（精選）基于EDA的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(FPGA)

1、【摘要】 隨著科技的迅速的發(fā)展，電梯已經(jīng)成為生活中不可缺少的交通工具，電梯在國內(nèi)的需求量也是與日俱增。然而相比于其他發(fā)達(dá)國家比如歐美，我國的創(chuàng)新元素還還相對較少。電梯的出現(xiàn)要追溯到上世紀(jì)，在那時電梯就已經(jīng)融入到生活中并且取得了使用者的青睞。電梯的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)通常是采用繼電器-接觸器，而隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的成熟，F(xiàn)PGA作為一個新的生力軍，在電梯的控制中已經(jīng)取得了廣泛的應(yīng)用。另外，隨著可持續(xù)發(fā)展理念的深入人心，電梯更是融入了節(jié)能的元素。 由于FPGA內(nèi)部集成了數(shù)以萬計的邏輯單元，這樣的特點使得它在電梯的控制上具有天然的優(yōu)勢。本設(shè)計是基于VHDL硬件描述語言而實現(xiàn)的多層電梯控制與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

2、，在程序的設(shè)計上，主要采用了有限狀態(tài)機(jī)，程序中設(shè)立了兩個進(jìn)程相輔相成，以信號燈控制進(jìn)程作為輔助進(jìn)程，狀態(tài)機(jī)作為主要進(jìn)城。 本次設(shè)計是采用VHDL硬件描述語言而設(shè)計的十層電梯控制系統(tǒng)，以Altera公司的QUARTUS II軟件作為開發(fā)平臺，實現(xiàn)了電梯的基本功能以及遠(yuǎn)程監(jiān)控功能?！娟P(guān)鍵詞】：電梯控制器，VHDL，狀態(tài)機(jī)，遠(yuǎn)程監(jiān)控ABSTRACT Along with the science and technology rapid development, the elevator has become indispensable in life traf

3、fic tools, the elevator is also grow with each passing day in domestic demand. However, compared to other developed countries such as Europe and the United States, innovation elements in China is still relatively small. The e

4、levator can be traced to the last century, when the elevator already into life and made users. The traditional elevator control system uses the relay - contactor is usually, but with very large scale integrated circuit technology matures, FPGA a

5、s a new force, extensive application has been made in elevator control. In addition, with the win support among the people of the concept of sustainable development, the elevator is also incorporate energy-saving elements.Because the FPGA internal integra

6、tion logic unit of tens of thousands of, this character makes it has a natural advantage in elevator control. This design is the multi-layered elevator control and remote monitoring system and implementation of VHDL based on hardware description lang

7、uage, in the design process, mainly uses the finite state machine, the program has established two process complement each other, with the signal control process as an auxiliary process, state machine as the main town.This design is ten sto

8、ry elevator control system using VHDL hardware description language and design, based on the Altera company QUARTUS II software as the development platform, realizes the display function, according to the requirements of passengers and make corresponding motion fun

9、ction.【key words】：elevator controller，VHDL，State machine，Remote monitoring目錄第1章 引言11.1選題的背景11.2 設(shè)計任務(wù)2第2章 設(shè)計基本原理與思路32.1控制器的功能及技術(shù)指標(biāo)32.2全自動電梯控制方案選擇32.3 電梯模塊劃分4第3章 模塊內(nèi)部程序設(shè)計63.1 系統(tǒng)時鐘分頻模塊63.2 系統(tǒng)按鍵綜合處理模塊73.3 電梯運(yùn)行控制模塊83.4 數(shù)碼管顯示模塊93.5 模塊整合10第4章 系統(tǒng)模塊在Quartus上運(yùn)行與仿真114.1 時鐘分頻模塊仿真效果114.2 按鍵處理模塊仿真效果124.3 數(shù)碼管顯示模塊仿

10、真效果124.4電梯運(yùn)行控制模塊仿真效果134.5電梯整合后總體仿真效果14第5章 遠(yuǎn)程監(jiān)控功能設(shè)計155.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控方案選擇15總結(jié)16參考文獻(xiàn)17致謝18附錄 程序代碼18第1章 引言1.1選題的背景 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，社會文明的進(jìn)步，土地資源的也隨之變得緊缺，建筑物高度的提高也成為必然的趨勢，于是在日常生活當(dāng)中,電梯已經(jīng)是作為高層建筑中必不可少的垂直運(yùn)輸工具了，它也已然成為城市物質(zhì)文化的一種明顯的標(biāo)志。同時，電梯的使用也是原來越廣泛了，已經(jīng)不僅僅存在于原來的高樓大廈、高級住宿樓，普通樓層、居民樓等公共場所同樣也在使用電梯，甚至于有的私人家庭也能夠安裝使用電梯了，并且電梯的功能也在隨著

