FPGA的自动升降电梯控制器的设计

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FPGA电梯控制器硬件电路设计

FPGA电梯控制器硬件电路设计FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种集成电路，可以根据用户的需求进行重复配置，实现不同的功能。

在电梯控制器中，FPGA 可以用于控制和管理电梯的各项功能，包括按钮输入、电机控制、门的开关等。

FPGA电梯控制器硬件电路设计需要考虑到电梯的各种功能和安全性要求。

通常，一个电梯系统由以下几个主要部分组成：按钮输入模块、电梯状态控制模块、电机控制模块、门控制模块、安全控制模块等。

下面我们将详细介绍这些模块的设计。

1.按钮输入模块：这个模块主要用于接受乘客在电梯厅内按下的楼层按钮。

在FPGA电梯控制器中，可以使用按键矩阵来实现按钮输入模块。

当乘客按下按钮时，按键矩阵将发送信号到FPGA芯片，FPGA芯片将根据接收到的信号确定乘客要去的楼层。

2.电梯状态控制模块：这个模块主要用于监控电梯当前的状态，包括当前楼层、电梯的移动方向、电梯是否到达目标楼层等。

在FPGA电梯控制器中，可以使用状态机来实现这个模块。

状态机可以根据按钮输入模块传递的信号和电梯当前的状态来确定电梯下一步的动作。

3.电机控制模块：这个模块用于控制电梯的运行，包括启动、停止、速度控制等。

在FPGA电梯控制器中，可以使用PWM（脉冲宽度调制）信号来控制电机的转速。

FPGA芯片可以根据状态控制模块传递的信号生成PWM信号，以实现电机的控制。

4.门控制模块：这个模块主要用于控制电梯门的开关。

在FPGA电梯控制器中，可以使用继电器或者马达来控制电梯门的开关。

FPGA芯片可以根据状态控制模块传递的信号来控制门的开关动作。

5.安全控制模块：这个模块用于确保电梯系统的安全运行，包括紧急停止、超载保护、电梯困人报警等功能。

在FPGA电梯控制器中，可以使用传感器监测电梯的状态，并根据监测结果生成相应的控制信号，确保电梯的安全运行。

总的来说，在设计FPGA电梯控制器硬件电路时需要考虑到电梯的各项功能和安全性要求，合理设计每个模块之间的交互关系，保证电梯系统的稳定运行和用户的安全。

基于FPGA的电梯控制器系统设计方案

基于FPGA的电梯控制器系统设计方案
本文首先提出了一种基于有限状态机的电梯控制器算法，然后根据该算法设计了一个三层电梯控制器，该电梯控制器的正确性经过了仿真验证和硬件平台的验证。

本文的电梯控制器设计，结合了深圳信息职业技术学院的实际电梯的运行情况，易于学生理解和接受，对于工学结合的教学改革，是一个非常好的实践项目。

另外，本文提出的电梯控制器算法适合于任意楼层，具有很强的适应性和实用性。

电子设计自动化技术是19 世纪末21 世纪初新兴的技术，其在数字电路设计和日常的控制系统中已经体现了强大的功能和优势。

随着EDA 技术的高速发展，电子系统设计技术和工具发生了深刻的变化，大规模可编程逻辑器件FPGA 的出现，给设计人员带来了诸多的方便。

HDL(硬件描述语言)是随着可编程逻辑器件(PLD)发展起来的，主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口，是电子设计自动化(EDA)的关键技术之一。

它通常采用一种自上而下的设计方法，即从系统总体要求出发进行设计。

目前从期刊杂志中看到一些采用FPGA 实现电梯控制系统的设计文章，在这些文章中看不到针对任意楼层的控制器算法，而针对任意层数的控制器算法是保证控制器实用性和适用性的关键。

因此，本文尝试采用EDA 技术来设计一个N 层电梯控制系统，具体思路是：首先给出电梯控制器的算法，然后在硬件平台上实现并验证。

1 电梯控制系统要求
电梯控制系统通常包含图1 中的功能：电梯升、降、停;电梯门开、关;请求信号显示、楼层显示;超载、故障报警。

其中超载、故障报警需要用到传感器，该控制相对比较简单，因此本文不再展开讨论。

基于FPGA的智能化电梯的设计

基于FPGA的智能化电梯的设计指导教师 : 黄智伟王彦黄松王凤玲余丽( 南华大学电气工程学院湖南衡阳 421001)摘要:介绍了基于FPGA的智能化电梯的电路设计。

该设计采用了可编程逻辑器件FPGA的ASIC 设计，并基于超高速硬件描述语言VHDL在Xilinx公司的SpartanⅡ系列的2sc200PQ208-5芯片上编程实现了整个系统的控制部分，整个自动控制系统由四个模块构成：分频模块、状态控制模块、译码显示模块、模拟门模块。

该设计不仅仅实现了一般电梯的功能，其特别之处是实现了电梯的“智能化”：融入了“智能化”的调度规则、开/关门自动保护功能、超载提示功能等诸多“人性化”的设计。

关键字:可编程逻辑器件超高速硬件描述语言电梯智能化The intelligent design of elevator based onFPGAMentor ：Huang Zhiwei Wang YanHuang Song Wang FengLing Yu Li（The College of the Electrical Engineering Nanhua University HuNanHengYang 421001）abstract :The paper will introduce the intelligent design of the elevator based circuit on FPGA. The FPGA of Programmable Logic Devices (PLD) are used the design is the ASIC, it is programming with VHDL in the ICs of 2sc200PQ208-5 to realize the system , the ICs is the series of SpartanⅡ of the Xilinx Company. The auto control system is constituted of…four modules which is 111 a frequency division modes 、a control modes、a piece of translation display modes、and a simulant door modes .This elevator can not only realized the function of normal lift ,the special of the design is “intelligent”,and the idea of ” Humanization” designKeywords :PLD/FPGA VHDL elevator intelligent引言在现代社会和经济活动中,电梯已是城市物质文明的一种标志.在高层建筑中,电梯是不可缺少的垂直运输设备.电梯问世不过100多年,但发展神速.解放前的国产电梯，控制系统复杂，制造技术难度大，而且成本高、功能也少。

