯控制器設(shè)計 第 8 頁 共 31 頁 語言 VHDL 語言的發(fā)展 VHDL （ Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是 IEEE（ Institute of Electrical and Electronics Engineers）標(biāo)準(zhǔn)的硬件描述語言，是現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計的首選硬件設(shè)計計算機語言。 FPGA 的編程無 須專用的 FPGA 編程器，只須用通用的 EPROM、 PROM編程器即可。 FPGA 是由存放在片內(nèi) RAM 中的程序來設(shè)置其工作狀態(tài)的，因此，工作時需要對片內(nèi)的 RAM 進行編程。 FPGA 內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和 I／ O 引腳。它是作為專用集成電路（ ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點?，F(xiàn) 代 EDA 技術(shù)的基本特征是采用高級語言描述，具有系統(tǒng)級仿真和綜合能力。在利用 EDA 進行集成電路設(shè)計時，應(yīng)采用高效率的 TOPDOWN 設(shè)計方法，即根據(jù)系統(tǒng)的行為和功能要求，自上而下地依次完成相應(yīng)的描述、綜合、優(yōu)化、仿真與驗證 ，直到生成器件。 電梯作為高層建筑物的重要交通工具與人們的工作和生活日益緊密聯(lián)系。而 FPGA/CPLD 控制系統(tǒng)由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強 ,設(shè)計和調(diào)試周期較短等優(yōu)點，倍受人們重視等優(yōu)點，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式， 目前也廣泛用于傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的技術(shù)改造。更新?lián)Q代生產(chǎn)更新型的電梯，電梯主要分為機械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)兩大部份，隨著自動控制理論與微電子技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動方式與控制手段均發(fā)生了很大的變化，交流調(diào)速是當(dāng)前電梯拖動的 主要發(fā)展方向。本設(shè)計介紹了基于 VHDL 語言設(shè)計的電梯控制 器，并進行了電路綜合和仿真?；?FPGA 的電梯控制器設(shè)計 第 1 頁 共 31 頁 武漢輕工大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 設(shè)計 (論文 )題目：基于 FPGA 的電梯控制器設(shè)計 姓 名 ____ __ _ ________ 學(xué) 號 _____ _ ____ _ 院（系） ____ 電氣與電子工程 _ _ 專 業(yè) ____ 電子信息科學(xué) __ ______ _ 指導(dǎo)教師 ____ _ ____ _____ 2021 年 5 月 7 日 摘 要 ............................................................................................................................. 3 基于 FPGA 的電梯控制器設(shè)計 第 2 頁 共 31 頁 Abstract ............................................................................................................................ 4 第 1 章 緒論 .................................................................................................................... 5 選題背景 .............................