基于eda技术的电梯控制系统设计_毕业设计论文(编辑修改稿)

基于eda技术的电梯控制系统设计_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

梯按照顾客要求自动上下的装置 [4]。 四层电梯控制器的功能如下： (1) 每层电梯入口处设上下请求开关，电梯内设顾客到 达层次的停站请求开关。 (2) 设有电梯入口处位置指示装置及电梯运行模式 (上升或下降 )指示装置。 (3) 电梯每秒上升 (下降 )一层楼。 (4) 电梯到达有停站请求的楼层，经过 1 秒电梯门打开，开门指示灯亮，开门 4 秒后，电梯门关闭 (开门指示灯灭 )，电梯继续进行，直至执行完最后一个请求信号停留在当前层。 (5) 能记忆电梯内外所有请求，并按照电梯运行规则按顺序响应，每个请求信号保留至执行后消除。 (6) 电梯运行规则 — 当电梯处于上升模式时，只响应比电梯所在位置的上楼请求信号，由下而上逐个执行，直到最后一个上楼请求 执行完毕；如果高层有下楼请求，则直接升到由下楼请求的最高楼层，然后进入下降模式。 当电梯处于下降模式则与上升模式相反。 (7) 电梯初始状态为一层开门状态。 采用状态机来实现电梯控制器，思路比较清晰，通过一个统一的 1 秒为周期的时钟来触发状态机。 根据电梯的实际工作情况，可以把状态机设置 10 个状态，分别是“电梯停留在 1 层”、“开门”、“关门”、“开门等待第 1 秒”、“开门等待第二秒”、“开门等待第三秒”、“开门等待第四秒”、“上升”、“下降”和“停止”状态。 各个状态之间的转换条件可由上面的设计要求所决定。 黄山学院本科生毕业论文 9 四层电梯控制器的设计思路 电梯控制器流程 图 21 总流程图 当外部按键设备接受到上升、下降和停止请求时，由请求信号寄存器存储。 数据选择器对按键请求进行选择，并将选择的结果发送到状态寄存器中。 主控制器中的软件执行器响应按键请求并发送控制请求给外部硬件，要求其执行按键请求。 主控制器对当前电梯状态判断，显示当前所在楼层并 清平层信号。 当外部键发出上升或下降请求时，响应外部请求并显示上升或下降。 到达请求楼层后消该层信号之后主控制器判断有无同相选层信 号如果有则消除同相选层信号，之后扫描电梯位置判断目的层是否到达进行上行控制后下行控制。 其过程如下图 22 所示。 外部按键设备 状态寄存器 请求信号寄存器 内部软件执行器构 外部硬件执行器构 黄山学院本科生毕业论文 10 Y Y N 图 22 电梯运行流程图 Y 停车 初始化 清平层信号 停车 消同向选 层信号 消该层信号 显示 上下行判断 扫描电梯位置 有无平层信号 目的层到否 下行控制 上行控制 返回 上 /下运行 等待请求 目的层到否 有无同向选层信号 有无同相选层信号 N N 黄山学院本科生毕业论文 11 图 23 和图 24 表示当分别接收到上升 请求 和下降请求时主控制器对外部的响 应过程。 本论文设计的电梯控制系统的流程图主要有：总流程图 [5]，电梯运行流程图，上升模式流程图，下降模式流程图和停车门控制流程图，其中总流程图指出了整个电梯系统各个部分的联系，但是本设计的主要部分为电梯的控制系统，所以对这一部分不做过多介绍；电梯的运行流程图则明确的指出了控制系统根据电梯当前状态和外部请求信号做出相应的控制，例如：当电梯在二层楼的时候，接收到第四层楼的下降请求和第三层楼的上升请求，则电梯会先响应第三层楼的请求，当到达第三层楼后，在消除这一信号，接着响应第四层楼的请求；而电梯的上升和下降模式 流程图则更加具体的指出了电梯在什么情况下上升，在什么情况下下降，上升过程中和下降过程中的一些具体情况；门制系统也是很重要的一部分，它形象的表达了电梯在到达所指定的楼层后所做出的反应及其所等待时间。 总之，这五个流程图将电梯控制系统具体化，有利于后面的设计。 