基于FPGA的电梯控制系统设计

36魁科■技2021年•第2期基于FPGA的电梯控制系统设计◊武汉轻工大学电气与电子工程学院陶云轩李素芬张祥武杨文卓使用FPGA器件作为主控制芯片，Quartus II作为编程软件，使用DE10-NAN0作为编程后的硬件板子，设计一个基于DE10-NAN0板的电梯控制系统，便于实现更多层电梯控制，有较强的灵活性。

电梯在生活中随处可见，大型的商城中、高档的酒店内都少不了电梯的身影。

现阶段，电梯控制系统硬件由轿厢操纵盘、厅门信号、PLC、变频器、调速系统构成，变频器只完成调速功能，而逻辑控制部分是由PLC完成的。

PLC负责处理各种信号的逻辑关系，从而向变频器发出起停信号，同时变频器也将本身的工作状态输送给PLC,形成双向联络关系已。

FPGA,其实是一种开发者在短时间内利用个人PC就可以在实现多次重写的廉价设备，是高密度可编程逻辑器件的主流产品葺具有运行效率高，操作简易易于实现大规模系统和二次开发的系统。

Quartus II是Altera公司的综合性CPLD/FPGA开发软件，原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL(Altera Hardware支持DescriptionLanguage)等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流本研究将使用FPGA器件作为主控制芯片，Quartus n作为编程软件，设计〜基于DE10-NANO板五层电梯控制系统。

1电梯的控制要求冋(1)该电梯五层，除第一、五层，每层都设有上下键，一层设有上键，五层设有下键。

(2)电梯内有防超重系统、紧急呼叫按钮、故障指示灯、报警系统和楼MS®等。

(3)电梯到达指定楼层后，过2秒后电梯门打开，开门4s电梯开始关闭，再经过6s电梯开始上下行。

(4)电梯没有接到指令时，在3楼待命。

2系统设计2.1电梯控制器的模块设计电梯控制器主要由指令请求模块、电梯运行状态模块、显示模块、开关门模块、超重报警模块这五个模块组成。

基于FPGA的电梯控制器设计

０引言
随着高层建筑的飞速发展，电梯行业也随之进入了新的发展时期。目前电梯控制主要有继电器控制、单片机控制、ＰＬＣ控制和ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ控制等几种控制方式。继电器控制方式是早期的控制方式，安装复杂，通用性较差。单片机控制方式¨ 虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗干扰性差，系统设计复杂等不足。ＰＬＣ控制方式使用梯形图语言、控制灵活方便，运行稳定可靠，能较好地取代继电器控制。ＦＰＧＡ（现场可编程门阵列）是一种可由用户自定义并进行配置的高密度专用集成电
ａｃｈｉｅｖｅｄｗｉｈｔｍｏｄｕｌａｒｄｅｓｉｇｎｍｅｈｏｔｄ，ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄｂｙｈｅｔｖｅｒｉｌｏｇｈａｒｄｗｒｅａｄｅｓｃｉｒｐｉｔｏｎｌａｎｇｕａｇｅ（ＶＨＤＬ）
本文采用ＦＰＧＡ芯片实现了六层客运电梯的控制，经软件仿真和硬件平台验证，符合设计要求，其
一
（３）电梯到达有停靠请求的楼层后，经过１ｓ后电梯门打开，开门５ｓ后电梯门关闭，电梯继续运行，
（ＣｏｍｍｕｎｉｅａｌｉｏｎＴｒａｉｎｉｎｇＢａｓｅｏｆＰＬＡＧｅｎｅｒａｌＳｔａｆＨｅａｄｑｕａｒｔｅｒｓ，Ｘｕａｎｈｕａ０７５１００，ＨｅｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ）

基于FPGA的电梯控制系统设计

摘要电梯作为现代化的产物，早在上个世纪就已经进入了人们的生活之中。

随着城市建设的不断发展，高层建筑的不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。

目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电路控制系统、FPGA/CPLD的控制系统、微机控制系统。

FPGA/CPLD控制系统由于运行可靠性高、使用维修方便、抗干扰性强、设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视，已经成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。

本文设计了一款基于FPGA 的四层电梯控制系统设计。

该控制系统主要有按键输入部分、FPGA控制处理部分、显示部分、提醒部分等组成。

该控制系统以FPGA 芯片EP2C5T114为核心，采用VHDL 语言进行描述，采用有限状态机的设计方法完成的。

通过程序仿真调试及硬件运行，结果表明，本程序可以完成电梯运行所有按键请求输入、按键指示灯显示、楼层显示、电梯运行方向指示、关门延时、到达提醒等，电梯运行正确无误。

