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基于FPGA的电梯控制系统设计

发布时间:2020-07-21 18:18:52 阅读: 来源:棉靴厂家

摘要:介绍了基于FPGA的四层电梯控制系统的设计。该系统采用Altera公司的CycloneⅡ系列FPGA芯片EP2C5T144作为主控制芯片,采用Verilog-HDL编程描述,实现对电梯的智能控制,经仿真验证,完成所要求功能。该设计采用模块化编程,升级可实现任意多层电梯系统,具有很强的适应性和实用性。关键词:电梯控制;FPGA;Verilog;控制模块0 引言 随着社会的发展,电梯的使用越来越普遍,对电梯功能的要求也不断提高,其相应控制方式也在不断发生变化。电梯的微机化控制主要有:PLC控制、单板机控制、单片机控制、单微机控制、多微机控制和人工智能控制等。随着专用集成电路ASIC设计技术和EDA技术的发展,可编程逻辑器件的广泛使用,为数字系统设计带来了革命性的变化,改变了传统的电路设计中使用的芯片多、电路复杂、出现问题不易查找、不易进行功能扩展的缺点。本设计使用FPGA器件作为主控制芯片,采用Verilog-HDL语言设计一个四楼层单个载客箱的电梯控制系统,设计采用模块化设计,便于修改和升级,可稍加改进,实现多层电梯控制。1 电梯控制系统总体设计1.1 设计任务及要求 设计一个四层电梯控制系统,要求如下: (1)各层电梯内部信号:各楼层请求按键、开关门请求按键,所在楼层显示,电梯运行状态显示。外部信号:上升下降请求按键,所在楼层显示,电梯运行状态显示。 (2)能够存储请求信号,电梯上升(下降)过程中,根据电梯的运行状态,首先按方向优先、循环次序响应各请求。 (3)到达请求楼层后,该层的指示灯亮,电梯门自动打开,开门指示灯亮。延时等待时间后,电梯门自动关闭(开门指示灯灭),电梯继续运行。电梯空闲时,停在0层。 (4)具有超载报警功能。1.2 电梯控制系统硬件结构 电梯控制系统硬件结构如图1所示。

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如图1所示,该系统主要由FPGA控制器、各输入信号模块、输出驱动模块组成。FPGA控制模块的输入信号有:电梯内外请求信号、楼层到达信号、重启超载报警等信号;其输出信号分别驱动显示电路、电梯开关门电路、电机驱动电路、以及其他如报警电路等。FPGA控制模块是本设计的核心。2 FPGA控制器的设计与实现 本设计的开发软件使用Altera公司的QuartusⅡ集成开发环境,采用自上而下的设计方法,模块设计与Verilog-HDL描述相结合的输入方式,便于程序的维护与升级。FPGA控制器整体设计如图2所示。

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