采用VHDL语言来设计实用三层电梯控制器.docVIP

目 录 1 引言 1 2 EDA技术介绍 2 2.1 EDA概述 2 2.2 MAX+plus II软件简介 2 3 电梯控制器设计 3 3.1设计要求 3 3.2电梯运行规则 3 3.3电梯整体设计 3 3.4端口设计说明 4 3.5具体程序设计说明 5 3.5.1 库声明部分 5 3.5.2 实体部分 5 3.5.3 结构体部分 5 4 系统仿真 9 5 硬件测试 11 6 结论 12 参考文献 13 附录 14 1 引言 当今世界，部分地区人口高度密集，人和土地资源短缺的矛盾日益激化。这就注定了必须合理的利用土地去解决人与土地的矛盾。而兴建高层建筑是其中有效措施之一。因此能使人们快速便捷地到达目的楼层的电梯就应运而生了。 随着电子技术日薪月异的发展，集成电路从20 世纪60年代的小规模到中规模，再到大规模集成电路，伴随着它的高速发展，EDA技术、CPLD 技术也得到充分发展。电梯的使用越来越普遍，已从原来只在商业大厦、宾馆使用，过度到在办公室、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，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，现在已进入全微机化控制的时代。电梯的微机化控制主要有以下几种形式：PLC控制，单片机控制，单板机控制，单微机控制，多微机控制，人工智能控制[1]。随着EDA技术的快速发展，CPLD/FPGA[2]已广泛应用于电子设计与控制的各个方面。本设计就是使用一片CPLD/FPGA来实现对电梯的控制的。 三层电梯广泛应用在大型的货运之中。其使用便捷，货运周期短，效率高成本低，对货运事业具有相当的经济价值。 电梯作为高层建筑物的重要交通工具与人们的工作日益紧密FPGA/CPLD作为新一代工业控制器，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发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。 电梯控制器是控制电梯按顾客要求自动上下的装置。本文采用VHDL语言来设计实用三层电梯控制器，其代码具有良好的可读性和易理解性，源程序经A1tera公司的MAX+plus II软件仿真，目标器件选用CPLD器件。通过对三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。 2 EDA技术介绍 2.1 EDA概述 EDA技术是20世纪90年代初从计算机辅助设计（Computer Adied Design)、计算机辅助制造（Computer Adied Manufacture）、计算机辅助测试(Computer Adied Testing)和计算机辅助工程(Computer Adied Engineering)的概念发展而来的。随着超大规模集成电路（Very Large Scale Integration)规模和技术复杂度的急剧增长，一块芯片内集成门可达几十万甚至几百万门，并且还在迅速增长，电子系统人工设计已十分困难，必须依靠电子设计自动化技术。 EDA技术的基本特征和基本工具总的来说，现代EDA技术的基本特征是采用高级语言描述，具有系统级仿真和综合能力。它主要采用并行工程和“自顶向下”的设计方法，使开发者从一开始就要考虑到产品生成周期的诸多方面，包括质量、成本、开发时间及用户的需求等等，然后从系统设计入手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计，在方框图一级进行仿真、纠错、并用VHDL、Verilog-HDL、ABEL（EDA）2.2 MAX+plus II软件简介 MAX+plusⅡ是Altera公司提供的FPGA/CPLD开发集成环境，Altera是世界上最大可编程逻辑器件[4]的供应商之一。MAX+plusⅡ界面友好，使用便捷，被誉为业界最易用易学的EDA软件。在MAX+plusⅡ上可以完成设计输入、元件适配、时序仿真和功能仿真[5]、编程下载整个流程，它提供了一种与结构无关的设计环境，使设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编程[6]。 3 电梯控制器设计 3.1设计要求 EDA设计实现一个3层电梯的控制系统。系统要求如下: （1）电梯到达楼层时，能发出指示信号（数码管显示楼层号）； （2）能指示电梯的运行状态（上行或下行）； （3）电梯的门操作具有关门延时设置（当按下梯内关门按钮时立刻响应关门操作，否则延时固定时间后响应关门操作）； （4）正确响应各楼层的上行和下行请求（各楼层设置上行和下行选择按钮）。 3.2电梯运行规则 电梯运行规则：当电梯处在上升模式时，只响应比电梯所在位置高的上楼请求，由下向上逐个执行，直到最后一个上楼请求执行完毕。如果高层有下楼请求，直接升到