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：VHDL，电梯控制器， FPGA ， Quartus IIAbstractAs a modern elevator product early in the last century has entered people's lives. With the continuous development of urban construction, the growing number of high-rise buildings, the elevator as high-rise buildings in a vertical run of transport has been inextricably linked with people's daily lives. Currently there are three main elevator control system control: Following the circuit control system, FPGA / CPLD control systems, computer control system. FPGA / CPLD control system due to high reliability, easy maintenance, strong anti-jamming design and debug cycle is shorter, etc., much of the attention of people, has become in the elevator control system using the most control.This paper presents an FPGA-based four-story elevator control system design. The control system has the key input section, FPGA control processing section, a display section, reminding parts and other components. The control system EP2C5T114 FPGA chip as the core, using VHDL language to describe finite state machine design complete. Simulation and hardware debugging through the program runs, the results show that the procedure can be completed where the elevator buttons request input, key indicator displays, floor displays, elevator directions, closing delay setting, arrived reminders, elevators run correctly. The design is modular programming, upgrades can be any multi-elevator system, has strong adaptability and practicality.Keywords: VHDL, Elevator controller, FPGA, Quartus II目录摘要 (I)Abstract (II)目录........................................................................................................................................... I II 第1章绪论 .. (1)1.1 课题研究的背景及意义 (1)1.2 国内外状况的研究 (1)1.2.1国内电梯的状况 (1)1.2.2 国外电梯的状况 (2)1.3 本章小结 (2)第2章EDA的介绍 (3)2.1 EDA技术的简介 (3)2.2 FPGA的简介 (4)2.3 VHDL语言的简介 (5)2.4 FPGA开发环境 (7)2.5 状态机的简介 (8)2.6 本章小结 (9)第3章方案分析与论证 (10)3.1 设计任务 (10)3.2 设计思路 (10)3.3 软件系统流程 (12)3.4 状态原理图说明 (15)3.5 本章小结 (16)第4章软件设计原理及开发测试 (17)4.1 软件编程在Quartus II中实现的流程 (17)4.2 仿真操作与结果分析 (23)4.2.1仿真的基本操作 (23)4.2.2仿真图的分析 (25)4.3本章小结 (29)第5章硬件设计原理及开发调试 (31)5.1 芯片介绍 (31)5.2 硬件实现下载 (31)5.3 硬件电路原理图 (33)5.3.1 按键部分硬件电路设计 (33)5.3.2 按键指示灯部分硬件电路设计 (33)5.3.3 楼层显示部分硬件电路设计 (34)5.3.4上升下降指示灯硬件电路图设计 (35)5.4 设计在硬件电路板上的运行 (35)5.4.1 硬件电路图功能介绍 (35)5.4.2 硬件电路的开发调试 (37)5.5 本章小结 (40)结论 (41)参考文献 (42)致谢 (43)附录A 本设计的RTL级视图 (44)附录B 硬件电路原理图 (45)附录C 部分程序 (46)第1章绪论1.1 课题研究的背景及意义随高层楼宇的增加，电梯越来越普遍的走进了人们的生活，对人们的生活的影响也越来越大。

基于FPGA的电梯控制器设计_毕业设计论文

（2）设有电梯所处位置指示装置及电梯运行情况指示。
（3）当电梯处于上升时，只响应比电梯所在位置高的上楼请求信号，直到最后一个上楼请求执行完毕，再进入下降模式。
（4）当电梯处于下降时，只响应比电梯所在位置低的下楼请求信号，直到最后一个下楼请求执行完毕，再进入上升模式。
（5）电梯的初始状态为第一楼层。
（6）设计超载报警功能。
设计要求：
（1）根据任务要求确定电路各功能模块；
（2）写出设计代码；
（3）给出时序仿真结果和硬件调试结果；
（4）最后要有设计总结。
二、设计原始资料
QuartusⅡ软件，EDA实验箱。
三、要求的设计成果（课程设计说明书、设计实物、图纸等）
软件仿真和硬件仿真结果；课程设计说明书。
四、进程安排
周1-周4：查阅资料，上机编写并调试代码；
3 电梯控制器设计
3.1 电梯控制器设计总体框图
电梯控制器的功能模块如图所示，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制器进行处理，同时显示电梯的运行状态和电梯所在楼层数。由于分控制器相对简单很多，所以主控制器是核心部分。
2 EDA技术介绍
2.1 EDA技术简介
EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。

基于FPGA的电梯控制器的设计

基于FPGA的电梯控制器的设计中文摘要现代社会中,电梯已成为不可缺少的运输设备。

电梯是势能负载,使用过程中起动、制动频繁负载变化较大,行驶方向也不断变化为了保证电梯运行安全、可靠、乘客舒适感好,要求电梯控制系统在各种负载下都有良好的调速性能。

电梯控制系统为电梯提供动力并且对电梯的起动加速、稳速运行、制动减速起着控制作用。

本文研究使用FPGA实现对电梯的控制，讲述FPGA在控制系统中的综合应用。

设计具有可靠性、稳定性的电梯控制系统。

其中使用超声波测距技术测量电梯的位置，使用变频器驱动电机达到节约能源。

设计电路并用仿真软件对电路进行仿真，以验证电路。

使用Quartus6.0设计FPGA控制电梯的程序，并对程序进行仿真验证。

主要解决的问题是提高超声波距的精度；变频器根据乘客重量自动控制电机功率以节能；在突然停电情况下电梯启动保护系统和报警系统，以保证乘客安全。

关键字：电梯FPGA 变频器引言在电梯控制系统方面，目前国外发达国家的电梯正在推广32位微机控制系统。

他们都采用闭环反馈单微处理机控制系统或多微处理机协调控制系统。

在电梯传动系统方面，采用交流变压变频(VVVF)调速技术，实现电梯从超低速到高速无级调速的高精度运行，具有节能、对电网污染小、乘坐舒适感佳等优点。

目前，我国国内的电梯产品，速度控制的运行方式和理想运行曲线基本上和国外的差不多。

考虑到经济性，现有国内的电梯控制系统，通常采用微机或可编程逻辑控制器对变频器进行多段速控制。

在电梯传动系统方面，对于新装客梯及旧梯改造项目，大多数采用了交流变压变频调速电梯。

在电梯反馈系统方面，采用闭环速度反馈，利用套在电机轴上的增量编码器产生脉冲信号反馈给控制系统。

在井道信号采集方面，目前国内电梯一般都采用增量编码器记数方式配合双稳态磁开关或光电开关来识别轿厢位置。

随着我国城市率的增长，对电梯需求量也迅猛增长，与1992年相比,当时城市率为27.8％，新电梯量为1.6万台，2005年,城市率为43％，新电梯量已猛增长为12.5万台，而根据最新统计，2006年我国电梯产量已突破15万台，占世界年产量的三分之一。

