VHDL基于FPGA的电梯控制器设计+Quartus仿真+电路图(4)
3.3 超声波测楼层模块
超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远的优点。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制[10]。
超声波发射器定向向某一个方向发射超声波，而且计时器在发射的时刻开始计时，在空气中传播的超声波，中途碰到障碍物就立刻返回，超声波接收器在收到反射波时就开始停止计时。超声波测距的原理是：超声波在空气中的传播速度已知，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。
工作原理：实时测量电梯的位置信息，经电梯主控模块处理之后，送数码管显示，使乘客时刻知道自己的位置。
3.4 红外传感器模块
红外传感器内部发射特殊红外线光波，相当于数据流，也就是数字信号转成红外信号，红外信号转成数字信号[11]。红外技术发展到目前，已经被大家熟知，这种技术已经广泛应用在工农业、国防和现代科技等领域。红外传感系统就是把红外线作为介质的测量系统，按照功能能够分成五类：(1) 辐射计，用于光谱测量和辐射；(2) 跟踪和搜索系统，用于跟踪和搜索红外目标，来确定它空间位置
和对它的运动进行跟踪；(3) 热成像系统，可以产生整个目标红外辐射的分布图像；(4) 红外测距和通信系统；(5) 混合系统，是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。
D-SUN PIR 人体红外感应模块是基于红外线技术的自动控制产品，灵敏度高、可靠性强、超低功耗、超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设备[12]。
工作原理：电梯门开着的时候，红外传感器实时发出检测信号。传感器检测到有人在电梯门之间时，向电梯主控模块输入高电平信号，控制电梯门的驱动电机停止关门动作。人离开探测范围时，传感器向电梯主控模块发出低电平，电梯门的驱动电机正常工作。
3.5 称重传感器模块
称重模块主要是用电阻应变传感器来测重的。主要组成有电阻应变片、弹性元件、传输电缆、测量电路等部分。电阻应变片是贴在弹性元件之上的，在弹性元件受力变形的时候，它上的应变片也随之发生变形，并且导致电阻阻值改变。电阻应变式传感器的称量范围为几十克至数百吨，计量准确度达1/1000～1/10000，结构较简单，可靠性较好，内部电路图如图5所示。
图5 称重传感器电路图
称重传感器对电梯载重进行检测，反馈给电梯主控模块。当重量大于某一设定值时，发出报警信号，产生报警。在这里我们用蜂鸣器进行报警，当然信号输入时，得对电梯主控模块的信号进行放大处理，需要有一个功率放大器，才能驱动蜂鸣器工作。
3.6 电梯主控模块
本设计采用的是Cyclone III系列的EP3C5E144C8芯片。Cyclone III系列的FPGA采用的是65nm工艺，比竞争对手的FPGA功耗低75%，288个数字信号处理(DSP)乘法器，存储器达到4Mbits。Cyclone III系列比前一代产品每逻辑单元成本降低20%多，使设计人员能够更多地在成本敏感的应用中使用[12]。EP3C5E144C8芯片具有144个引脚、95个Les、2个PLL、1.2V的工作电压。
传感器就像神经网络，电梯主控模块就是其大脑，所有的输入信号都得经过其处理后，输出相应的控制指令，让其他模块作出反应。其主要的控制功能：电梯的升、降、停、门开和关、故障超载报警和对需显示信号进行显示。电梯主控模块的原理图如图6所示。
图6 电梯主控模块原理图
3.7 信号存储模块
存储器主要是用来临时存贮数据，比如电脑中调用的数据，就需要从硬盘读出，发给内存，然后内存再发给处理器，也可以理解成是内存和处理器之间的缓存[13]。存储器有两个种类：ROM 和RAM。