11、需求的增加而不斷的提高，也不再是機(jī)械的手動控制，它的控制方式已經(jīng)變得自動化，多樣化。 在電梯的控制系統(tǒng)上，存在多種方式，現(xiàn)今歐美等發(fā)達(dá)國家在電梯控制系統(tǒng)上主要采用的是32位的微型計算機(jī)控制系統(tǒng)。閉環(huán)反饋的單微機(jī)處理控制系統(tǒng)或者多微機(jī)的協(xié)調(diào)處理控制系統(tǒng)是他們主要采用的，在電梯的傳動系統(tǒng)上，比較普遍采用的是VVVF調(diào)速技術(shù)，即交流變壓變頻，這樣保證了梯從低速度到高速度的轉(zhuǎn)變平穩(wěn)，實現(xiàn)高精度運(yùn)行，不僅節(jié)能，而且減少了對電網(wǎng)的污染，增加了乘坐的舒適度。對于電梯當(dāng)中的反饋系統(tǒng)上，電梯位置信號的獲得不僅僅是采用旋轉(zhuǎn)編碼器，絕對值編碼器是不少的廠商廠家采用的方法，通過對曳引電機(jī)以距離的原則進(jìn)行控制，實現(xiàn)了電

12、梯平層的技術(shù)，是電梯在運(yùn)行上效果接近理想狀態(tài)。 現(xiàn)今，我們國家的生產(chǎn)的電梯產(chǎn)品，不僅僅在數(shù)量上得到明顯提升，在質(zhì)量上也有了明顯的提升。我們國家的電梯運(yùn)行速度的控制方式與設(shè)計的理想運(yùn)行曲線基本上跟發(fā)達(dá)國家的一樣。但是考慮到經(jīng)濟(jì)效益，如今國內(nèi)的電梯控制系統(tǒng)，通常采用的是微機(jī)或可編程邏輯控制器對變頻器進(jìn)行多段速度的控制。對于電梯傳動系統(tǒng)上，新建筑新裝電梯及舊建筑上電梯改造上，也大多數(shù)采用了交流變壓變頻(VVVF)調(diào)速電梯。在電梯反饋系統(tǒng)上，主要采用的一般也是閉環(huán)速度反饋，首先利用增量編碼器產(chǎn)生脈沖信號，它一般套在電機(jī)軸上，再將信號反饋給控制系統(tǒng)。對于電梯井道內(nèi)部信號的采集上，增量編碼器計數(shù)方式是我們

13、國家現(xiàn)今的電梯大多都采用的，用它來配合光電開關(guān)或者雙穩(wěn)態(tài)磁開關(guān)來判別電梯轎廂的位置。 隨著電梯中交流調(diào)壓調(diào)速技術(shù)的日益成熟，很多企業(yè)都有自己設(shè)計的優(yōu)秀產(chǎn)品。通過微機(jī)控制電梯的方式是電梯控制技術(shù)必然的方向，于是很多企業(yè)與科學(xué)研究單位相結(jié)合，相繼推出了不同的微機(jī)控制的電梯新機(jī)型，在電梯控制功能方面上得到了增強(qiáng)，性能改善了不少，可靠性也得到了明顯提升，于是，用FPGA/CPLD取代原來的控制系統(tǒng)的機(jī)型對單梯進(jìn)行控制是非常有效的。已經(jīng)有不少企業(yè)生產(chǎn)商開發(fā)了電梯緊急供電、梯內(nèi)防火控制、地震發(fā)生時電梯的控制、電梯功能自我檢測以及語音技術(shù)等電梯新功能;同時對電梯機(jī)械系統(tǒng)也采用了新結(jié)構(gòu)、新材料、新技術(shù)和新工藝

14、?？偠灾覈娞菘刂品矫?，雖然還不能夠跟國外的技術(shù)相媲美，但鑒于我們國家電梯控制的技術(shù)的發(fā)展速度，在不久的將來必然能夠趕超國外先進(jìn)的技術(shù)。1.2 設(shè)計任務(wù)隨著可編程邏輯電路和EDA技術(shù)的發(fā)展，在邏輯電路設(shè)計和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方面，以CPLD/FPGA為代表的可編程邏輯器件已經(jīng)逐步代替了傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件；本次論文的電梯控制器所有的程序可以集成在一個FPGA開發(fā)芯片上面，不用在用其他功能的分立邏輯元件，達(dá)到集成度高、響應(yīng)快、功耗低的特點。本次論文主要是基于FPGA的電梯控制器與監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，它也是電梯控制的核心部分，電梯的層數(shù)為10層，而本次論文采用模塊化設(shè)計，主要分為四大模塊：時鐘分頻模塊