基于FPGA的电梯控制器系统设计

基于FPGA 的电梯控制系统设计的电梯控制系统设计摘要摘要: :本设计介绍了基于FPGA 的四层电梯控制系统的设计。

该系统采用Altera 公司的Cyclone CycloneⅡ系列Ⅱ系列FPGA 芯片EP2C5T144作为主控制芯片作为主控制芯片,,采用Verilog-HDL 编程描述编程描述,,实现对电梯的智能控制实现对电梯的智能控制,,经仿真验证经仿真验证,,实现了上升下降请求按键、所在楼层显示、电梯运行状态显示、开门指示、超载报警等功能。

该设计采用模块化编程编程,,升级可实现任意多层电梯系统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。

具有很强的适应性和实用性。

关键词关键词: : 电梯控制电梯控制、 FPGA 、 Verilog 、控制模块控制模块The design of control system of elevator based on FPGAAbstract:This design introduced the design of four layer elevator control system based on FPGA. The system adopts the Altera company's Cyclone series FPGA chip EP2C5T144 as the main control chip, using Verilog-HDL programming, toachieve control of the elevator intelligent, simulation results show that, the rise and fall of the request, floor display, key operation state of elevator door display, indicating, overload alarm function. The design uses the modularprogramming, upgrade can be arbitrary multilayer elevator system, has strong adaptability and practicabilityKeywords:elevator control 、 FPGA 、 Verilog 、 control module引言引言随着社会的发展随着社会的发展,,电梯的使用越来越普遍电梯的使用越来越普遍,,对电梯功能的要求也不断提高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。

基于FPGA的电梯控制器设计

基于FPGA的电梯控制器设计一、题目要求设计三层电梯控制器，要求能根据用户在电梯内外按下的命令键，实现上升、下降、停止等功能。

电梯内的命令键主要是前往1、2和3楼的按键；电梯外的命令键则主要是分布在电梯三个楼层的入口处，用以呼叫电梯到用户所在的楼层。

二、题目分析本设计主要由电梯控制模块和显示模块两部分组成，其中电梯控制模块又包含状态机、分频、按键扫描、延时等子模块，显示模块主要是通过数码管来完成，可以通过显示“UP”、“DOWN”、“OPEN”、“CLOSE”还有当前楼层数等字样来反映电梯当前状态。

以下是详细介绍。

（一）电梯控制模块电梯控制模块主要部分是一个由14个状态组成的状态机，包括上升、下降、停止、直接打开、等待电梯到来、电梯停稳、等待开门、等待关门、去第几层命令检测等。

电梯控制模块的输入输出端口主动是为该状态机服务的，现介绍模块的输入输出端口如下。

输入端口：up1,up2,up3分别是用户在电梯外部呼叫电梯的信号。

goto_floor1,goto_floor2,goto_floor3分别是用户在电梯内部选择去向的信号。

clk_in为50MHZ时钟信号输入。

rst为复位信号。

输出端口：open_door为开门标志位，当该位置1时为开门状态，当该为置0时为关闭状态。

display_up为上升显示标志位，当该为置1时，表示电梯正处于上升状态。

display_down为下降显示标志位，当该为置1时，表示电梯正处于下降状态。

各状态的定义如表1所示，状态间的切换如图1所示。

表1 状态对照表图1 状态切换图（二）显示模块显示模块主要由6个数目管完成，当电梯处于上升阶段时，会显示“UP”，当电梯处于下降时显示“dn”代表down，当电梯处于开门时显示“OPEN”，当电梯处于关门状态时，由于板载资源有限，显示“CLOE”代表CLOSE ，此外还有当店楼层显示。

