【正文】 用 VHDL 進(jìn)行電梯控制器的設(shè)計(jì)，主要就是對(duì)電梯軟件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，使用 VHDL 中的邏輯關(guān)系建立電梯的升降模式，開(kāi)門(mén)，關(guān)門(mén)達(dá)到動(dòng)作，而外部的硬件設(shè)備基本上保持不變。 假設(shè)： 電梯每?jī)蓪娱g的運(yùn)行時(shí)間為Δ T ,樓層數(shù)為 6, 在每層樓的停止時(shí)間為 t, 如果每層樓都有請(qǐng)求 ,則這種控制方式的效率和上面的單向每層停等控制方式的效率一樣 , 然而 , 當(dāng)不是每層樓都有請(qǐng)求 (假定為只有第 6 層有請(qǐng)求輸入 ) 時(shí) ,上面的方式 2(設(shè)為 A 方式 )的響應(yīng)時(shí)間 T=5*(Δ T + t ) 而方向優(yōu)先控制方式 (設(shè)為 B 方式 )對(duì)同一請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間 T1=5*Δ T 效率比 η b/η a = 1 + t /Δ T 方向優(yōu)先控 制方式的效率遠(yuǎn)大于單向?qū)訉油５瓤刂品绞降男?。停下后再啟?dòng)時(shí)，①考慮前方 —— 上方、或下方是否有請(qǐng)求：有，則繼續(xù)前進(jìn)；無(wú)，則停止；②檢測(cè)后方是否有請(qǐng)求， 有請(qǐng)求則轉(zhuǎn)向運(yùn)行， 無(wú)請(qǐng)求則 維持停止?fàn)顟B(tài)。因而這不是理想的方案。然而這樣對(duì)電梯的效率產(chǎn)生消極影響：不必要的等待消耗了大量時(shí)間，而且電梯的運(yùn)作與用戶(hù)的請(qǐng)求無(wú)關(guān)，當(dāng)無(wú)請(qǐng)求時(shí)電梯也照常跑空車(chē)，就浪費(fèi)了大量電能。 單向?qū)訉油？刂品绞降韧诨疖?chē)的運(yùn)行方式，遇站即停止、開(kāi)門(mén)。 設(shè)計(jì)思想及模塊化 設(shè)計(jì)輸入 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 設(shè)計(jì)仿真 器件編程 系統(tǒng)測(cè)試 Pout = 0100%。 電梯控制方式選擇 內(nèi)部請(qǐng)求優(yōu)先控制方式類(lèi)似于出租車(chē)的工作方式，先將車(chē)上的人 送至目的地，再去載客。進(jìn)程內(nèi)不能說(shuō)明信號(hào)，而變量在進(jìn)程內(nèi)說(shuō)明。 進(jìn)程（ process）是 VHDL 中的基本執(zhí)行單元，仿真時(shí)把所有的操作劃分為單個(gè)或多個(gè)進(jìn)程。 VHDL 語(yǔ)言還包括程序包和配 置初級(jí)設(shè)計(jì)單元。 次級(jí)設(shè)計(jì)單元 ―― 結(jié)構(gòu)體 (architecture)，實(shí)體的結(jié)構(gòu)體具有描述實(shí)體的行為功能，一個(gè)實(shí)體可以有多個(gè)結(jié)構(gòu)體，一種可能為行為描述，另一種為結(jié)構(gòu)描述。 初級(jí)設(shè)計(jì)單元 ―― 實(shí)體（ entity） ,是設(shè)計(jì)的基本模塊和設(shè)計(jì)的初級(jí)單元，在分層次設(shè)計(jì)中，頂層有頂級(jí)實(shí)體，含在頂級(jí)實(shí)體中的較低層次的描述為低級(jí)實(shí)體，靠配置把頂層實(shí)體和底層實(shí)體連接起來(lái)。 VHDL 豐富的仿真語(yǔ)句和庫(kù)函數(shù)，使得在任何大系統(tǒng)的設(shè)計(jì)早期就能查驗(yàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能可行性，隨時(shí)可對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真模擬。 EDA 技術(shù)使得設(shè)計(jì)者的工 作僅限于利用軟件的方式，即利用硬件描述語(yǔ)言和 EDA 軟件來(lái)完成對(duì)系統(tǒng)硬件功能的實(shí)現(xiàn)。 當(dāng)前電梯發(fā)展的智能化發(fā)方向是 IC 卡智能電梯，但最終的發(fā)展是聲控智能電梯， IC 卡智能電梯 PLC 都需通過(guò)外加 IC 讀卡芯片才能實(shí)現(xiàn)， PLC單獨(dú)是不能實(shí)現(xiàn)的，那以后的聲控智能電梯 PLC 就能不能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)，然而我們采用 VHDL 技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)電梯的智能化，節(jié)能，也可以提高電梯的舒適性，可靠性和安全性。如果采用硬件描述語(yǔ)言來(lái)完成電梯控制器的設(shè)計(jì)，就可以克服PLC 電梯的大部分缺點(diǎn)。 PLC 電梯的缺點(diǎn) 當(dāng)今電梯市場(chǎng)已經(jīng)有多種電梯控制器的設(shè)計(jì)方案。