基于fpga全自动电梯控制器开题报告

1、HEFEI UNIVERSITY毕 业 设 计论文开题报告题目 基于FPGA全自动电梯控制器的设计 系别 电子信息与电气工程系 专业 电子信息工程 班 级 姓名 指导老师 完成时间 2021年4月2日 合肥学院电子信息与电气工程系毕业设计论文开题报告学生： 班级： 论文题目基于FPGA全自动电梯控制器的设计导师姓名可行性方案分析可行性方案分析见附页参考文献1高迎慧，侯忠霞，杨成林。基于FPGA的自动升降电梯控制器设计J.辽宁工程技术大学学报，2007，252：21532 李艳玲,朱音.基于MSI的电梯控制系统的设计J. 内蒙古师范大学学报,2021,37(4):526-529.3程俊,黎福海,

2、代扬.基于VHDL语言的实用电梯控制器的设计J.现代电子技术,2004,(1):20-21.4 王秀英,郑海英. PLC 技术在电梯运行中的应用J. 辽宁工业大学学报,2021,28(2):88-90.5张汉杰 现代电梯控制技术 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社20066王子文 骆建华 电梯PLC控制策略及其程序设计 -起重运输机械2006(07)：36-527 贺敬凯,王瑞春,万学元 基于FPGA的电梯控制器系统设计-深圳信息职业技术学院学报2006(02)：14-278陈兆芳 基于FPGA的电梯控制系统 -福建电脑2021(02)：1

3、5-169潘松,黄继业 EDA技术实用教程 北京：科学出版社,202110Kolar J.W.Status of the Techniques of the Three-Phase PWM Rectifier Systems with low Effects on the MainsJ.Profeeional Education Tutouial workbook of IEEE Power Electronics Specialists Conference,2000,21(3):18-231、开题小组及教研室意见 开题小组签名： 年 月 日 附页：一、研究背景目前电梯控制系统主要

4、有三种控制方式：继电器控制系统(早期安装的电梯多位继电器控制系统)、微机控制系统、FPGA控制系统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被淘汰。微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。而FPGA控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。目前国内七八十年代安装的许多电梯电气局部用继电器接触器控制系统，线路复杂，接线多，故障率高，维修保

5、养难，许多已处于闲置状态，其拽引系统多采用交流双速电机系统换速，效率低，调速性能指标较差，严重影响电梯运行质量。由于这些电梯交流调压调速系统，交流双速电机拖动系统性能及乘坐舒适感较差，交流调压调速系统属能耗型调速的机械局部无大问题，为节约资金，大局部老式电梯用户希望对电梯的电气控制系统进行改造，提高电梯的运行性能。因此对电梯控制技术进行研究，寻找适合我国老式电梯的改造方法具有十分重要的意义。 可编程器件的广泛使用，为数字系统的设计带来了极大的灵活性。FPGA作为新一代可编程逻辑器件，以其高可靠性和技术先进性，在电梯控制中得到广泛应用，从而使电梯由传统的继电器控制方式开展为计算机控制的一个重要方

6、向，成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。FPGA不仅具有可以满足电子系统小型化、低功耗、高可靠性、开发周期短、开发软件投入少等优点，而且可以通过软件编程对硬件的结构和工作方式进行重构式的硬件的设计，如同软件设计那样的方便快捷。因而FPGAField Programmable Gate Array正是集成芯片设计者所寻求的可重复编程的仿真器件。由于FPGA具有性能稳定、抗干扰能力强、设计配置灵活等特点，因此在电梯控制方面有着广泛的应用。硬件描述语言采用VHDL语言采用模块设计的方法，可以改善并行语句及其结构的可读性，提高系统的设计效率，并且VHDL语具有丰富的仿真语句和库函数，使系统的仿真能力

7、增强。Altera公司的Quartus II 设计软件是适合单芯片可编程系统的最全面的设计环境。综合以上考虑本设计就以FPGA作为工具对升降电梯的各种操作进行控制，利用Quartus软件和VHDL硬件描述语言对电梯控制器进行设计，最后利用实验室现有的EDA实验箱，将程序下载到实验箱进行验证。二、主要内容本设计以FPGA作为工具对升降电梯的各种操作进行控制，从而来改善电梯的舒适感和运行的可靠性，使电梯平安可靠的运行。根据电梯平安运行的一些主要控制要求，本设计的电梯控制器的设计具有比拟完善的功能。本设计有以下几点要求：1每层电梯的入口处设有上下请求开关，电梯内设有乘客到达层次的停站请求开关。2设有