电梯控制器的功能 N Y N Y N N Y Y N 初始化 一层开门等待 下降模式 上升请求 到最高层 一层开门等待 Y 上升 N 下降请求请求 到最低层请求 到目的层请求 扫描当前层 下降 停车 上升模式 图 23 上升模式流 程图 图 24 下降模式流 程图 Y 到目的层请求 黄山学院本科生毕业论文 12 (1) 主控制器的功能 (a) 完成 4 个楼层多用户的载客服务控制。 (b) 电梯运行时显示电梯的运行方向和所在的楼层。 (c) 当电梯到达选择的楼层时，电梯自动开门。 (d) 具有提前关电梯门和延时关电梯门 的功能。 (e) 响应分控制器的有效请求，如果到达有请求的楼层，电梯自动开门。 (2) 分控制器的功能 是 显示电梯的运行状态和所在的楼层 ，和 显示乘客的上升和下降请求。 (3) 分控制器的有效请求原则 ： ( a) 电梯处于等待状态时，上升和下降请求都响应。 (b) 电梯处于上升状态时，有上升请求的分 控制器所在楼层数大于电梯 所 在 的楼层数。 (c) 电梯处于下降状态时，有下降请求的分控制器所在楼层数小于电梯所在的楼层数。 电梯系统的设计 控制器的功能模块如图 26 所示，包括主控制器、分控制器、楼层选择器、状态显示器、译码器和楼层显示器。 乘客在电梯中选择所要到达的楼层，通过主控制器的处理，电梯开始运行，状态显示器显示电梯的运行状态，电梯所在的楼层数通过译码器译码从而在楼层显示器中显示。 分控制器把有效的请求传给主控的楼层数。 由于分控制器相对简单很多，所以主控制器是核心部分。 图 26 电梯控制器原理框图 状态显示 分控制器 主控制器 译码器 楼层显 示 楼层选择 黄山学院本科生毕业论文 13 3. 四层电 梯控制器 的调试及仿 真 MAX+PlusⅡ 的流程介绍 (1) 设计准备在对可编程逻辑器件的芯片进行设计之前，首先要进行方案论证、系 统设计和器件选择等设计准备工作。 设计者首先要根据任务要求，如系统所完成的功能及复杂程度，对工作速度和器件本身的资源、成本及连线的可布通性等方面进行权衡，选择合适的设计方案。 (2) 设计输入：设计者将所设计的系统或电路以开发软件要求的某种形式表现出来，并送入计算机的过程称为设计输入。 设计输入通常有以下几种方式。 (a) 原理图输入方式 (b) 硬件描述语言输入方式 (c) 波形输入方式 (d) 层次化设计输入方式 (3) 项目编 译（设计处理）这是器件设计中的核心环节。 在设计处理过程中，编译软件将对设计输入文件进行逻辑化简、综合和优化，并适当地用一片或多片器件自动进行适配，最后产生编程用的编程文件。 (4) 仿真和定时分析（项目校验）：设计项目的校验包括设计项目的仿真（功能仿真）、定时分析两个部分。 一个设计项目在编译完成后只能为项目创建一个编程文件，但并不能保证是否真正达到了用户的设计要求，如逻辑功能和内部时序要求等。 所以在器件编程之前应进行全面模拟检测和仿真调试，以确保其设计项目在各种可能的情况下正确响应和正常工作，这就是项目校 验（仿真调试）的必要性。 MAX+plusⅡ 提供的设计校验过程包括仿真和定时分析，项目编译后，为确保设计无误 ,再用专门软件进行仿真 [6]。 如果发现了错误，则对设计输入进行部分修改直至无误。 各模块的 VHDL语言 主控制器模块 中央数据处理模块是系统的核心，通过对存储的数据（含请求、到达楼层等信号）进行比较、判断以驱动系统状态的流转。 电梯工作过程中共有 9 种状态：等待、上升、下降、开门、关门、停止、休眠、超载报警以及故障报警状态。 一般情况下，电梯工作起始点是第一层，起始状态是 等待状态，启动条 件是收到上升请求。 电梯控制器的系统结构如图 31 所示。 电梯控制器的输入输出引脚如图 32 所示。 黄山学院本科生毕业论文 14 图 31 电梯控制器 结构 图 32 电梯控制器输入输出引脚 主控制器的端口。