FPGA的多层电梯及远程监控设计毕业论文
目录
一 、引言 1
（一）选题的背景 1
（二） 设计任务 1
二、 设计原理与思路 1
（一）电梯控制系统的功能 1
（二）电梯控制方案 2
（三）电梯的模块划分 2
三、 电梯程序设计 4
（一） 系统的时钟分频 4
（二） 按键设置 5
（三） 电梯的运行控制 5
（四） 数码管的显示 6
四、各个部分在Quartus上运行与仿真 8
（一） 时钟的分频仿真 8
（二）按键的处理仿真 8
（三） 数码管显示仿真 8
（四）电梯运行控制 9
（五）电梯整合后仿真 10
五、远程监控设计 11
总结 12
参考文献 13
致谢 14
附录 程序代码 14
一 、引言
（一）选题的背景
现代的建筑物越来越高了，所以在人们的生活中,电梯已经是一些高楼大厦中不可缺少的垂直运输工具了，它也变成了城市物质文化的一种标志。同时，电梯的利用规模也是愈来愈广了，此刻不单单存在于原已有的高楼大厦，通俗的室第等公开场合也同样在利用电梯，乃至，有的私家家庭也起头安置利用电梯了，是以，电梯的功效也逐步跟着需求量的增添而不竭获得改良和进步，它的节制体例已变得自动化，多样化。
对于控制电梯，现在有很多方法，一些欧美的国家，很多在电梯控制上主要是用的是32位的计算机控制系统。对电梯反馈系统，电梯位置的取得除可以选择扭转编码器外，还可以选择绝对值编码器，此刻有良多商家都在利用这类方式，经由过程间隔来控制曳引机电的原则来进行控制 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
，实现了电梯的平层手艺 ，使电梯能到达不错的运行状况。
当代，我国生产的电梯，不仅在数量上有了很大的提高，而且也大大的提高了质量。但是考虑到经济效益，我们国家对电梯控制，主要的都是使用微机或者是可编程逻辑来控制对变频器的控制方法，以进行对进行多段速度的控制。与电梯传动系统比较来看，在改造新旧电梯的方面，绝大多数都使用了交流变压变频(VVVF)来对电梯进行调速。在采集电梯井道内信号时，增量编码器计数是我国电梯绝大多数都在使用的一种方法，电梯轿厢的位置是靠他和光电开关或者双稳态磁开关一起来分别的。
因为电梯交换调压调速技术的不竭走向成熟，良多企业已经有了本身的产物。用FPGA替代以前的控制系统对单梯进行控制，达到的效果是非常好的。有良多厂家本身研制了电梯内告急供电防火的节制、电梯功效的自我检测和语音手艺等新功效。
（二） 设计任务
由于可编程逻辑电路和EDA技术的发展，逻辑电路设和嵌入式系统设计这方面上，以FPGA作为核心的可编程逻辑已慢慢的代替了老旧的器件；电梯内所有的控制程序都可在FPGA芯片上，这样可以达到高集成度和功耗低等的特点。
本计划是基于FPGA，是电梯计划的主要内容，电梯共为10层，此次利用模块化计划：时钟的分频、按键的处置、电梯的运行控制、数码的显示。
二、 设计原理与思路
（一）电梯控制系统的功能
本次以FPGA作为焦点来对电梯起落的各类操纵行动进行控制，从而转变电梯的舒适感和靠得住机能，使电梯能平安的行驶。
按照电梯运行平安的一些要求来控制10层电梯所要用的功能：
(1)电梯内有整个楼层的按钮，外部还要设置装备起落的按钮。
(2)电梯包含所有的指示装置，内外部还要有电梯的状态显示。
(3)电梯到了指示的楼层时，门将会打开，若还有其他的一些请求指示，电门将会关掉，这个不会干扰电梯的正常运行，直到所有的请求都完成。
(4)记住电梯所有的请求信息，并能遵照电梯应有的法则运行逐一相应，并且外部和内部的请求信号能在电梯接收后自动清除。
(5)电梯主要的一些行驶步骤：当电梯向上行驶的时候，电梯只响应比电梯高的楼层的请求信号；当高楼层的电梯向下行驶的时候，电梯会直接升到高楼层的所在位置，有楼层请求下降时，电梯会自动转换成下降的模式。电梯上下行的运行规则是一样的。
(6)电梯的初试状况：一楼的电梯门开着。
（二）电梯控制方案
方案为三种：1、优先响应内部2、每到一层都停的方案3、优先控制方向。
1.优先响应内部
内部请求优先响应控制的工作方式，首先是将电梯的内部人员送到指定的楼层，再返回载客。一般高楼大厦的通用电梯，必需对绝大多数人负责，必须考虑电梯的一些其他请求，保证电梯的适应性,在优先控制内部请求方法中，当电梯外和电梯内的请求发生在同一时间，外面请求可能长期被忽视，所以他不适合公共电梯方案。