15、、按鍵處理模塊、電梯運(yùn)行控制模塊、數(shù)碼管顯示。第2章 設(shè)計基本原理與思路2.1控制器的功能及技術(shù)指標(biāo)本設(shè)計以FPGA作為主控核心來對升降電梯的各種操作進(jìn)行控制，從而來改善電梯的舒適感和運(yùn)行的可靠性，使電梯安全可靠的運(yùn)行。根據(jù)電梯安全運(yùn)行的一些主要控制要求，十層電梯控制器將實現(xiàn)的功能： (1)電梯內(nèi)部含有所有樓層的指令按鈕，外部都有上升或下降按鈕。 (2)電梯外部含有樓層指示裝置，還有電梯運(yùn)行狀態(tài)顯示。 (3)電梯到達(dá)指令信號所在樓層時，電梯門打開，若再有另外請求信號，電梯門關(guān)閉，電梯繼續(xù)運(yùn)行，直到執(zhí)行完所有所有請求信號。 (4)能記憶電梯內(nèi)部與外部所有請求，并且能夠依照電梯應(yīng)有的運(yùn)行規(guī)則進(jìn)行響

16、應(yīng)，且外部與內(nèi)部請求信號能夠在電梯響應(yīng)過后清除。 (5)電梯運(yùn)行的主要規(guī)則：在電梯上升時，電梯只對比電梯所在樓層高的樓層的請求信號進(jìn)行響應(yīng)；當(dāng)高層有下降請求，電梯則直接升到高層所在下降請求樓層，轉(zhuǎn)換為下降模式。而電梯下降模式與上升規(guī)則完全相同。(6) 電梯含有初試狀態(tài)即：一層開門。2.2全自動電梯控制方案選擇全自動電梯一般分為三種控制方案：內(nèi)部請求優(yōu)先響應(yīng)控制方案，層層停控制方案，方向優(yōu)先控制方案。1.內(nèi)部請求優(yōu)先響應(yīng)控制方案內(nèi)部請求優(yōu)先控制方式的工作方式，即先將電梯內(nèi)部人員送至目的樓層，再返回載客。而作為大樓公共服務(wù)的載客通用電梯，必須服務(wù)于大部分人的要求，必須考慮電梯外部的請求響應(yīng),在內(nèi)部

17、請求優(yōu)先控制方式當(dāng)中，當(dāng)電梯外部人的請求和電梯內(nèi)部人的請求發(fā)生沖突時，外部人的請求可能被長時間忽略，因此它不適合作為公用電梯的設(shè)計方案。2.層層停控制方案層層?？刂品绞降墓ぷ鞣绞剑杭吹矫恳粚訕羌赐Ｏ?。這種控制方式可以滿足每個人的請求。但是這種控制方式嚴(yán)重影響到了電梯的運(yùn)行效率，很有可能中間樓層均沒有用戶請求，這樣會浪費(fèi)大量的等待時間，而電梯在這個過程也會浪費(fèi)大量的電能。3.方向優(yōu)先控制方案方向優(yōu)先控制方式即，即電梯在運(yùn)行到某一樓層時先考慮這一樓層是否有請求：有則停止，無則繼續(xù)前進(jìn)。停下后再啟動時的步驟：1)檢查上方是否存在請求，存在電梯則運(yùn)行，不存在電梯則停止2)檢測下方是否存在請求，存在電梯

18、則運(yùn)行，不存在則維持停止?fàn)顟B(tài)。方向優(yōu)先控制方式的效率遠(yuǎn)大于單層層停等控制方式的效率。而且，方向優(yōu)先控制方式下，電梯在維持停止的時候可以進(jìn)入省電模式，能節(jié)省大量電能。通過以上三種控制方案的相互比較，可以明顯看出方向優(yōu)先控制的綜合優(yōu)勢還是很明顯的，而此設(shè)計主要依照方向優(yōu)先控制進(jìn)行設(shè)計的。2.3 電梯模塊劃分為實現(xiàn)電梯控制的功能，完成設(shè)計要求，采用模塊化設(shè)計，本設(shè)計預(yù)計分為四個模塊：時鐘分頻模塊，按鍵處理模塊，電梯運(yùn)行控制模塊，數(shù)碼管顯示模塊。電梯控制模塊劃分如圖2-1所示。各部分功能概述：（1）時鐘頻模塊功能為把系統(tǒng)時鐘分出兩個不同頻率的時鐘，一個2HZ時鐘供控制模塊使用，另一個8HZ供其他模塊使