8、电梯所处位置指示装置以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。4电梯到达有停站请求的楼层后，经过0.5s电梯门翻开，开门指示灯亮，开门5s后，电梯门关闭，关门指示灯灭，电梯继续运行，直至执行完请求信号后停在当前楼层。5能记忆电梯内外的所有请求信号，并按照运行规那么依次响应，每个请求信号保存至执行后消除。6电梯运行规那么：当电梯处于上升模式时，只响应比电梯所在位置高的上楼信号，由下至上依次执行，直到最后一个上楼请求执行完毕，如更高层有下楼请求时，那么直接升到有下降请求的最高楼接客，然后进入下降模式，但电梯处于下降模式时，那么与上升模式相反。7电梯初始状态为一层门关。8具有超载报警和

9、故障报警的功能。当超载时，发出报警信号，电梯门不能关闭。三、系统总体设计1设计思路为实现电梯控制的功能，完成设计要求，采用模块化设计，本设计预计分为四个模块：时钟分频模块，按键处理模块，电梯运行控制模块，数码管显示模块。电梯控制模块划分如下列图1所示：电 梯 控 制数码管显示电梯运行状态控制按键处理时钟分频图1：电梯控制器模块划分图2. 各局部功能概述1时钟频模块功能为把系统时钟分出两个不同频率的时钟，一个2HZ时钟供控制模块使用，另一个8HZ供其他模块使用。2按键处理模块的功能是把电梯外部和内部的按键信号处理，把处理好的按键信号送到电梯运行控制模块，根据外部按键信号转化为电梯运行控制模块的外

10、部请求信号，根据电梯内部按键信号转化为电梯控制模块的电梯前往信号，根据电梯所在楼层信号及时去除电梯外部与内部的按键信号。图2 系统组成电梯外请求电梯内请求按键处理楼层显示电梯显示分频楼层信号运行状态控制系统时钟3电梯运行控制模块的功能是在2HZ时钟的节拍下，根据按键处理模块输出的信号，控制电梯上升和下降，当电梯关门时输出相应的上升和下降去除信号，同时输出电梯当前所在楼层的数码管输出信号与电梯运行方向指示。4数码显示模块的功能是把楼层信号转化为数码显示。3. 系统组成整个系统最主要由运行状态控制，按键处理模块，显示模块组成，楼层显示通过运行状态来控制，而按键处理又外部按键电路来控制，运行状态由按

11、键处理模块和当前楼层信号联合控制。如图2所示。四、系统模块方案1.时钟分频模块：输入信号：CLK 输出信号：clk2 clk8实现方式：输入一个系统频率，通过fpga控制计数器计数，在根据需要输出以得到所需频率信号。2.按键处理模块：输入信号：clk reset fup9.1 fdn10.2 st10.1 position3.0 clearup cleardn 输出信号：fuplight10.1 fdnlight10.1 stlight10.1实现方式：根据外部按键信号转化为电梯运行控制模块的外部请求信号，根据电梯内部按键信号转化为电梯控制模块的电梯前往信号，根据电梯所在楼层信号及时去除电梯外

12、部与内部的按键信号3.电梯运行处理模块：输入信号：clk alarm reset fuplight10.1 fdnlight10.1 stlight10.1 yanshi tiqian 输出信号 ：position3.0 doorlight clearup cleardn udsig7.0实现方式：电梯运行控制主要通过状态机控制，而状态机控制主要分为两种：moore型有限状态机和mealy型有限状态机，根据需要这里选择moore型状态机来实现电梯状态控制。4.数码显示模块：输入信号：clk position3.0 输出信号posled15.0实现方式:通过FPGA将输入信号转化为数码管显示控制信号来控制数码管显示。五、关键问题1.电梯控制模块内部运行的逻辑要理顺，否那么无法顺利设计出程序2