电梯控制系统的设计Word下载.docx

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电子信息工程

年级

2004级

学号

1041000202

论文作者

魏鹏磊

指导老师

尚媛园

完成日期

2008年5月6日

摘要

电子设计自动化（EDA）是一种实现电子系统或电子产品自动化设计的技术，它与电子技术、微电子技术的发展密切相关，它吸收了计算机科学领域的大多数最新研究成果，以高性能的计算机作为工作平台，促进了工程发展。

EDA的一个重要特征是使用硬件描述语言（HDL）来完成设计。

超高速硬件描述语言（VHDL）是经IEEE和美国国防部确认的标准硬件描述语言，自IEEE公布了VHDL的标准版本，IEEE-1076之后，各EDA公司相继推出了自己的VHDL设计环境，或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。

此后VHDL逐步取代了原有的非标准的硬件描述语言。

1993年，IEEE对VHDL进行了修订，从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL的内容。

本文介绍了基于VHDL语言实现的电梯控制系统的设计，使用了状态机，并进行了软件和实验平台的仿真。

该控制系统遵循方向优先的原则，提供楼层用户的载客服务并指示电梯的运行情况。

说明了用VHDL语言设计数字电路的方法以及VHDL语言在数字电路设计仿真中的重要作用,仿真结果表明VHDL语言应用于数字电路仿真是切实可行的，该语言在电子设计领域受到了广泛的接受。

关键词：

EDAVHDL电梯控制状态机

ABSTRACT

Electronicdesignautomation（EDA）isarealizationofanelectronicsystemorelectronicdesignautomationproductsoftechnology,withelectronictechnology,microelectronictechnologyiscloselyrelatedtothedevelopment,ithasabsorbedmostofthefieldofcomputerscienceandthelatestresearchresults,asahigh-performancecomputerWorkingplatformtopromotethedevelopmentoftheproject.EDAisanimportantfeatureoftheuseofhardwaredescriptionlanguage（HDL）tocompletethedesign.Super-high-speedhardwaredescriptionlanguage（VHDL）istheIEEEandtheU.S.DepartmentofDefenseconfirmedthestandardhardwaredescriptionlanguage,sincethepublicationoftheIEEEVHDLversionofthestandard,IEEE-1076,theEDAcompanieshavelaunchedtheirownVHDLdesignenvironment,ortobedeclaredTheirdesigntoolsandVHDLinterface.SincethenVHDLgraduallyreplacetheoriginalnon-standardhardwaredescriptionlanguage.1993,IEEEonVHDLwasrevisedfromahigherlevelofabstractionandsystemcapacityexpansionVHDLdescriptionofthecontents.Inthispaper,basedonVHDLlanguageoftheelevatorcontrolsystemdesign,theuseofthestatemachineandasoftwareplatformforsimulationandexperiment.Thecontrolsystemtofollowthedirectionoftheprincipleofgivingprioritytoprovidethepassengerserviceusersfloorsanddirectedtheoperationofthelift.NotetheuseofVHDLdigitalcircuitdesignmethodsandVHDLindigitalcircuitdesigntotheimportantroleofsimulation,simulationresultsshowthattheVHDLlanguageusedindigitalcircuitsimulationispracticable,thelanguageinthefieldofelectronicdesignhasbeenwidelyaccepted.