19、用。（2）按鍵處理模塊的功能是把電梯外部和內(nèi)部的按鍵信號處理，把處理好的按鍵信號送到電梯運(yùn)行控制模塊，根據(jù)外部按鍵信號轉(zhuǎn)化為電梯運(yùn)行控制模塊的外部請求信號，根據(jù)電梯內(nèi)部按鍵信號轉(zhuǎn)化為電梯控制模塊的電梯前往信號，根據(jù)電梯所在樓層信號及時清除電梯外部與內(nèi)部的按鍵信號。（3）電梯運(yùn)行控制模塊的功能是在2HZ時鐘的節(jié)拍下，根據(jù)按鍵處理模塊輸出的信號，控制電梯上升和下降，當(dāng)電梯關(guān)門時輸出相應(yīng)的上升和下降清除信號，同時輸出電梯當(dāng)前所在樓層的數(shù)碼管輸出信號與電梯運(yùn)行方向指示。（4）數(shù)碼顯示模塊的功能是把樓層信號轉(zhuǎn)化為數(shù)碼顯示。圖2-1：電梯控制器模塊劃分圖整個系統(tǒng)最主要由運(yùn)行狀態(tài)控制，按鍵處理模塊，顯示模塊

20、組成，樓層顯示通過運(yùn)行狀態(tài)來控制，而按鍵處理又外部按鍵電路來控制，運(yùn)行狀態(tài)由按鍵處理模塊和當(dāng)前樓層信號聯(lián)合控制。如圖2-2所示。圖2-2 系統(tǒng)組成第3章 模塊內(nèi)部程序設(shè)計 在程序的設(shè)計上，采用自上而下的模塊下設(shè)計，對于本系統(tǒng)地構(gòu)建，分為分頻器模塊、案件綜合處理模塊、電梯運(yùn)行控制模塊以及數(shù)碼管顯示模塊，下面分別對各模塊進(jìn)行介紹：3.1 系統(tǒng)時鐘分頻模塊 時鐘分頻模塊主要是將輸入頻率分為兩個不同的頻率，以供其他模塊使用，其中一個是2分頻以供電梯運(yùn)行模塊使用，另外一個8分頻的時鐘頻率為其他模塊提供時鐘頻率源。將源程序編寫完成后，在Quartus進(jìn)行調(diào)試、運(yùn)行并生成模塊文件，在編譯后檢查無誤之后，進(jìn)行

21、波形仿真，硬件下載調(diào)試。在調(diào)試中得到的模塊原理圖如圖3-1所示：圖3-1 時鐘分頻模塊原理圖3.2 系統(tǒng)按鍵綜合處理模塊按鍵處理模塊的主要功能是就是處理電梯外部和內(nèi)部的按鍵信號，然后把所得到的信號送到電梯運(yùn)行模塊；根據(jù)電梯外部按鍵信號轉(zhuǎn)化為電梯運(yùn)行控制模塊的外部請求信號，根據(jù)電梯內(nèi)部的按鍵信號轉(zhuǎn)化為電梯運(yùn)行控制模塊的電梯前往信號，根據(jù)電梯樓層信號及時清除電梯外部與內(nèi)部按鍵信號。源程序編寫完成后，進(jìn)行編譯、運(yùn)行并生成模塊文件，確認(rèn)沒有錯誤之后進(jìn)行波形仿真、時序分析。其模塊原理圖如圖3-2：圖3-2 按鍵處理模塊原理圖3.3 電梯運(yùn)行控制模塊電梯運(yùn)行控制模塊是實際當(dāng)中的核心部分，電梯的狀態(tài)與電梯的

