基于FPGA芯片智能电梯控制系统设计.doc

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1、基于FPGA芯片的电梯自动控制系统学号：姓名：聂丽霞摘要：本论文是基于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，这也是此次论文研究的重要性；由于FPGA技术近些年来蓬勃发展，而且在很多领域已经应用的十分成熟，所以用FPGA可以实现对电梯精确、稳定、实时性控制，同时用于FPGA开发的芯片都是一些微处理器芯片，便于集成和智能化设计。关键词:FPGAVHDL电梯状态机一、电梯控制器的需求分析目前，电梯的设计、工艺不断提高，电梯的品种也逐渐增多，电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，

2、在操纵控制方面更是步步出新：手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等；多台电梯还出现了并联控制、智能群控；双层轿箱电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势，变速式自动人行道扶梯大大节省了行人的时间；不同外形的电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。电梯的结构分为：四大空间，八大系统；四大空间：机房部分、井道及地坑部分、轿厢部分、层站部分；八大系统：曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统；电梯的功能结构决定电梯的八大应用技术：⑴全数字识别乘客技术（所有乘客进入电梯前进行识别，其中

3、包括眼球识别、指纹识别）⑵数字智能型安全控制技术（通过乘客识别系统或者IC卡以及数码监控设备，拒绝外来人员进入）⑶第四代无机房电梯技术（主机必须与导轨和轿厢分离，完全没有共振共鸣，速度可以达到2.0M/S以上，最高可以使用在30层以上。）⑷双向安全保护技术（双向安全钳、双向限速器，在欧洲必须使用，中国正在被普遍使用）⑸快速安装技术（改变过去的电梯安装方法，能够快速组装）⑵节能技术（采用节能技术，使电梯更节约能源）　　⑶数字监控技术（完全采用计算机进行电梯监控与控制）⑷无线远程控制及报警装置（当电梯产生故障时，电梯可以通过无线装置给手机发送故

4、障信息，并通过手机发送信号对电梯进行简单控制。）本论文主要是控制电梯的运行模式和状态，对信号进行处理的模块，重点在对响应的信号进行处理，并将处理结果反馈给对应功能的控制端口，实现对电梯运行的全面控制。电梯方向优先控制方式控制系统方框图二、论文研究的主要内容本论文的电梯控制器所有的程序可以集成在一个FPGA开发芯片上面，不用在用其他功能的分立逻辑元件，达到集成度高、响应快、功耗低的特点。本论文是基于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，这也是次论文的研究重要性；电梯的层数为6层

5、，本次论文采用模块化设计，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。由于FPGA技术近些年来蓬勃发展，而且在很多领域已经应用的十分成熟，用FPGA可以实现对电梯精确、实时性控制，而且用于FPGA开发的芯片都是一些微处理器芯片，便于集成和智能化设计，而且大大缩短了开发周期。三、FPGA概述FPGA（FieldProgrammableGateArry）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

6、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（LogicCellArray）这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（ConfigurableLogicBlock）、输入输出模块IOB（InputOutputBlock）和内部连线（Interconnect）三个部分。四、FPGA硬件体系结构FPGA采用逻辑单元阵列（LCA，LogicCellArray）新概念，内部包括可配置逻辑模块（CLB，ConfigurableLogicBlock）、输入输出模块（IOB，InputOutputBloc

7、k）和内部互连资源（IR，InterconnectResources）三部分组成。⑴可配置逻辑块（CLB，ConfigurableLogicBlock）是FPGA的主要组成部分，主要是由逻辑函数发生器、触发器、数据选择器等电路组成。⑵输入输出模块（IOB，InputOutputBlock）提供了器件引脚和内部逻辑阵列之间的连接，主要是由输入触发器、输入缓冲器和输出触发、锁存器、输出缓冲器组成。⑶可编程互连资源（IR，InterconnectResources）可以将FPGA内部的CLB和CLB之间、CLB和IOB之间连接起来，构成各种具有复

8、杂功能的系统，IR主要由许多金属线段构成，这些金属线段带有可编程开关，通过自动布线实现各种电路的连接。五、电梯控制器的工作原理本次论文是实现6层电梯的运行控制，当在某一楼层按下上