整个系统的RTL级结构图如图2所示。

图2 系统RTL图三、程序代码1.电梯控制模块代码/*_______________________电梯控制模块__________________________*/ module Elevator(clk_in,rst,goto_floor1,goto_floor2,goto_floor3, //电梯里面请求去几楼buttonup1,up2,up3, //电梯外面请求去几楼button open_door,display_up,display_down,pos //状态标志作为输出);input clk_in,rst;input up1,up2,up3;input goto_floor1,goto_floor2,goto_floor3;output open_door,display_up,display_down;output pos; //当前楼层数reg open_door,display_up,display_down;reg [1:0] position;reg [3:0] state;reg [1:0] KeyFlag; //外面请求button值reg Cont; //计数标志reg [1:0]goto_floor;reg [27:0] wait_cnt; //计数延时变量reg [24:0] cnt; //分频计数变量wire goto_stop;wire CLK_OUT; //慢时钟扫描button用reg [1:0] pos; //记录当前位置//状态变量parameter[3:0]//wait for elevatorstop=0, //扫描buttonup=1, //电梯向上down=2, //电梯向下opendirect=3, //直接打开wait_evelator_coming=4, //电梯向上或者向下进行中 come_done=5, //电梯停稳wait_door_close=6, //等待电梯门关闭go_to_where=7, //电梯里面选择去哪里//on the elevetorup_d=8, //电梯里面的向上状态down_d=9, //电梯里面的向下状态wait_evelator_coming_d=10, //电梯里面的等待电梯到位 come_done_d=11, //电梯里面的到位完成 wait_door_open=12, //等待开门wait_door_close_d=13; //等待关门/*_______________________状态切换模块_________________________*/ always @ (posedge clk_in or negedge rst)beginif(!rst)beginpos = 1; //默认楼层初始值为1state = stop; //初始状态 stop扫描模式display_up = 0; //显示上升标志位display_down = 0; //显示下降标志位open_door = 0; //开门标志位Cont = 0; //计数标志endelsebegincase(state)/****扫描外部请求button****/stop:beginif(KeyFlag==1) //一楼有请求信号beginif(KeyFlag < pos) //如果电梯当前不是在1楼state = down; //下降elsestate = opendirect; //如在1楼，直接打开门endelse if(KeyFlag==2) //2楼有请求信号beginif(KeyFlag > pos) //如果电梯在1楼state = up; //上升else if(KeyFlag < pos) //如果电梯在3楼state = down; //下降elsestate = opendirect; //在二楼直接打开 endelse if(KeyFlag==3) //如果请求信号在3楼beginif(KeyFlag > pos) //如当期那位置不是在3楼state = up;elsestate = opendirect; //如当前位置在3楼 endelsestate = stop; //如果没有检测到正确值，继续检测 end/******电梯向上******/up:begindisplay_up = 1;state = wait_evelator_coming;end/******等待电梯到来******/wait_evelator_coming:begin Cont = 1;if(wait_cnt[26]==1)beginCont =0;pos = KeyFlag;state = come_done;endelsestate = wait_evelator_coming;end/******电梯已经到来******/come_done:beginopen_door=1;display_up = 0;display_down = 0;state = wait_door_close;end/******等待电梯关门******/wait_door_close:beginCont = 1;if(wait_cnt[26]==1)beginCont =0;pos = KeyFlag;open_door = 0;state = go_to_where;endelsestate = wait_door_close;end/******去哪里—电梯内部button扫描******/go_to_where:beginopen_door = 0;if(((goto_floor ==1) && (goto_floor <pos))|((goto_floor ==2) && (goto_floor < pos)))state = down_d;else if(goto_floor == pos) //elevator at currect pos floor nowstate = opendirect;else if(((goto_floor ==2) && (goto_floor >pos))|((goto_floor ==3) && (goto_floor > pos)))state = up_d;elsestate = go_to_where;end/******直接打开******/opendirect:beginopen_door = 1;state = wait_door_close;end/******检测外部button后，向下运行******/down:begindisplay_down = 1;state = wait_evelator_coming;end/******检测内部button后，向下运行******/down_d:begindisplay_up = 0;display_down = 1;state = wait_evelator_coming_d;end/******检测外部button后，向上运行******/ up_d:begindisplay_up = 1;state = wait_evelator_coming_d;end/******内部状态下，等待电梯到来******/ wait_evelator_coming_d:beginCont = 1;if(wait_cnt[26]==1)beginCont = 0;pos = goto_floor;state = come_done_d;endelsestate = wait_evelator_coming_d;end/******电梯已经到来******/come_done_d:begindisplay_up = 0;display_down = 0;pos = goto_floor;state = wait_door_open;end/******等待开门******/wait_door_open:beginCont = 1;if(wait_cnt[26]==1)beginCont = 0;open_door = 1;state = wait_door_close_d;endelsestate = wait_door_open;end/******等待关门******/wait_door_close_d:beginCont = 1;if(wait_cnt[26]==1)beginCont =0;open_door=0;state = stop;endelsestate = wait_door_close_d;endendcaseendend/*_____________________慢时钟分频模块________________________*/ always @ (posedge clk_in or negedge rst)beginif(!rst)cnt<=0;elsecnt<=cnt+1;endassign CLK_OUT = cnt[8];/*_______________外部button请求扫描模______________________*/ always @ (posedge CLK_OUT or negedge rst)beginif(!rst)KeyFlag<=0;else if(up1)KeyFlag<=1;else if(up2)KeyFlag<=2;else if(up3)KeyFlag<=3;end/*_________________内部button请求扫描模__________________________*/ always @ (posedge CLK_OUT or negedge rst)beginif(!rst)goto_floor<=0;else if(goto_floor1)goto_floor<=1;else if(goto_floor2)goto_floor<=2;else if(goto_floor3)goto_floor<=3;elsegoto_floor<=0;end/*___________________________延时模块______________________________*/ always @ (posedge clk_in or negedge rst)beginif(!rst)wait_cnt<=0;else if(Cont)wait_cnt<=wait_cnt+1;else if(!Cont)wait_cnt<=0;endendmodule2．显示模块代码/*________________________显示模块________________________*/ module display(clk,rst,display_up,display_down,pos,open_door, //标志位信号sm_db0,sm_db1,sm_db2,sm_db3,sm_db4,sm_db5,sm_db6,sm_db60); //数码管input clk,rst;input display_up,display_down;input [1:0]pos,open_door;output[6:0] sm_db0,sm_db1,sm_db2,sm_db3,sm_db4,sm_db5,sm_db6,sm_db60; reg[6:0] sm_db0,sm_db1,sm_db2,sm_db3,sm_db4,sm_db5,sm_db6,sm_db60;//数码管显示编码parameter segC = 7'hC6,segd = 7'hA1,segE = 7'h86,segL = 7'hC7,segN = 7'hC8,segO = 7'hc0,segP = 7'h8C,segU = 7'hC1,seg1 = 7'hf9,seg2 = 7'ha4,seg3 = 7'hb0,segdis = 7'hff;always @ (posedge clk or negedge rst)beginif(!rst)begin //复位显示关闭sm_db0 <= segdis;sm_db1 <= segdis;sm_db2 <= segdis;sm_db3 <= segdis;sm_db4 <= segdis;sm_db5 <= segdis;sm_db6 <= segdis;sm_db60 <= segdis;endelsebeginif(display_up && (!display_down)) //4 5数码管显示UPbeginsm_db5 <= segU;sm_db4 <= segP;endelse if(display_down && (!display_up)) //4 5 数码管显示 DN 代表downbeginsm_db5 <= segd;sm_db4 <= segN;endelsebeginsm_db5 <= segdis;sm_db4 <= segdis;endif(open_door) //0 1 2 3 数码管显示 OPENbeginsm_db3 <= segO;sm_db2 <= segP;sm_db1 <= segE;sm_db0 <= segN;endelse //open_door = 0 数码管显示 CLOEbeginsm_db3 <= segC;sm_db2 <= segL;sm_db1 <= segO;sm_db0 <= segE;endif(pos == 1) sm_db6 <= seg1;else if(pos == 2) sm_db6 <= seg2;else if(pos == 3) sm_db6 <= seg3;endendendmodule四、测试仿真1．测试代码timescale 1ns / 1psmodule test;// Inputsreg clk;reg rst;reg goto_floor1;reg goto_floor2;reg goto_floor3;reg up1;reg up2;reg up3;reg [1:0] seg7_sel;// Outputswire [7:0] seg7;wire led_flag;// Instantiate the Unit Under Test (UUT)top_elevator uut (.clk_in(clk),.rst(rst),.goto_floor1(goto_floor1),.goto_floor2(goto_floor2),.goto_floor3(goto_floor3),.up1(up1),.up2(up2),.up3(up3),.seg7(seg7),.seg7_sel(seg7_sel),.led_flag(led_flag));always # 1 clk =~clk;initialbegin// Initialize Inputsclk = 0;rst = 0;goto_floor1 = 0;goto_floor2 = 0;goto_floor3 = 0;up1 = 0;up2 = 0;up3 = 0;seg7_sel = 0;// Wait 100 ns for global reset to finish#100;rst = 1;up2 = 1;#20000;up2 = 0;//goto_floor3 = 1;//#20000;//goto_floor3 = 0;// Add stimulus hereendendmodule2.仿真结果图3 仿真效果五、实验效果图4 初始状态：楼层为1，电梯关闭图5 当2楼有用户呼叫，电梯状态为up图6 用户选择3楼为目的地并到达3楼，此时电梯门打开六、实验心得本次试验可谓感触颇多，通过题目要求的实现，较为系统的了解了FPGA的编程方法，对状态机也有了更进一步的认识，感谢在程序调试中出现的一系列问题，给了我学习知识的机会，也感谢老师和学长的帮助，最后，对本次作业如此长时间的迟交向老师表示深深的歉意！！。