22、運(yùn)行模式基本上完全取決于運(yùn)行控制模塊，它主要是在時鐘分頻模塊輸出的2分頻頻率下，接收按鍵處理模塊輸出的按鍵處理信號，來決定電梯的運(yùn)行模式和狀態(tài)，同時在電梯決定運(yùn)行模式時輸出一定的控制信號來控制外部顯示，以達(dá)到顯示電梯的位置，運(yùn)行狀態(tài)，本次是設(shè)計的10層電梯控制系統(tǒng)，在源程序中具體要體現(xiàn)以下功能：1.每層電梯入口處設(shè)有上升和下降請求按鈕，其中第十層沒有上升按鈕。第一層沒有下降按鈕，電梯內(nèi)部設(shè)有要到達(dá)樓層的請求按鈕1-10樓。2.設(shè)置了電梯位置顯示的LED數(shù)碼管，到達(dá)每一樓層均能顯示當(dāng)前樓層，同時設(shè)有電梯運(yùn)行狀態(tài)的顯示。3.電梯能對電梯外部所有請求信號進(jìn)行記憶，并且能夠按照電梯運(yùn)行規(guī)則進(jìn)行順序響應(yīng)

23、，同時每個樓層的請求信號一直保留到電梯對其進(jìn)行響應(yīng)。4.電梯運(yùn)行主要規(guī)則：當(dāng)電梯上升時候，只響應(yīng)比電梯所在樓層高的上樓信號，由下到上依次執(zhí)行，直到最后一個上升請求信號執(zhí)行完畢，當(dāng)電梯下降時候，只響應(yīng)比電梯所在樓層低的下樓信號，由上到下依次執(zhí)行，直到最后一下下降請求信號執(zhí)行完畢。 電梯控制運(yùn)行模塊源程序編寫完成后，進(jìn)行編譯、運(yùn)行并生成模塊文件，確認(rèn)沒有錯誤之后進(jìn)行波形仿真、時序分析。其模塊原理圖3-3如下： 圖3-3 電梯運(yùn)行控制模塊原理圖3.4 數(shù)碼管顯示模塊數(shù)碼管顯示模塊的功能主要是把樓層信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，通過數(shù)碼管進(jìn)行顯示，顯示電梯運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)前樓層的指示。數(shù)碼管顯示模塊源程序編寫完成后，

24、進(jìn)行編譯、運(yùn)行并生成模塊文件，確認(rèn)沒有錯誤之后進(jìn)行波形仿真、時序分析。其模塊原理圖3-4如下：圖3-4 數(shù)碼管顯示模塊原理圖3.5 模塊整合將各個模塊代碼編寫完成之后，根據(jù)模塊整體信號之間的關(guān)系，將各個模塊組合成一個完整的系統(tǒng)，以完成對電梯的綜合控制。模塊整合原則：系統(tǒng)輸入一個頻率clk，經(jīng)過時鐘頻模塊把系統(tǒng)時鐘分出兩個不同頻率的時鐘，一個頻率clk_2供控制模塊和運(yùn)行模塊使用，另一個clk_8按鍵處理模塊使用。按鍵處理模塊主要是根據(jù)運(yùn)行模塊提供的信號，把電梯外部和內(nèi)部的按鍵信號處理，把處理好的按鍵信號送到電梯運(yùn)行控制模塊，電梯運(yùn)行控制模塊按鍵處理模塊輸出的信號，控制電梯上升和下降，當(dāng)電梯關(guān)門

25、時輸出相應(yīng)的上升和下降清除信號，同時輸出電梯當(dāng)前所在樓層的數(shù)碼管輸出信號與電梯運(yùn)行方向指示。數(shù)碼顯示模塊的功能接收運(yùn)行模塊的位置信號，轉(zhuǎn)化為七段數(shù)碼顯示。整合后系統(tǒng)電路圖如圖3-5所示。圖3-5 綜合模塊整合電路圖第4章 系統(tǒng)模塊在Quartus上運(yùn)行與仿真4.1 時鐘分頻模塊仿真效果對時鐘分頻模塊的源程序進(jìn)行編譯，沒有出現(xiàn)錯誤，源程序基本正確。對時鐘模塊程序建立波形仿真文件，對各個輸入輸出端口進(jìn)行波形仿真和時序分析，所得波形仿真結(jié)果如圖4-1。圖4-1 時鐘分頻模塊波形時序仿真圖從時序仿真圖上可以看到2分頻每經(jīng)過兩個時鐘上升沿突變一次，八分頻每經(jīng)過16個時鐘上升沿突變一次，符合設(shè)計的初始愿想