由于它可通過(guò)軟件來(lái)改變控制過(guò)程，而且具有體積小、組裝維護(hù)方便、編程簡(jiǎn)單、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，大大推進(jìn)了機(jī)電一體化的進(jìn)程。 可編程控制器是計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)相結(jié)合而開(kāi)發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自動(dòng)控制裝置，是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產(chǎn)品而出現(xiàn)的。 基于 PLC 技術(shù)的電梯控制設(shè)計(jì)方案 可編程控制系統(tǒng)是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。隨著 EDA技術(shù)的快 速發(fā)展， CPLD/FPGA 已廣泛應(yīng)用于電子設(shè)計(jì)與控制的各個(gè)方面。 與 ASIC 設(shè)計(jì)相比， FPGA/CPLD 顯著的優(yōu)勢(shì)是開(kāi)發(fā)周期短、投資風(fēng)險(xiǎn)小、產(chǎn)品上市速度快、市場(chǎng)適應(yīng)能力強(qiáng)和硬件升級(jí)回旋余地大，而且當(dāng)產(chǎn)品定型和產(chǎn)量擴(kuò)大后，可將在生產(chǎn)中達(dá)到充分檢驗(yàn)的 VHDL 設(shè)計(jì)迅速實(shí)現(xiàn) ASIC投產(chǎn)。在高可靠應(yīng)用領(lǐng)域，如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，將不會(huì)存在類(lèi)似于 MCU 的復(fù)位不可靠和 PC可能跑飛等問(wèn)題。 高集成度、高速度和高可靠性是 FPGA/CPLD 最明顯的特點(diǎn)，其時(shí)鐘延時(shí)可小至 ns 級(jí)。 FPGA 在結(jié)構(gòu)上主要分為三個(gè)部分，即可編程邏輯單元，可編程輸入 /輸出單元和可編程連線(xiàn)三個(gè)部分。國(guó)際上生產(chǎn) FPGA/CPLD 的主流公司，并且在國(guó)內(nèi)占有市場(chǎng)份額較大的主要是 Xilinx， Altera， Lattice 三家公司。 大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷? 可編程邏輯器件 (簡(jiǎn)稱(chēng) PLD)是一種由用戶(hù)編程以實(shí)現(xiàn)某種邏輯功能的新型邏輯器件。 4）為了便于程序的閱讀和調(diào)試，書(shū)寫(xiě)和輸入程序時(shí)，使用層次需同一格式，同一層次的對(duì)齊，低層次的比高層次的縮進(jìn)兩個(gè)字符。 3）程序中的注釋用 雙“ ”。 VHDL 語(yǔ)言的開(kāi)發(fā) 1）語(yǔ)句結(jié)構(gòu)描述中方括號(hào)“ []”內(nèi)的內(nèi)容為可選內(nèi)容。 對(duì)于用 VHDL 完成的一個(gè)確定的設(shè)計(jì)，可以利用 EDA 工具進(jìn)行邏輯綜合和優(yōu)化，并自動(dòng)的把 VHDL 描述設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變成門(mén)級(jí)網(wǎng)表。 3） VHDL 語(yǔ)句的行為描述能力和程序結(jié)構(gòu)決定了他具有支持大規(guī)模設(shè)計(jì)的分解和已有設(shè)計(jì)的 再利用功能。強(qiáng)大的行為描述能力是避開(kāi)具體的器件結(jié)構(gòu)，從邏輯行為上描述和設(shè)計(jì)大規(guī)模電子系統(tǒng)的重要保證。應(yīng)用 VHDL 進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是多方面的。在對(duì)一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)體定義了外部界面后，一旦其內(nèi)部開(kāi)發(fā)完成后，其他的設(shè)計(jì)就可以直接調(diào)用這個(gè)實(shí) 體?，F(xiàn)在， VHDL 作為 IEEE 的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化硬件描述語(yǔ)言，又得到眾多 EDA 概述的支持，在電子工程領(lǐng)域，已成為事實(shí)上的通用硬件描述語(yǔ)言。此后 VHDL 在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了廣泛的接受，并逐步取代了原有的非標(biāo)準(zhǔn)硬件語(yǔ)言。 1987 年底， VHDL 被IEEE 和國(guó)美國(guó)國(guó)防部卻認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語(yǔ)言。 VHDL 的英文全名是 VeryHighSpeed Integrated Circuit Hardware Description Language。