KEYWORDS：

EDAVHDLelevatorcontrolStateMachine

摘要………………………………………………………………………………………………..I

ABSTRACT…………………………………………………………………………………………II

目录……………………………………………………………………………………………...III

第1章概述………………………………………………………………………………………1

1.1EDA概述1

1.1.1什么是EDA1

1.1.2EDA的特点1

1.1.3EDA的应用3

1.2FPGA的简介及特点4

1.3VHDL语言及程序概述4

1.3.1VHDL语言的发展4

1.3.2VHDL语言的特点5

1.3.3VHDL语言程序的基本结构5

1.4状态机的简介6

第2章电梯控制系统的分析……………………………………………………………………8

2.1选题的意义8

2.2电梯控制的研究背景8

2.3我国电梯的发展概况9

2.4电梯设计的具体目的及控制要求10

2.5电梯控制器设计原理及思路10

2.6电梯控制系统状态图分析12

第3章电梯控制系统的设计实现…………………………………………………………….15

3.1MAX+PLUSII的介绍15

3.2电梯控制系统的VHDL语言设计及仿真15

3.3电梯控制系统的实验平台实现16

结论与体会……………………………………………………………………………………...21

致谢……………………………………………………………………………………………...22

参考文献………………………………………………………………………………………...23

附录……………………………………………………………………………………………...24

第1章概述

1.1EDA概述

1.1.1什么是EDA

EDA是ElectronicDesignAutomation（电子设计自动化）的缩写。

EDA技术就是依靠功能强大的电子计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言HDL（HardwareDescriptionLanguage）为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化和仿真，直至下载到可编程逻辑器件CPLD/FPGA或专用集成电路ASIC芯片中，实现既定的电子电路设计功能。

EDA技术已有30年的发展历程，大致可分为三个阶段。

70年代为计算机辅助设计（CAD）阶段，人们开始用计算机辅助进行IC版图编辑、PCB布局布线，取代了手工操作。

80年代为计算机辅助工程（CAE）阶段。

与CAD相比，CAE除了有纯粹的图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，实现了工程设计。

CAE的主要功能是：

原理图输人，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，PCB后分析。

90年代为电子系统设计自动化（EDA）阶段。

这个阶段发展起来的EDA工具，目的是在设计前期将原来设计师从事的许多高层次设计工作改由工具来完成，这时的EDA工具不仅具有电子系统设计的能力，而且能提供独立于工艺和厂家的系统级设计能力，具有高级抽象的设计构思手段。

1.1.2EDA的特点

EDA代表了当今电子设计技术的最新发展方向，它的基本特征是：

设计人员按照“自顶向下”的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电路用一片或几片专用集成电路（ASIC）实现，然后采用硬件描述语言（HDL）完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件，这样的设计方法被称为高层次的电子设计方法。

下面介绍与EDA基本特征有关的几个概念。

1．“自顶向下”的设计方法。

10年前，电子设计的基本思路还是选用标准集成电路“自底向上”地构造出一个新的系统，这样的设计方法就如同一砖一瓦建造金字塔，不仅效率低、成本高而且容易出错。

高层次设计是一种“自顶向下”的全新设计方法，这种设计方法首先从系统设计入手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计。

在方框图一级进行仿真、纠错，并用硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述，在系统一级进行验证。

然后，用综合优化工具生成具体门电路的网络表，其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路。

由于设计的主要仿真和调试过程是在高层次上完成的，这既有利于早期发现结构设计上的错误，避燃计工作的浪费，又减少了逻辑功能仿真的工作量，提高了设计的一次成功率。

2．ASIC设计。

现代电子产品的复杂度日益提高，一个电子系统可能由数万个中小规模集成电路构成，这样就带来了体积大、功耗大、可靠性差的问题。

解决这一问题的有效方法就是采用ASIC芯片进行设计。

ASIC按照设计方法的不同可以分为全定制ASIC、半定制ASIC和可纪程ASIC（也称为可编程逻辑器件）。

设计全定制ASIC芯片时，设计师要定义芯片上所有晶体管的几何图形和工艺规则，最后将设计结果交由厂家去进行格模制造，做出产品。

这种设计方法的优点是芯片可以获得最优的性能，即面积利用率高、速度快、功耗低，而缺点是开发周期长，费用高，只适合大批量产品开发。

半定制ASIC芯片的版图设计方法分为门阵列设计法和标准单元设计法，这两种方法都是约束性的设计方法，其主要目的就是简化设计，以牺牲芯片性能为代价来缩短开发时间。

可编程逻辑芯片与上述掩模ASIC的不同之处在于：

设计人员完成版图设计后，在实验室内就可以烧制出自己的芯片，无须IC厂家的参与，大大缩短了开发周期。

可编程逻辑器件自70年代以来，经历了PAL、GALGPLD、FPGA几个发展阶段，其中CPLD／FPGA高密度可编程逻辑器件，目前集成度已高达200万门／片，它将格模ASIC集成度高的优点和可编程逻辑器件设计生产方便的特点结合在一起，特别适合于样品研制或小批量产品开发，使产品能以最快的速度上市，而当市场扩大时，它可以很容易地转由掩模ASIC实