26、，仿真正確。4.2 按鍵處理模塊仿真效果對按鍵處理模塊的源程序進(jìn)行編譯、運(yùn)行，沒有錯誤。建立波形圖文件，對各個輸入輸出端口進(jìn)行波形仿真和時序分析，所得時序仿真圖如圖4-2所示圖4-2 按鍵處理模塊波形時序仿真圖如圖4-2所示輸入down為000000111，up為011110000，inside為0111111100，當(dāng)前樓層為6，當(dāng)clear_down為0時，依照設(shè)計原則，down_light輸出應(yīng)為1111111000，當(dāng)為1時，輸出應(yīng)為1111010000；當(dāng)clear_up為0時，依照設(shè)計原則，up_light輸出應(yīng)為0100001111，為1時，同樣為0100001111；而對于in

27、side_light輸出同樣為1000000011，而從圖4-2可以看出，時序仿真結(jié)果與設(shè)計結(jié)果完全相同，由此可見，設(shè)計源程序基本正確。4.3 數(shù)碼管顯示模塊仿真效果對數(shù)碼管顯示模塊的源程序進(jìn)行編譯、運(yùn)行，沒有錯誤，建立波形圖文件，對各個輸入輸出端口進(jìn)行波形仿真和時序分析，如圖4-3：圖4-3 數(shù)碼管顯示模塊波形時序仿真圖從圖中可以看出當(dāng)position在2層時，位置顯示為0000000011011010，結(jié)果正確；在3層時，位置顯示為0000000011110010，結(jié)果正確；對于.8.9.10層同樣符合設(shè)計要求，仿真結(jié)果正確。4.4電梯運(yùn)行控制模塊仿真效果對電梯運(yùn)行控制模塊的

28、源程序進(jìn)行編譯、運(yùn)行，沒有錯誤。建立波形圖文件，對各個輸入輸出端口進(jìn)行波形仿真和時序分析，如圖4-4和4-5。圖4-4 電梯運(yùn)行控制模塊波形時序仿真圖圖4-5 電梯運(yùn)行控制模塊波形時序仿真圖 從圖4-4可以看出初始狀態(tài)為第一層，當(dāng)inside給一個8層請求信號后，樓層位置從1漸變到8，穩(wěn)定后clear_up為1，再過一個時鐘脈沖后，door_light為1。從圖4-5可以看出，當(dāng)?shù)竭_(dá)第8層后，給一個第三層下降請求信號后，樓層信號從8漸變到3，相應(yīng)的clear_down為1，在經(jīng)過一個時鐘脈沖后，door_light為1。綜上可以看出，整個運(yùn)行模塊符合設(shè)計要求。4.5電梯整合后總體仿真效果對電梯

29、運(yùn)行控制模塊的源程序進(jìn)行編譯、運(yùn)行，沒有錯誤。建立波形圖文件，對各個輸入輸出端口進(jìn)行波形仿真和時序分析，如圖4-5和4-7：圖4-6 電梯綜合模塊波形時序仿真圖圖4-7 電梯綜合模塊波形時序仿真圖在4-6可以看出初始狀態(tài)為第一層，當(dāng)inside給一個6層請求信號后，樓層位置從1漸變到6，當(dāng)?shù)竭_(dá)第6層后，經(jīng)過8個時鐘脈沖后，door_light為1；從圖4-7可以看出，在六樓穩(wěn)定后給一個第3層下降請求信號，樓層信號從6漸變到3，相應(yīng)的經(jīng)過8個時鐘脈沖door_light為1，綜上可以看出，整個綜合模塊符合設(shè)計要求，設(shè)計正確。第5章 遠(yuǎn)程監(jiān)控功能設(shè)計5.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控方案選擇方案一：采用有線的遠(yuǎn)程監(jiān)

30、控模式，要不布置非常復(fù)雜并且綿長的電子線路，當(dāng)信號線收到干擾時，對電梯的運(yùn)行情況會長生干擾。并且其復(fù)雜的布線系統(tǒng)將會影響線路周圍環(huán)境的美觀。方案二：采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心，對電梯的運(yùn)行情況進(jìn)行實時檢測，這種無線方式的遠(yuǎn)程監(jiān)控沒有復(fù)雜的布線系統(tǒng)，通信距離在幾十米內(nèi)。上位機(jī)界面有VC+設(shè)計，硬件采用TI公司生產(chǎn)的CC2530型射頻單片機(jī)芯片，其采用的是載頻頻率為2.4G的棒狀天線，其程序在IAR EW8051環(huán)境下用C語言編寫?？偨Y(jié)時間過得很快，歷經(jīng)3月的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)落下帷幕，本次設(shè)計任務(wù)終于在一次又一次的徘徊掙扎中完成，其中經(jīng)過了最初的方案設(shè)定、方案對比、最終方案、資料搜集、查閱文獻(xiàn)