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是依賴(lài)功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，在 EDA 工具軟件平臺(tái)上，對(duì)以硬件描述語(yǔ)言 HDL 為系統(tǒng)邏輯描述手段完成的設(shè)計(jì)文件，自動(dòng)地完成邏輯編譯、邏輯化簡(jiǎn)、邏輯分割、邏輯綜合、結(jié)構(gòu)綜合（布局布線(xiàn)），以及邏輯優(yōu)化和仿真測(cè)試，直至實(shí)現(xiàn)既定的電子線(xiàn)路系統(tǒng)功能。現(xiàn)代 EDA 技術(shù)的基本特征是采用高級(jí)語(yǔ)言描述，具有系統(tǒng)級(jí)仿真和綜合能力。硬件描述語(yǔ)言是用于設(shè)計(jì)硬件電子系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，它描述電子系統(tǒng)的邏輯功能、電路結(jié)構(gòu)和連接方式。在利用 EDA 進(jìn)行集成電路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用高效率的 TOPDOWN 設(shè)計(jì)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(yàn)證，直到生成器件。 EDA 技術(shù)介紹 EDA 技術(shù)是 20 世紀(jì) 90 年代初從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ Computer Aided Design）、計(jì)算機(jī)輔助制造（ Computer Aided Manufacture）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（ Computer Aided Testing）和計(jì)算機(jī)輔助工程（ Computer Aided Engineering）的概念發(fā)展而來(lái)的。使用 VHDL 語(yǔ)言進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)，在 MAX+plusII 軟件上對(duì)程序進(jìn)行編譯、仿真。基于 EDA 技術(shù)開(kāi)發(fā)的實(shí)現(xiàn) 六層電梯自動(dòng)控制與目前主流的利用可編程邏輯控制器實(shí)現(xiàn)電梯控制緊密相連。當(dāng)電梯內(nèi)部超載過(guò)電梯規(guī)定的人數(shù)或重量后，電梯會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提示電梯已超載。 5）當(dāng)沒(méi)有請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，電梯停在一樓。 3） 電梯到達(dá)有停靠站請(qǐng)求的樓層后，電梯門(mén)就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)門(mén)指示燈 亮，開(kāi)門(mén) 6 秒后，電梯門(mén)自動(dòng)關(guān)閉（開(kāi)門(mén)指示等滅）電梯繼續(xù)運(yùn)行。電梯當(dāng)前所在的樓層位置用 兩 位數(shù)碼管顯示，用 兩 只發(fā)光二極管顯示開(kāi)門(mén) /關(guān)門(mén)狀態(tài) ,用發(fā)光二極管顯示每層的上下請(qǐng)求狀態(tài)。 FPGA/CPLD 作為新一代工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術(shù)先進(jìn)性，在電梯控制中得到廣泛應(yīng)用，從而使電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計(jì)算機(jī)控制的一個(gè)重要方向，成為當(dāng)前電梯控制和技術(shù)改造的熱點(diǎn)之一。因此對(duì)電梯控制技術(shù)進(jìn)行研究，尋找適合我國(guó)老式電梯的改造方法具有十分重要的意義。 目前國(guó)內(nèi)七八十年代安裝的許多電梯電氣部分用繼電器接觸器控制系統(tǒng)，線(xiàn)路復(fù)雜，接線(xiàn)多，故障率高，維修保養(yǎng)難，許多已處于閑置狀態(tài)，其拽引系統(tǒng)多采用交流雙速電機(jī)系統(tǒng)換速，效率低，調(diào)速性能指標(biāo)較差，嚴(yán)重影響電梯運(yùn)行質(zhì)量。微機(jī)控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強(qiáng)的功能，但也存在抗擾性差，系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)等缺陷。目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電路控制系統(tǒng) (早期安裝的電梯多位繼電器控制系統(tǒng) )、 FPGA/CPLD控制系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)。 