畢業(yè)設(shè)計(jì)基于pld的三層電梯的控制設(shè)計(jì)(已修改)

　

【正文】 基于PLD的三層電梯的控制設(shè)計(jì)【摘要】電梯作為現(xiàn)代化的產(chǎn)物在我們的生活之中已必不可少。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，我國(guó)電梯需求量越來(lái)越大。由此，一個(gè)更為龐大的電梯市場(chǎng)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)轟然形成。本設(shè)計(jì)是基于可編程邏輯器件（PLD）技術(shù)中的甚高速集成電路硬件描述語(yǔ)言（VHDL）語(yǔ)言所開(kāi)發(fā)的三層電梯控制程序。本程序具有VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)里最為常用的三個(gè)模塊：實(shí)體entity、結(jié)構(gòu)體architecture、進(jìn)程執(zhí)行單元process。通過(guò)程序調(diào)試及運(yùn)行仿真，結(jié)果表明，本程序可以完成：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。本設(shè)計(jì)對(duì)更高層的電梯控制設(shè)計(jì)具有一定的拓展性。【關(guān)鍵詞】：電梯控制，程序設(shè)計(jì)，PLD，VHDL ABSTRACTThe product as a modern elevator in our lives has been the sustained and rapid development of economic construction, China39。s increasing demand for a result, a much larger domestic elevator market has formed a bang. This design is based on Programmable Logic Devices （PLD）in a Very High speed of the integrated hardware Describe Language （VHDL） in developing the third floor of the lift of control procedures. this program has vhdl language designed for the best of three modules ： entity, architecture, process. Through the program run, debug and simulation results show that the application can finish：the floor, in the direction, the delay, the guard dog the police, and failure the police, etc. this design with higher the control of the design. 【KEY WORD】:lift control, programmer, PLD, VHDL 28 / 30目 錄引言 1一、設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)依據(jù) 1（一）EDA技術(shù)介紹 1（二）VHDL語(yǔ)言介紹 1（三）MAX+plusII軟件介紹 2二、方案論證 2（一）基于PLC技術(shù)的電梯控制設(shè)計(jì)方案 2（二）基于PLD技術(shù)的電梯控制設(shè)計(jì)方案 2（三）方案選擇 3三、程序設(shè)計(jì) 3（一）算法分析 3（二）程序設(shè)計(jì) 6四、程序調(diào)試 12五、程序仿真 14（一）波形輸入建立 14（二）電梯運(yùn)行情況仿真 16（三）電梯功能仿真 18總結(jié) 19附錄一 三層電梯控制的源程序 20附錄二 引腳鎖定情況 23參考文獻(xiàn) 24致謝 25引言我國(guó)部分地區(qū)人口高度密集，人和土地資源短缺的矛盾日趨激化，這就要求人們合理地利用土地去解決人與土地的矛盾。而興建高層建筑是其中的有效措施之一。因此，能使人們快速、便捷地到達(dá)目的樓層的電梯便應(yīng)運(yùn)而生了。其中，三層電梯廣泛應(yīng)用在大型的貨運(yùn)之中，其使用便捷，貨運(yùn)周期短，效率高，成本低，對(duì)貨運(yùn)事業(yè)具有相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)價(jià)值。在客運(yùn)上，三層電梯雖然涉及樓層不高，應(yīng)用范圍不大，但就特殊而言，可以為一些上下樓層不方便的人們提供相當(dāng)?shù)膸椭１驹O(shè)計(jì)希望通過(guò)在簡(jiǎn)單的三層電梯控制設(shè)計(jì)之中，如何解決升、降請(qǐng)求信號(hào)因電梯所處狀態(tài)而產(chǎn)生的沖突等問(wèn)題出發(fā)，由此及彼，對(duì)高層電梯控制的開(kāi)發(fā)作一個(gè)技術(shù)的鋪墊，為高層電梯設(shè)計(jì)者提供一個(gè)基礎(chǔ)。