31、、代碼調(diào)試、功能仿真、論文撰寫以及論文修改等主要過程，可謂是每個過程都充滿著挑戰(zhàn)與艱辛。即使是一個結(jié)構(gòu)很簡單的功能電路，如果出現(xiàn)一個字符問題，表現(xiàn)出來的現(xiàn)象也是各種各樣的，檢查的過程也需要細(xì)心和經(jīng)驗，就比如說一開始在quartus II上調(diào)試代碼時由于出現(xiàn)了一個小小的語法問題，結(jié)果導(dǎo)致整個系統(tǒng)不運(yùn)作，所以非常失望沒有得到預(yù)期的現(xiàn)象，但是沒有灰心，通過一個一個模塊內(nèi)檢查，最終很快找到了異常的根源。通過這次畢業(yè)設(shè)計，在硬件上提高了我的動手能力和對相關(guān)集成模塊的使用能力，鞏固了我對以往學(xué)過的專業(yè)知識積累；在軟件方面，讓我了解并且使用的FPGA、Quartus II，使我掌握了其使用方法，提高了我的編

32、程能力。所以畢業(yè)設(shè)計是非常有必要的，是對專業(yè)學(xué)習(xí)的一個最終總結(jié)。 通過本次畢業(yè)設(shè)計，實現(xiàn)了基于FPGA技術(shù)的多層電梯控制系統(tǒng)，本設(shè)計采用Quartus II軟件作為開發(fā)平臺，采用VHDL硬件描述語言編寫系統(tǒng)各模塊，將系統(tǒng)分成了分頻器模塊、案件綜合處理模塊、電梯運(yùn)行控制模塊以及數(shù)碼管顯示模塊。在設(shè)計過程中，使我對FPGA原理、VHDL語言的理解又上升了一個新的臺階，在硬件上我也接觸到了FPGA芯片、數(shù)碼管等集成芯片，發(fā)現(xiàn)使用了這種集成芯片，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性是極為有利的。該系統(tǒng)性能十分優(yōu)越，但是也存在諸多可以改進(jìn)的地方，比如使用機(jī)械按鍵作為電梯的控制按鍵，雖然價格低廉、性能也十分穩(wěn)定，但是它的使用起

33、來十分不靈活，使得按動按鍵需要很大的力氣并且手指不舒服，而如果采用現(xiàn)在極為流行的電容觸摸按鍵模塊的話，卻能帶來更好的人機(jī)交互和用戶體驗。參考文獻(xiàn)1王子文 駱建華 電梯PLC控制策略及其程序設(shè)計 -起重運(yùn)輸機(jī)械2006(07)：36-522程俊,黎福海,代揚(yáng).基于VHDL語言的實用電梯控制器的設(shè)計J.現(xiàn)代電子技術(shù),2004,(1):20-21.3 李艷玲,朱音.基于MSI的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計J. 內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報,2008,37(4):526-529.4 賀敬凱,王瑞春,萬學(xué)元 基于FPGA的電梯控制器系統(tǒng)設(shè)計-深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報2006(02)：14-27

34、5張漢杰 現(xiàn)代電梯控制技術(shù) 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社20066陳兆芳 基于FPGA的電梯控制系統(tǒng) -福建電腦2010(02)：15-167 王秀英,鄭海英. PLC 技術(shù)在電梯運(yùn)行中的應(yīng)用J. 遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2008,28(2):88-90.8高迎慧，侯忠霞，楊成林?；贔PGA的自動升降電梯控制器設(shè)計J.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報，2007，25（2）：21539潘松,黃繼業(yè) EDA技術(shù)實用教程 北京：科學(xué)出版社,201010Kolar J.W.Status of the Techniques of the Three-Phase PWM Recti

35、fier Systems with low Effects on the MainsJ.Profeeional Education Tutouial workbook of IEEE Power Electronics Specialists Conference,2000,21(3):18-23致謝附錄 程序代碼電梯運(yùn)行控制模塊程序：Entity elevator_run IsPort( clk: In Std_Logic; rst: In Std_Logic; alarm: in Std_Logic; up_light: in Std_Logic_Vector(10 Downto 1);