2.每到一层都停的方案
工作方法：就是电梯每一层都会停。这种工作方式可以满足所有人的请求。但这种方式会使电梯的运行效率下降，有的楼层是没有请求的，电梯也会停下，这样子会使其他楼层有需要的人浪费时间去等，电梯在完成这个动作时也会浪费许多电，不利于环保。
3.优先控制方向
方向优先控制，当电梯行驶到某一楼时会优先考虑，看看这个楼层有没有请求信号：如果存在就会停止，否则就继续地向前行驶。停下后再启动时的步骤：
1)．检查上面的有没有请求，如果有电梯就会运行，没有电梯就会停止
2)．检测下面的有没有请求，如果有电梯就会行驶，没有电梯就会保持停止。
方向优先控制的效率比单层停靠等控制方式的效率要好。在方向控制优先的情况下，电梯不工作时，可以节约电能。
综上，经过相互比较，我们可以看出--方向优先方案的优点，所以本次采用方向优先这个方案来进行设计。
（三）电梯的模块划分
为了能够实现电梯的功能，这次采用模块组合的方式，分为四个模块依次设计：
时钟分频，按钮处置，电梯运行控制，数码管表现。电梯控制如图1所示。
每个部分的功能：
（1）时钟分频是把系统时钟分成两个不同的频率时钟，一个是1HZ供控制部分用，另一个是1KHZ供其他模块使用。
（2）按钮处理就是把弄好的信号送到电梯控制端中，根据具体的信号改变来控制外部请求消息，使电梯达到正常运行水平，根据内部信号的变换，将会控制电梯的前进，按照电梯的楼层信号迅速的清掉电梯外内的按信号。
（3）在1Hz的电梯运行控制时，对电梯的信号输出的基础上，控制电梯的动作，当电梯关门时会输出清除上升和下降的消息，也会输出电梯所在的楼层与电梯运行方向的信号指示。
（4）数码显现是把电梯当前的楼层转变成数码来表现的方法。
图1 电梯控制划分图
整个的运行系统主要是由运行控制，按键信号的处理和状态显示组成的，还有楼层的显示是通过控制运行状态来实现的的，外部按键电路主要是来控制按键处理的，运行的状态是通过按键处理和当前所在楼层信号一起控制的。如图2所示。
附录 程序代码
电梯运行控制模块程序：
电梯I/O口的分配：
一 、引言 1
（一）选题的背景 1
（二） 设计任务 1
二、 设计原理与思路 1
（一）电梯控制系统的功能 1
（二）电梯控制方案 2
（三）电梯的模块划分 2
三、 电梯程序设计 4
（一） 系统的时钟分频 4
（二） 按键设置 5
（三） 电梯的运行控制 5
（四） 数码管的显示 6
四、各个部分在Quartus上运行与仿真 8
（一） 时钟的分频仿真 8
（二）按键的处理仿真 8
（三） 数码管显示仿真 8
（四）电梯运行控制 9
（五）电梯整合后仿真 10
五、远程监控设计 11
总结 12
参考文献 13
致谢 14
附录 程序代码 14
一 、引言
（一）选题的背景
现代的建筑物越来越高了，所以在人们的生活中,电梯已经是一些高楼大厦中不可缺少的垂直运输工具了，它也变成了城市物质文化的一种标志。同时，电梯的利用规模也是愈来愈广了，此刻不单单存在于原已有的高楼大厦，通俗的室第等公开场合也同样在利用电梯，乃至，有的私家家庭也起头安置利用电梯了，是以，电梯的功效也逐步跟着需求量的增添而不竭获得改良和进步，它的节制体例已变得自动化，多样化。
对于控制电梯，现在有很多方法，一些欧美的国家，很多在电梯控制上主要是用的是32位的计算机控制系统。对电梯反馈系统，电梯位置的取得除可以选择扭转编码器外，还可以选择绝对值编码器，此刻有良多商家都在利用这类方式，经由过程间隔来控制曳引机电的原则来进行控制 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
，实现了电梯的平层手艺 ，使电梯能到达不错的运行状况。
当代，我国生产的电梯，不仅在数量上有了很大的提高，而且也大大的提高了质量。但是考虑到经济效益，我们国家对电梯控制，主要的都是使用微机或者是可编程逻辑来控制对变频器的控制方法，以进行对进行多段速度的控制。与电梯传动系统比较来看，在改造新旧电梯的方面，绝大多数都使用了交流变压变频(VVVF)来对电梯进行调速。在采集电梯井道内信号时，增量编码器计数是我国电梯绝大多数都在使用的一种方法，电梯轿厢的位置是靠他和光电开关或者双稳态磁开关一起来分别的。