針對(duì)目前中小型電梯所能實(shí)現(xiàn)的功能，本控制設(shè)計(jì)擬實(shí)現(xiàn)以下功能：指示電梯運(yùn)行所在樓層指示電梯運(yùn)行方向關(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。一、設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)依據(jù)現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的核心是EDA技術(shù)。采用EDA技術(shù)開(kāi)發(fā)的三層電梯自動(dòng)控制與目前主流的利用可編程邏輯控制器(PLD)實(shí)現(xiàn)電梯控制緊密相連。硬件描述語(yǔ)言是EDA技術(shù)的重要組成部分，VHDL是作為電子設(shè)計(jì)主流硬件的描述語(yǔ)言。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。（一）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)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）和計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）的概念發(fā)展而來(lái)的。設(shè)計(jì)者可以利用HDL程序來(lái)描述所希望的電路系統(tǒng)，規(guī)定其結(jié)構(gòu)性和電路的行為方式然后利用EDA工具將此程序變成能控制場(chǎng)效應(yīng)可編程門(mén)陣列（FPGA）/復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）內(nèi)部結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)相應(yīng)邏輯功能的門(mén)級(jí)或更底層的結(jié)構(gòu)網(wǎng)表文件和下載文件。就FPGA/CPLD開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，比較常用和流行的HDL主要有ABELHDL和VHDL等。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)仿真的綜合能力。在現(xiàn)代高新電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，微電子技術(shù)和現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)是相互促進(jìn)、相互推動(dòng)又相互制約的兩個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)。前者代表了物理層在廣度和深度上硬件電路實(shí)現(xiàn)的發(fā)展，后者則反映了現(xiàn)代先進(jìn)的電子理論、電子技術(shù)、仿真技術(shù)、設(shè)計(jì)工藝和設(shè)計(jì)技術(shù)與最新的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)有機(jī)的融合和升華。因此，嚴(yán)格地說(shuō)，EDA技術(shù)應(yīng)該是這二者的結(jié)合，是這兩個(gè)技術(shù)領(lǐng)域共同孕育的奇葩。（二）VHDL語(yǔ)言介紹VHDL主要用于描述數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，行為，功能和接口。除了含有許多具有硬件特征的語(yǔ)句外，VHDL的語(yǔ)言形式和描述風(fēng)格與句法是十分類(lèi)似于一般的計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言。VHDL語(yǔ)言能夠成為標(biāo)準(zhǔn)化的硬件描述語(yǔ)言并獲得廣泛應(yīng)用,就在于它有以下優(yōu)點(diǎn)：,設(shè)計(jì)方式多樣。 。 。 。 由于VHDL語(yǔ)言是一種描述、模擬、綜合、優(yōu)化和布線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語(yǔ)言,因此它可以使設(shè)計(jì)成果在設(shè)計(jì)人員之間方便地進(jìn)行交流和共享,從而減小硬件電路設(shè)計(jì)的工作量,縮短開(kāi)發(fā)周期。（三） MAX+plusII軟件介紹MAX+plusII是Altera公司提供的FPGA/CPLD開(kāi)發(fā)集成環(huán)境，其界面友好，使用便捷，被譽(yù)為業(yè)界最易用易學(xué)的EDA軟件。它提供了一種與結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)的設(shè)計(jì)環(huán)境，使設(shè)計(jì)者能方便地進(jìn)行設(shè)計(jì)輸入、快速處理和器件編程。在MAX+plusII平臺(tái)上進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程一般要經(jīng)過(guò)四個(gè)階段：設(shè)計(jì)輸入、項(xiàng)目編譯、項(xiàng)目校驗(yàn)和器件編程。首先根據(jù)系統(tǒng)的性能指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行功能劃分和模塊劃分。