36、down_light: in Std_Logic_Vector(10 Downto 1); inside_light: in Std_Logic_Vector(10Downto 1); position: out integer range 1 to 10; door_light: Out Std_Logic; clear_up: out Std_Logic; clear_down: out Std_Logic delay: In Std_Logic; advance: In Std_Logic; updown_light: Buffer Std_Logic_Vector(7 Downto 0

37、) ); End elevator_run;Architecture ten_floor of elevator_run is type lift_state is(stop_1,door_open,door_close,door_wait1,door_wait2,door_wait3,door_wait4,door_wait5,door_wait6,up,down,stop);signal my_lift:lift_state;signal pos:integer range 10 downto 0;signal updown_flag:Std_Logic;signal posreg:int

38、eger range 1 to 10;signal one:Std_Logic_Vector(10 Downto 1);Begin U1:Process(rst,clk) Begin If (rst='0' or alarm='0') Then my_lift<=stop_1; clear_up<='1' clear_down<='1' Else If(clk'event and clk='1') Then case my_lift is when stop_1 => door_lg

39、ht<='0' position<='1' my_lift<=door_wait1; clear_up<='0' clear_down<='0' updown_light<="00000010" when door_wait1 => -狀態(tài)為door_wait1 If advance='1' Then my_lift<=door_close; Elsif delay='1' Then my_lift<=door_wait1;

40、Else my_lift<=door_wait2; End If; clear_up<='0' clear_down<='0' when door_wait2 => -狀態(tài)為door_wait2 If advance='1' Then my_lift<=door_close; Elsif delay='1' Then my_lift<=door_wait1; Else my_lift<=door_wait3; End If; clear_up<='0' clear_d

41、own<='0' when door_wait3 => -狀態(tài)為door_wait3 If advance='1' Then my_lift<=door_close; Elsif delay='1' Then my_lift<=door_wait1; Else my_lift<=door_wait4; End If; clear_up<='0' clear_down<='0' when door_wait4 => -狀態(tài)為door_wait4 If advance=&

42、#39;1' Then my_lift<=door_close; Elsif delay='1' Then my_lift<=door_wait1; Else my_lift<=door_wait5; End If; clear_up<='0' clear_down<='0' when door_wait5 => -狀態(tài)為door_wait5 If advance='1' Then my_lift<=door_close; Elsif delay='1' Then

43、my_lift<=door_wait1; Else my_lift<=door_wait6; End If; clear_up<='0' clear_down<='0' when door_wait6 => -狀態(tài)為door_wait6 my_lift<=door_close; clear_up<='0' clear_down<='0' when door_close => -狀態(tài)為door_close door_light<='0' clear_up&l

44、t;='0' clear_down<='0' If posreg=10 Then If(inside_light="0000000000" and up_light="0000000000" and down_light="0000000000") Then my_lift<=door_close; updown_light<="00000010" Elsif(inside_light>"0000000000" or up_light>

45、;"0000000000" or down_light>"0000000000") Then my_lift<=down; updown_light<="01111010" updown_flag<='1' End If; If posreg=1 Then If(inside_light="0000000000" and up_light="0000000000" and down_light="0000000000") Then my

46、_lift<=door_close; updown_light<="00000010" Elsif(inside_light>"0000000000" or up_light>"0000000000" or down_light>"0000000000") Then my_lift<=up; updown_light<="01111100" updown_flag<='0' End If; Else If(inside_light=

47、"0000000000" and up_light="0000000000" and down_light="0000000000") Then my_lift<=door_close;-電梯停止，led顯示 updown_light<="00000010" Elsif inside_light>=（one+one） or up_light>=（one+one） or down_light>=（one+one） Then my_lift<=up; updown_light<

48、="01111100" updown_flag<='0' Elsif（inside_light+inside_light）<=one or (up_light+up_light)<=one or (down_light+down_light)<=one Then my_lift<=down; updown_light<="01111010" updown_flag<='1' Else my_lift<=door_close; End If; End If; when up =

49、> -狀態(tài)為up clear_up<='0' clear_down<='0' If posreg<10 and (inside_light(posreg)='1' or up_light(posreg)='1' or (inside_light="0000000000" and down_light(posreg)='1') Then my_lift<=stop; If （inside_light="0000000000" and up_ligh

50、t="0000000000" and down_light(posreg)='1') Then updown_flag<='1' End If; Elsif posreg=10 and (inside_light(posreg)='1' or down_light(posreg)='1') Then my_lift<=stop; Elsif posreg=10 and (down_light>"0000000000" or up_light>"0000000000") Then my_lift<=stop; Else my_lift<=up; updown_light<="01111100" updown_fl