因为电梯交换调压调速技术的不竭走向成熟，良多企业已经有了本身的产物。用FPGA替代以前的控制系统对单梯进行控制，达到的效果是非常好的。有良多厂家本身研制了电梯内告急供电防火的节制、电梯功效的自我检测和语音手艺等新功效。
（二） 设计任务
由于可编程逻辑电路和EDA技术的发展，逻辑电路设和嵌入式系统设计这方面上，以FPGA作为核心的可编程逻辑已慢慢的代替了老旧的器件；电梯内所有的控制程序都可在FPGA芯片上，这样可以达到高集成度和功耗低等的特点。
本计划是基于FPGA，是电梯计划的主要内容，电梯共为10层，此次利用模块化计划：时钟的分频、按键的处置、电梯的运行控制、数码的显示。
二、 设计原理与思路
（一）电梯控制系统的功能
本次以FPGA作为焦点来对电梯起落的各类操纵行动进行控制，从而转变电梯的舒适感和靠得住机能，使电梯能平安的行驶。
按照电梯运行平安的一些要求来控制10层电梯所要用的功能：
(1)电梯内有整个楼层的按钮，外部还要设置装备起落的按钮。
(2)电梯包含所有的指示装置，内外部还要有电梯的状态显示。
(3)电梯到了指示的楼层时，门将会打开，若还有其他的一些请求指示，电门将会关掉，这个不会干扰电梯的正常运行，直到所有的请求都完成。
(4)记住电梯所有的请求信息，并能遵照电梯应有的法则运行逐一相应，并且外部和内部的请求信号能在电梯接收后自动清除。
(5)电梯主要的一些行驶步骤：当电梯向上行驶的时候，电梯只响应比电梯高的楼层的请求信号；当高楼层的电梯向下行驶的时候，电梯会直接升到高楼层的所在位置，有楼层请求下降时，电梯会自动转换成下降的模式。电梯上下行的运行规则是一样的。
(6)电梯的初试状况：一楼的电梯门开着。
（二）电梯控制方案
方案为三种：1、优先响应内部2、每到一层都停的方案3、优先控制方向。
1.优先响应内部
内部请求优先响应控制的工作方式，首先是将电梯的内部人员送到指定的楼层，再返回载客。一般高楼大厦的通用电梯，必需对绝大多数人负责，必须考虑电梯的一些其他请求，保证电梯的适应性,在优先控制内部请求方法中，当电梯外和电梯内的请求发生在同一时间，外面请求可能长期被忽视，所以他不适合公共电梯方案。
2.每到一层都停的方案
工作方法：就是电梯每一层都会停。这种工作方式可以满足所有人的请求。但这种方式会使电梯的运行效率下降，有的楼层是没有请求的，电梯也会停下，这样子会使其他楼层有需要的人浪费时间去等，电梯在完成这个动作时也会浪费许多电，不利于环保。
3.优先控制方向
方向优先控制，当电梯行驶到某一楼时会优先考虑，看看这个楼层有没有请求信号：如果存在就会停止，否则就继续地向前行驶。停下后再启动时的步骤：
1)．检查上面的有没有请求，如果有电梯就会运行，没有电梯就会停止
2)．检测下面的有没有请求，如果有电梯就会行驶，没有电梯就会保持停止。
方向优先控制的效率比单层停靠等控制方式的效率要好。在方向控制优先的情况下，电梯不工作时，可以节约电能。
综上，经过相互比较，我们可以看出--方向优先方案的优点，所以本次采用方向优先这个方案来进行设计。
（三）电梯的模块划分
为了能够实现电梯的功能，这次采用模块组合的方式，分为四个模块依次设计：
时钟分频，按钮处置，电梯运行控制，数码管表现。电梯控制如图1所示。
每个部分的功能：
（1）时钟分频是把系统时钟分成两个不同的频率时钟，一个是1HZ供控制部分用，另一个是1KHZ供其他模块使用。
（2）按钮处理就是把弄好的信号送到电梯控制端中，根据具体的信号改变来控制外部请求消息，使电梯达到正常运行水平，根据内部信号的变换，将会控制电梯的前进，按照电梯的楼层信号迅速的清掉电梯外内的按信号。
（3）在1Hz的电梯运行控制时，对电梯的信号输出的基础上，控制电梯的动作，当电梯关门时会输出清除上升和下降的消息，也会输出电梯所在的楼层与电梯运行方向的信号指示。
（4）数码显现是把电梯当前的楼层转变成数码来表现的方法。
图1 电梯控制划分图
整个的运行系统主要是由运行控制，按键信号的处理和状态显示组成的，还有楼层的显示是通过控制运行状态来实现的的，外部按键电路主要是来控制按键处理的，运行的状态是通过按键处理和当前所在楼层信号一起控制的。如图2所示。
附录 程序代码
电梯运行控制模块程序：
电梯I/O口的分配：
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