對(duì)各子模塊分別進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)、編譯、仿真與驗(yàn)證。當(dāng)不滿(mǎn)足要求時(shí)，重新返回設(shè)計(jì)輸入階段，修改設(shè)計(jì)輸入。之后將優(yōu)化結(jié)果下載到所選可擦寫(xiě)可編程邏輯器件（EPLD）芯片中，進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真。最后則是測(cè)試芯片在系統(tǒng)中的實(shí)際運(yùn)行性能。二、方案論證（一）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)。它采用一種可編程的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來(lái)控制各種類(lèi)型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)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。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程控制器更多地具有了計(jì)算機(jī)的功能，不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，還具有了數(shù)據(jù)處理、通信、網(wǎng)絡(luò)等功能。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。PLC的特點(diǎn)可綜述如下：，使用方便，重量輕，組合靈活 （二）基于PLD技術(shù)的電梯控制設(shè)計(jì)方案隨著電子技術(shù)的發(fā)展，PLD技術(shù)在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，在電梯控制電路上采用PLD技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，越來(lái)越受到人們的重視。PLD技術(shù)開(kāi)發(fā)手段多樣，其中應(yīng)用最為廣泛的就是通過(guò)程序?qū)τ布M(jìn)行開(kāi)發(fā)，而其中又?jǐn)?shù)VHDL語(yǔ)言最受設(shè)計(jì)者的歡迎。PLD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PLD軟件來(lái)完成對(duì)系統(tǒng)硬件功能的實(shí)現(xiàn)。近幾年來(lái)，硬件描述語(yǔ)言等設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)格式的逐步標(biāo)準(zhǔn)化，不同設(shè)計(jì)風(fēng)格和應(yīng)用的要求導(dǎo)致各具特色的PLD工具被集成在同一個(gè)工作站上，從而使PLD框架日趨標(biāo)準(zhǔn)化。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。其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。VHDL語(yǔ)言的設(shè)計(jì)單元包括實(shí)體（entity）、結(jié)構(gòu)體(architecture)、程序包（package）以及配置（configration）。 VHDL設(shè)計(jì)流程圖（三）方案選擇對(duì)于符合市場(chǎng)需求的大規(guī)模系統(tǒng)，需要有多人，甚至多個(gè)開(kāi)發(fā)組共同并行工作才能實(shí)現(xiàn)。用PLD技術(shù)完成一個(gè)確定的設(shè)計(jì)，可以利用相應(yīng)的工具平臺(tái)進(jìn)行邏輯綜合和優(yōu)化，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。同時(shí)，基于PLD技術(shù)的VHDL語(yǔ)言對(duì)設(shè)計(jì)的描述具有相對(duì)獨(dú)立性，這為電子設(shè)計(jì)的入門(mén)者提供了便捷的幫助。就上述比較而言，本設(shè)計(jì)采用PLD方案更恰當(dāng)。三、程序設(shè)計(jì)（一）算法分析（1）請(qǐng)求信號(hào)分析本設(shè)計(jì)把電梯的請(qǐng)求信號(hào)分為上升請(qǐng)求和下降請(qǐng)求，電梯接收到請(qǐng)求信號(hào)后，都必須進(jìn)行預(yù)操作。當(dāng)電梯所在樓層低于發(fā)出梯外請(qǐng)求的樓層或者低于梯內(nèi)請(qǐng)求所要到達(dá)的目的樓層時(shí)，電梯必須在下一操作中作出上升運(yùn)行，這時(shí)的請(qǐng)求信號(hào)就是上升請(qǐng)求信號(hào)。反之，則是下降請(qǐng)求信號(hào)。（2）電梯處于各樓層時(shí)的運(yùn)行說(shuō)明處于一樓時(shí)，不管是梯內(nèi)梯外，電梯只接收上升的請(qǐng)求信號(hào)。此時(shí)，電梯就進(jìn)入預(yù)上升狀態(tài)。如果電梯沒(méi)有接收到請(qǐng)求信號(hào)，電梯則在一樓待機(jī)。