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电梯控制器设计.pdf
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电梯控制器设计
《EDA 技术》课程设计报告
设计题目:
专业班级:
学生姓名:
学 号:
指导教师:
课程设计成绩:
完成日期:2015 年 12 月 20 日
电梯控制器设计
目录
引言.....................................................1
1. 提出问题...............................................2
2.设计任务及设计要求......................................2
2.1 设计任务............................................2
2.2 设计要求............................................3
3 设计总体思路............................................4
3.1 电梯运作流程........................................4
3.2 电梯运行控制流程图 .................................5
3.3 电梯控制器 .........................................6
3.4 数码管显示控件 .....................................7
4 各单元电路设计 .........................................7
4.1 DELED 模块..........................................7
4.2 电梯控制模块 .......................................8
5 总体电路设计............................................9
5.1 DELED 模块功能 .....................................9
5.2 总体电路.......................................... 10
5.3 试验箱仿真........................................ 11
6 设计调试体会与总结.................................... 13
参考文献 ............................................... 14
附录 ................................................... 15
电梯控制器设计
引言
随着社会的发展,电梯的使用越来越普遍,已经从原来只在商业大厦、宾馆使
用过度到在办公楼、居民楼等场所使用,并且对电梯功能的要求也不断提高 ,相
应地其控制方式也在不停地发生变化。对于电梯的控制,传统的方法是使用继电
器——接触器控制系统进行控制,随着技术的不断发展,微型计算机在电梯控制
上的应用日益广泛,现在已进入全微化控制的时代。
VHDL 主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口。除了含有许多具
有硬件特征的语句外,VHDL 的语言形式、描述风格以及语法是十分类似于一般
的计算机高级语言。VHDL 的程序结构特点是将一项工程设计,或称设计实体(可
以是一个元件,一个电路模块或一个系统)分成外部(或称可视部分,及端口 )
和内部(或称不可视部分),既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个
设计实体定义了外部界面后,一旦其内部开发完成后,其他的设计就可以直接调
用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是 VHDL 系统设计的基本点。
VHDL 具有功能强大的语言结构,可以用简洁明确的源代码来描述复杂的逻
辑控制。它具有多层次的设计描述功能,层层细化,最后可直接生成电路级描述。
VHDL 支持同步电路、异步电路和随机电路的设计,这是其他硬件描述语言所不
能比拟的。VHDL 还支持各种设计方法,既支持自底向上的设计,又支持自顶向
下的设计;既支持模块化设计,又支持层次化设计。电梯的微机化控制主要有以
下几种形式:1PLC 控制 2 单片机控制 3 单板机控制 4 单微机控制 5 多微机控制
6 人工智能控制。随着 EDA 技术的快速发展,VHDL 已广泛应用于电子设计与
控制的各个方面本文采用 VHDL 语言来设计实用六层电梯控制器,其代码具有
良好的可读性和易理解性,源程序经 A1tera 公司的 Quartus II 软件仿真,目标器
件选用 CPLD 器件。通过对六层电梯控制器的设计,可以发现本设计有一定的扩
展性,而且可以作为更多层电梯控制器实现的基础。
1
电梯控制器设计
1 提出问题
电梯作为垂直方向的交通工具,在高层建筑和公共场所已成为不可或缺的设
备。中国是全球最大的电梯市场,也具有最强的电梯生产能力,但由于缺乏自主
知识产权和核心技术,自主品牌占市场的份额很少。随着社会需求的变化,电梯
朝着节能、环保及智能化方向发展。EDA 技术打破了软件和硬件间的壁垒,是
计算机的软件技术与硬件实现、设计效率与产品能合二为一,它代表了电子技术
和应用技术的发展方向。VHDL 主要用于描述数字系统的接口,结构和功能,它
的语法简单易懂,移植性好。本设计采用 VHDL,源程序 Altera 公司的 Quartus II
软件仿真。运用有限状态机的设计方法,设计了两个进程相互配合,状态机进程
作为主要进程,信号灯控制进程作为辅助进程。在主进程中定义了9 个状态,分
别是“up”、“down”、“stopbutton”、“position”、“doorlight”、“udsig”、“stoplight”、
“fuplight”、“fdnlight”在电梯时钟的触发下,通过当前状态和信号灯信号判定
下一状态。信号灯控制进程中,信号灯存储按键请求情况,它的熄灭是由状态机
进程中传出的信号来控制。
2 设计任务及设计要求
2.1 设计任务
六层电梯控制器将实现的功能:
1.每层电梯入口处设有上下请求开关,电梯内设有顾客到达层次的停站请
求开关。
2.设有电梯入口处位置指示装置及电梯运行模式(上升或下降)指示装置。
3.电梯每秒升(降)一层楼。
4.电梯到达有停站请求的楼层,经过 1 秒电梯门打开,开门指示灯亮,开门
4 秒后,电梯门关闭(开门指示灯灭),电梯继续进行,直至执行完最后一个请求
信号后停留在当前层。
2
电梯控制器设计
5.能记忆电梯内外所有请求,并按照电梯运行规则按顺序响应,每个请求信
号保留至执行后消除。
6.电梯运行规则:当电梯处于上升模式时,只响应比电梯所在位置高的上楼
请求信号,由下而上逐个执行,直到最后一个上楼请求执行完毕;如果高层有下
楼请求,则直接升到由下楼请求的最高层,然后进入下降模式。当电梯处于下降
模式时则与上升模式相反。
7.电梯初始状态为一层开门状态。
2.2 设计要求
控制器的功能模块如图 2.1 所示,包括主控制器、楼层选择器、状态显示器、
译码器和楼层显示器。乘客在电梯中选择所要到达的楼层,通过主控制器的处理,
电梯开始运行,状态显示器显示电梯的运行状态,电梯所在楼层数通过译码器译
码从而在楼层显示器中显示。由于其他模块相对简单很多,所以主控制器是核心
部分。
状态显示
主控制器 译码器 楼层显示
楼层显示器
图 2.1 控制器模块示意图
3 设计总体思路
3.1 电梯运作流程
3
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