电梯控制系统的设计Word下载.docx

1、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

2、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：EDA VHDL 电梯控制 状态机ABSTRACTElectronic design auto

3、mation （EDA） is a realization of an electronic system or electronic design automation products of technology, with electronic technology, microelectronic technology is closely related to the development, it has absorbed most of the field of computer science and the latest research results, as a high

4、-performance computer Working platform to promote the development of the project. EDA is an important feature of the use of hardware description language （HDL） to complete the design. Super-high-speed hardware description language （VHDL） is the IEEE and the U.S. Department of Defense confirmed the s

5、tandard hardware description language, since the publication of the IEEE VHDL version of the standard, IEEE-1076, the EDA companies have launched their own VHDL design environment, or to be declared Their design tools and VHDL interface. Since then VHDL gradually replace the original non-standard ha

6、rdware description language. 1993, IEEE on VHDL was revised from a higher level of abstraction and system capacity expansion VHDL description of the contents. In this paper, based on VHDL language of the elevator control system design, the use of the state machine and a software platform for simulat

7、ion and experiment. The control system to follow the direction of the principle of giving priority to provide the passenger service users floors and directed the operation of the lift. Note the use of VHDL digital circuit design methods and VHDL in digital circuit design to the important role of sim

8、ulation, simulation results show that the VHDL language used in digital circuit simulation is practicable, the language in the field of electronic design has been widely accepted.KEY WORDS：EDA VHDL elevator control State Machine摘要.IABSTRACTII目录.III第1章 概述11.1 EDA概述 11.1.1什么是EDA 11.1.2 EDA的特点 11.1.3 E

9、DA的应用 31.2 FPGA的简介及特点 41.3 VHDL语言及程序概述 41.3.1 VHDL语言的发展 41.3.2 VHDL语言的特点 51.3.3 VHDL语言程序的基本结构 51.4 状态机的简介 6第2章 电梯控制系统的分析82.1 选题的意义 82.2 电梯控制的研究背景 82.3 我国电梯的发展概况 92.4 电梯设计的具体目的及控制要求 102.5 电梯控制器设计原理及思路 102.6 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.153.1 MAX+PLUSII的介绍 153.2 电梯控制系统的VHDL语言设计及仿真 153.3 电梯控制系统的实验平台实现

10、 16结论与体会.21致谢.22参考文献.23附录.24第1章 概述1.1 EDA概述1.1.1什么是EDAEDA是Electronic Design Automation（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（Hardware Description Language）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

11、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

12、思手段。1.1.2 EDA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

13、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。 2ASIC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

14、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CPLDFPGA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