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桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计（论文）说明书第1页共28页

引言

随着经济和科学技术的发展，电梯在高层建筑物的作用越来越凸出。目前电梯主要

分为机械系统与控制系统两大部份，而电梯的控制系统主要有三种控制方式分别是：继

电路控制系统(“早期安装的电梯多位继电器控制系统)、基于FPGA控制系统、微机控

制系统。实现继电路控制系统方法很多，可以用标准逻辑器件、可编程序控制器PLC、

单片机等方案来实现。但是这些方法的功能修改及调试都需要硬件电路的支持，在一定

程度上增加了功能修改及系统调试的困难,且该系统由于故障率高、可靠性差、控制方

式不灵活以及消耗功率大等缺点，已渐渐被人民淘汰。微机控制系统虽在智能控制方面

有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术

等缺陷，没能广泛应用电梯中。而基于FPGA的电梯控制系统由于可靠性高，使用维修

方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，在电梯控制中得到广泛应用，从而使

电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前电梯控制和

技术改造的热点之一。

本文给出一个基于FPGA的6层自动升降电梯控制系统的设计方案。它的设计是采

用通俗易懂的VerilogHDL硬件描述语言使用EDA技术在QuartusII软件平台上设计完

成，程序设计、编译以及时序仿真通过后再下载到开发板配合外围电路（模拟电梯的电

路）来验证该系统的可行性。这个系统分主要有6个模块，分别是键盘响应寄存处理模

块、上升/下降请求寄存处理模块、电梯运行和停止处理模块、开门/关门与延时处理模

块、电梯运行方向判断模块和电梯运行状态显示模块。通过模块化设计不仅提高了程序

编程错误的排查能力还提高了系统的可靠性。

1概论

1.1电梯国内外现状

1.1.1国内现状

电梯作为中国对外最早的行业经过多年的发展，电梯产品无论在数量和质量都有了

显著的提高，和国外产品差距越来越小。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VVVF)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。尽管国内电梯市场需求因多方面需求得到迅速增

长，但中国加入WTO后，外资品牌电梯进入中国并在中国电梯市场份额中占有的比重

大，因此自主品牌企业的发展还任重道远。

1.1.2国外现状

由于国外电梯技术发展早，因此国外电梯技术一直走在世界的前头。目前在电梯控

制系统方面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

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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。在电梯反馈系统方面，除了采用旋转编码器获得电

梯轿厢位置信号外，还有一些厂家采用绝对值编码器从电梯轿厢上反馈位置信号给系

统，对曳引电机进行以距离为原则的控制，以实现直接平层技术，达到优越的电梯运行

效果。

国外电梯不仅仅在技术上有领先优势，同时在安装调试、售后服务和维修保养方面

都下足功夫都下足功夫。在。在国国外外己己有有法规法规实行电梯制造、安装和维修一体化，实行由各制造企业

认可的、法规认证的专业安装队和