fpga电梯控制器课程设计

fpga电梯控制器课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握FPGA的基本原理和编程方法；2. 学习并理解电梯控制系统的基本组成和工作原理；3. 了解电梯控制系统中各个模块的功能及相互关系；4. 掌握使用FPGA进行电梯控制程序设计的方法。

技能目标：1. 能够运用Verilog HDL或VHDL语言编写简单的FPGA程序；2. 能够分析电梯控制系统的需求，设计出相应的控制策略；3. 能够运用FPGA实现简单的电梯控制功能，如楼层召唤、运行方向控制等；4. 能够通过课程设计，培养实际操作和解决问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子工程及FPGA技术的兴趣，激发学生主动学习和探索的热情；2. 培养学生的团队协作精神和沟通能力，使他们能够在团队中共同解决问题；3. 培养学生的创新意识，鼓励他们勇于尝试新方法，提高电梯控制系统的性能；4. 培养学生关注社会问题，了解电梯安全运行的重要性，提高他们的社会责任感。

本课程旨在通过FPGA电梯控制器课程设计，使学生掌握FPGA编程和电梯控制系统设计的基本方法，培养他们的实际操作和创新能力。

在教学过程中，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，提高他们的综合素质。

课程目标具体、可衡量，便于教师进行教学设计和评估，同时有助于学生明确学习成果。

二、教学内容1. FPGA基础知识：- FPGA原理与结构；- Verilog HDL或VHDL语言基础；- FPGA开发环境介绍。

2. 电梯控制系统原理：- 电梯控制系统概述；- 电梯控制系统的主要组成部分；- 电梯控制系统的基本工作原理。

3. 电梯控制策略与算法：- 电梯运行模式及控制策略；- 楼层召唤与运行方向控制算法；- 交通分配与优化方法。

4. FPGA在电梯控制系统中的应用：- 基于FPGA的电梯控制程序设计；- 电梯控制模块的划分与实现；- FPGA程序仿真与调试。

5. 课程设计与实践：- FPGA电梯控制器设计任务与要求；- 设计方案的选择与评估；- FPGA程序编写与验证；- 课程设计成果展示与评价。

基于FPGA的电梯升降控制器设计

基于FPGA的电梯升降控制器设计摘要：针对传统单片机设计的电梯控制器外围电路复杂,性能不稳的缺点，提出了基于FPGA 的电梯控制器设计。

控制器以FPGA 芯片为核心，各种功能通过在FPGA 设计工具中用VHDL 语言进行描述，在集成软件环境中进行编译、调试及综合，使用专用下载电缆将程序代码下载到芯片中以实现其功能。