overloads reporting to the police fault alarm ,etc.. Key word： VHDL, controller, EDA, elevator 1 引言 選題背景 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、近年來(lái)，我國(guó)的電梯生產(chǎn)技術(shù)得到了迅速發(fā)展．一些電梯廠(chǎng)也在不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)、修改工藝。 關(guān)鍵詞： VHDL、控制器、 EDA、電梯 Abstract The lift , as the modernized result, are entered in our life in last century. This thesis designs the three floor lift control on the basis of the electron basic on the electronic design automation(EDA) technology’s the very highspeed integrated circuit hardware describe language(VHDL). VHDL has with the concrete hardware electric circuit has nothing to do with and designs the characteristic which the platform has nothing to do with, and has the good electric circuit behavior description and the system description ability, and in language legible and has orderliness the structurization design aspect, has displayed the formidable vitality and the application potential. Introduced based on the VHDL language design elevator controller, and has carried on the electric circuit synthesis and the simulation. This controller follows the direction first principle, provides 6 floors multi user to carry passengers to serve and to instruct the elevator the movement situation. Through testing the connection of the EDA case, realize the following main functions: The lift ‘s floor shows, the lift operation direction shows。該控制器遵循方向優(yōu)先的原則，提供 6個(gè)樓層多用戶(hù)的載客服務(wù)并指示電梯的運(yùn)行情況。 VHDL具有與具體硬件電路無(wú)關(guān)和設(shè)計(jì)平臺(tái)無(wú)關(guān)的特性，并且具有良好的電路行為描述和系統(tǒng)描述的能力，并在語(yǔ)言易讀性和層次化結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方面，表現(xiàn)了強(qiáng)大的生命力和應(yīng)用潛 力。摘 要 電梯作為現(xiàn)代化的產(chǎn)物，早在上個(gè)世紀(jì)就進(jìn)入了我們的生活之中。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 六 層電梯控制程序 。 本設(shè)計(jì) 介紹了基于 VHDL 語(yǔ)言設(shè)計(jì)的電梯控制器，并進(jìn)行了電路綜合和仿真。 通過(guò)程序調(diào)試及運(yùn)行仿真，結(jié)果表明，本 設(shè)計(jì) 可以完成：電梯運(yùn)行所在樓層指示、電梯運(yùn)行方向指示、關(guān)門(mén)延時(shí)設(shè)置、看門(mén)狗報(bào)警、超載報(bào)警、故障報(bào)警等。 closes prolonging the dog reports to the police。更新?lián)Q代生產(chǎn)更新型的電梯，電梯主 要分為機(jī)械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)兩大部份，隨著自動(dòng)控制理論與微電子技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動(dòng)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(dòng)的主要發(fā)展方向。繼電器控制系統(tǒng)由于故障率高、可靠性差、控制方式不靈活以及消耗功率大等缺點(diǎn)，目前已逐漸 被淘汰。而 FPGA/CPLD 控制系 統(tǒng)由于運(yùn)行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強(qiáng) ,設(shè)計(jì)和調(diào)試周期較