毕业设计论文-基于FPGA的电梯控制器的研究.docVIP

分类号 密级 U D C 编号 本科毕业论文(设计) 题目 基于FPGA的电梯控制器的学位论文原创性声明 基于的电梯控制器的文献综述 1概述 随着大规模集成电路和计算机技术的不断发展，可编程逻辑技术已经发展成一门关键的学科技术，在逻辑电路设计和嵌入式系统设计方面，FPGA/CPLD技术在工业中已经得到广泛应用；目前，在硬件实现方面主要有Altera公司推出的MAX系列、XIlinx公司推出的XC系列的芯片，在软件编程方面主要运用VHDL/Verilog HDL硬件描述语言进行相关设计，主要的开发平台有Max+PlusⅡ、QuartusⅡ等。 FPGA（Field Programmable Gate Arry）即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点；FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输入输出模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。 本次论文是基于FPGA的电梯控制器的研究，是电梯控制的核心技术，通过电梯控制器可以对电梯运行模式和状态进行全面的控制，电梯的层数为6层，本次论文采用模块化设计方法，主要分为四大模块：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。 2设计原理与思路 本次论文是实现6层电梯的运行控制，当在某一楼层按下上升或者下降请求按钮时，控制器响应该请求并控制电梯前往该楼层，当到达该楼层时电梯开门，当进入电梯后，电梯关门，此时按下要到达的楼层按钮，控制器响应该请求并控制电梯前往该楼层，当到达前往楼层后，电梯开门，走出电梯，然后关门......，就这样往复的实现电梯的控制功能。 电梯运行时遵循如下规则：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，如有更高层有下楼请求时，则直接升到有下降请求的最高楼，然后进入下降模式，电梯处于下降模式时，则与上升相反。 电梯的输入信号主要包括外部输入信号和内部输入信号；对于电梯外部输入信号：每一层电梯门外都有上升请求和下降请求按钮，其中一楼电梯门外只有上升请求按钮，六楼电梯门外只有下降请求按钮。对于电梯内部输入信号主要有：6个前往楼层的按钮、提前关门按钮、延时关门按钮、电梯异常按钮。 电梯输出信号也主要包括外部输出信号和内部输出信号；对于电梯外部输出信号包括上升请求按钮和下降按钮指示信号、电梯当前所在楼层指示信号、电梯运行方向指示信号。电梯内部输出信号包括6个前往楼层按钮指示信号、超重等警告指示信号、电梯当前所在楼层指示信号、电梯运行方面指示信号。 3 硬件设计 本次论文主要是通过Altera公司生产的CycloneⅡ这一款芯片进行功能的实现，CycloneII器件采用TSMC90nm低K绝缘材料工艺技术，这种技术结合Altera低成本的设计方式，使之能够在更低的成本下制造出更大容量的器件。这种新的器件比第一代Cyclone产品具有两倍多的I/O引脚，且对可编程逻辑的存储块和其它特性进行了最优的组合，具有许多新的增强特性。 CycloneII器件包含了许多新的特性，如嵌入存储器、嵌入乘法器、PLL和低成本的封装，这些都为诸如视频显示、数字电视(DTV)、机顶盒(STB)、DVD播放器、DSL调制解调器、家用网关和中低端路由器等批量应用进行了优化。 在EDA设计的开发板上面，支持SOPC片上可编程，在CycloneII芯片旁边外围有按键模块、液晶显示模块、LED指示灯等，通过QuartusⅡ平台将硬件描述语言下载至该芯片中，然后进行程序的调试、运行并进行功能的实现。 4 软件设计 Altera的FPGA设计主要采用两种标准语言：VHDL/Verilog HDL。其中Verilog HDL出现早，运用广泛，而且比较简单，在NIOS项目里运用较多；而VHDL语言功能强大，语句相对要复杂一些，所以对于现在一些复杂的可编程项目多采用VHDL语言编写。 VHDL（Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）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