该方法不仅简化了电路设计,提高了控制器抗干扰性,而且降低了功耗，具有广阔的发展前景。

关键词：VHDL；控制器；FPGA；电梯Design of FPGA-based automatic elevator controller Abstract: A new FPGA-based elevator controller is designed in order to overcome the defects of traditional single-chip microcomputer-based elevator controller, such as the complexity of peripheral circuit and the instability of the performance. The FPGA chip is used as the core of the controller, and the corresponding functions of the controller are described in VHDL language. The editing, debugging and combination of the programs are finished in the integrated software environment, and the program codes are downloaded to the chip using specialized cable to implement its functions. Simulation diagram shows that the FPGA-based controller can offer multi-user operation of six-floor passenger elevator and can also monitor the running status of the elevator. This design not only simplifies the design of the circuit and improves the capability of anti-jamming, but lowers the power consumption as well. Thus, it has broad application prospects.Key words：VHDL；controller；FPGA；elevator引言：采用可编程逻辑器件通过对器件内部的设计来实现系统功能,是一种基于芯片的设计方法.设计者可以根据需要定义器件内部逻辑和引出端,将电路板设计的大部分工作放在芯片的设计中进行,通过对芯片设计实现数字系统的逻辑功能.灵活的内部功能块组合,引出端定义等,可大大减轻电路设计和电路板设计的工作量和难度,有效的增强设计的灵活性,提高工作效率.同时采用可编程逻辑器件，设计人员在实验室可反复编程，修改错误，以期尽快开发产品，迅速占领市场。

自动升降电梯控制设计

武汉理工大学ＦＰＧＡ课程设计课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目:自动升降电梯控制设计初始条件：ISE、Modelsim软件要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）设计任务：根据自动电梯工作原理，用ISE软件设计一个自动升降电梯控制器。

该系统主要由四个模块构成：外部数据高速采集模块设计、信号存储模块、基于FPGA的中央处理模块和信号的输出、显示模块。

设计要求：（1）设计一个6层楼的电梯控制器；（2）该控制器可控制电梯完成6层楼的载客服而且遵循方向优先原则，并能响应提前关门延时关门，并具有超载报警和故障报警；（3）同时指示电梯运行情况和电梯内外请求信息。

时间安排：指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (2)Abstract (3)一、VHDL与ISE简介 (4)1.1 VHDL语言介绍 (4)1.1.1 VHDL语言特点介绍 (4)1.1.2 VHDL的设计步骤 (4)1.1.3 VHDL语言编程格式 (5)1.2 ISE概述 (6)二、总体方案设计 (7)2.1设计要求 (7)2.2 方案论证 (7)2.4 电梯控制器的总体设计方案 (8)2.5 电梯控制器模块设计 (9)2.5.1 外部数据高速采集模块设计 (10)2.5.2 信号存储模块 (10)2.5.3 基于FPGA的中央处理模块 (11)2.5.4 信号的输出、显示模块 (11)三、程序设计及波形仿真 (13)3.1 程序流程分析 (13)3.1.1端口、寄存器设计说明 (14)3.1.2 程序调试及引脚锁定 (15)3.2波形仿真 (16)3.2.1电梯功能实现与仿真结果分析 (17)四、设计总结 (20)4.1 可行性分析 (20)4.2 总结 (20)参考文献 (21)附录 (22)摘要电梯作为垂直方向的交通工具，在高层建筑和公共场所已成为不可或缺的设备。

FPGA电梯控制器硬件电路设计

FPGA电梯控制器硬件电路设计1 系统方案设计根据系统设计要求，并考虑到系统的可验证性，整个系统的输入输出接口设计如图3.1所示：系统工作用2Hz基准时钟信号CLKIN，楼层上升请求键UPIN，楼层下降请求键DOWNIN，楼层选择键入键ST_CH , 提前关门输入键CLOSE，延迟关门输入键DELAY，电梯运行的开关键RUN_STOP，电梯运行或停止指示键LAMP，电梯运行或等待时间指示键RUN_WAIT，电梯所在楼层指示数码管ST_OUT，楼层选择指示数码管DIRECT。

电梯的控制状态包括运行状态、停止状态及等待状态，其中运行状态又包含向上状态和向下状态。

主要动作有开、关门，停靠和启动。

乘客可通过键入开、关门按钮，呼唤按钮，指定楼层按钮等来控制电梯的行与停。

据此，整个电梯控制器DTKZQ应包括如下几个组成部分：①序输出及楼选计数器；②电梯服务请求处理器；③电梯升降控制器；④上升及下降寄存器；⑤电梯次态生成器。

该电梯控制器设计的关键是确定上升及下降寄存器的置位与复位。

整个系统的内部组成结构图如图3.1所示。

图3.1系统的内部组成结构图2控制器设计对于主控制器而言，通常有单片机，DSP,FPGA等来进行选择，其均有各自的特点，单片机便宜但速度较慢，DSP运算速度中等但依旧是顺序运算，FPGA 则是并行运算，其运算速度非常快。

考虑到本设计对实时性的要求比较高，所以本次选用的FPGA是EP3C来作为本次设计的主控制器。

其电路图如下3.2所示。

图3.2 主控制器电路对于FPGA芯片来说它是一种由可编程逻辑器件来构成的微处理器。

FPGA 的内部采用其包括数据模块，引脚模块，连线资源等等，根据不同的型号其内部还具有不同的硬件架构其具有专门的硬件乘法器，采用并行操作，提供特殊的指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法，一些高级的FPGA芯片其内部还加入了ARM等硬核资源，FPGA具有一些主要特点：①由于是并行运算所以在一个指令周期内可完成多次乘法和多次加法；②程序和数据空间可以进行配置，可以同时访问数据空间和程序空间；③片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线同时访问两块芯片：④具有低开销或零开销循环及跳转的硬件支持；⑤具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；⑥快速的中断处理和硬件I/O支持；⑦可以并行执行多个操作，支持流水线操作，取指、译码和执行等操作可以流水执行。

FPGA的自动升降电梯控制器的设计

3.方向优先控制方式方案
方向优先控制是指电梯运行到某一楼层时先考虑这一楼层是否有请求：有，则停止；无，则继续前进。其效率远大于单向层层停等控制方式的效率。而且，方向优先控制方式下，电梯在维持停止状态的时候可以进入省电模式，又能节省大量电能。本设计选择方向优先控制方式。
谢谢！
控制器功能模块图
电梯控制方式
1.内部请求优先控制方式 2.单向层层停控制方式
3.方向优先控制方式
1.内部请求优先控制方式方案
在内部请求优先控制方式中，当电梯外部人的请求和电梯内部人的请求冲突时，外部人的请求信号可能被长时间忽略，因而它不能作为通用型电梯的设计方案。
2.单向层层停控制方式方案这种方案的优点在于“面面俱到”，然而这样不必要的等待消耗了大量时间，而且电梯的运作与用户的请求无关，当无请求时电梯也照常跑空车，就浪费了大量电能。对用户而言，其请求响应时间也不是很快，因而这不是理想的方案。

FPGA技术的定义
FPGA是Field Programmable Gate Array的缩写，译为现场可编程阵列，是一种数字集成电路。 FPGA芯片内部有大量的逻辑块，这些逻辑块是可以编程的，逻辑块之间的连接称为互连资源，这些互连资源也是可以编程的通过对逻辑块以及互连资源的编程可以实现各种数字电路、数字系统的设计。
FPGA的全自动电梯控制系统的设计
指导老师： 2013-5
一、研究内容
Fpga简介
1.系统组成
基于 FP GA 的电梯控制系统
二、研究现状
2.国外
2.国外
三、设计要求
2.国外
四、分析比较各个研究的优点与缺点

FPGA电梯控制系统软件设计

FPGA电梯控制系统软件设计一、引言电梯是现代城市生活中不可或缺的交通工具，具有极其重要的作用。

随着科技的发展，智能化电梯的需求也日益增长。

FPGA（Field Programmable Gate Array）作为一种可编程的逻辑器件，能够在实现特定功能的同时满足快速设计以及可重构的需求，因此在电梯控制系统中具有广泛的应用前景。

本文将重点介绍FPGA电梯控制系统的软件设计，包括设计目标、系统功能、系统架构、软件模块划分等内容。

二、设计目标1.自动控制：通过FPGA实现对电梯的自动调度、楼层选择、门的开关等功能。

2.安全保障：设计系统保障电梯在运行中的安全，避免因操作失误或其他原因导致的意外事故。

3.高效运行：提高系统的响应速度，保证电梯的运行在最短时间内完成。

三、系统功能1.电梯的调度功能：根据乘客的楼层选择，自动调度电梯的运行，使得乘客能够尽快到达目的楼层。

2.电梯的楼层选择功能：乘客在电梯门口选择所需的楼层时，电梯能够自动识别并调整运行方向。

3.门的开关功能：在乘客进出电梯时，自动控制电梯门的开关，确保乘客的安全。

四、系统架构在软件设计中，需要实现以下几个模块：1.电梯调度模块：根据乘客的楼层选择和当前楼层情况，自动调度电梯的运行。

2.楼层选择模块：在乘客选择楼层时，识别并记录乘客的选择，并与调度模块进行通信。

3.门的控制模块：控制电梯门的开关，确保乘客在进出电梯时的安全性。

4.状态监控模块：监控电梯的当前状态，包括运行方向、当前楼层等信息。

五、软件模块划分在FPGA电梯控制系统的软件设计中，可以将软件模块划分为以下几个部分：1.顶层模块：顶层模块包括整个系统的主控制逻辑，负责协调各个子模块之间的通信和数据传递。

2.电梯调度子模块：电梯调度子模块主要负责对电梯的运行进行调度，根据乘客的需求和当前楼层情况进行合理的调度。

3.楼层选择子模块：楼层选择子模块根据乘客的楼层选择，向电梯调度子模块发送相应的指令。

基于FPGA的电梯控制系统设计毕设论文

基于FPGA的电梯控制系统设计毕设论文摘要本毕设论文旨在设计一个基于FPGA的电梯控制系统。

通过采用FPGA芯片作为硬件平台，并结合相应的算法和逻辑设计，实现一个稳定、高效的电梯控制系统。

引言电梯控制系统在现代社会中扮演着重要的角色，它为人们的出行提供了便利。

然而，传统的电梯控制系统存在一些问题，比如效率低下、响应时间长等。

因此，设计一个基于FPGA的电梯控制系统成为了一个迫切的需求。

方法我们采用FPGA作为硬件平台，利用其可编程性和并行性的特点，完成电梯控制系统的设计。

具体的步骤如下：1. 首先，进行电梯控制系统的需求分析，确定系统所需要的功能和性能指标；2. 然后，设计相应的算法和逻辑电路，包括电梯调度算法、楼层按钮输入处理、状态机设计等；3. 接下来，使用FPGA开发平台进行硬件设计和验证，实现电梯控制系统的功能；4. 最后，进行系统性能测试和调优，确保系统的稳定性和高效性。

结果经过实验和测试，我们成功地实现了基于FPGA的电梯控制系统。

该系统具有以下特点：- 响应时间短：通过合理的调度算法和状态机设计，实现了快速响应用户操作的功能；- 稳定性高：通过FPGA的可编程性，能够灵活地根据需求进行调整和优化，提升系统的稳定性；- 高效性好：利用FPGA的并行处理能力，实现了多任务并行处理，提高了系统的处理效率。

结论本毕设论文通过设计一个基于FPGA的电梯控制系统，成功地解决了传统电梯控制系统存在的一些问题。

该系统具有响应时间短、稳定性高和高效性好的优点，能够为用户提供更好的电梯使用体验。

未来可以进一步优化和扩展该系统，使其更加智能化和智能化。