電梯控制器課程設計

1、<p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　當今世界，部分地區(qū)人口高度密集，人和土地資源短缺的矛盾日益激化。這就注定了必須合理的利用土地去解決人與土地的矛盾。而興建高層建筑是其中有效措施之一。因此能使人們快速便捷地到達目的樓層的電梯就應運而生了。</p><p>　　電梯作為高層建筑的重要交通工具與人們的工作日益緊密FPGA/CPLD作為新一代

2、工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術(shù)先進性，在電梯控制中得到廣泛應用，從而使電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計算機控制的一個重要方向，成為當前電梯控制和技術(shù)改造的熱點之一。</p><p>　　EDA是電子設計自動化（Electronic Design Automation）的縮寫，在20世紀90年代初從計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）和計算機輔助工程（CAE）的概念發(fā)展而來

3、的。EDA技術(shù)就是以計算機為工具，設計者在EDA軟件平臺上，用硬件描述語言VHDL完成設計文件，然后由計算機自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。EDA技術(shù)的出現(xiàn)，極大地提高了電路設計的效率和可行性，減輕了設計者的勞動強度。 隨著EDA技術(shù)的快速發(fā)展，電子設計自動化（EDA）逐漸成為重要的設計手段，已經(jīng)廣泛應用于模擬與數(shù)字電路系統(tǒng)等許多領域。它是一

4、種實現(xiàn)電子系統(tǒng)或電子產(chǎn)品自動化設計的技術(shù)，與電子技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展密切相關，并吸收了計算機科學領域的大多數(shù)最新研究成果，以高性能的計算機作為工作平臺，促進了工程發(fā)展。傳統(tǒng)單片機設計的電梯控制外圍電路復雜，性能不穩(wěn)定，而采用EDA設計，卻擁有電子系統(tǒng)小型化、低功耗、高可靠性、開發(fā)過程投資小、周期短等優(yōu)點，而且還可以通過軟件編程對</p><p>　　電梯控制器是控制電梯按顧客要求自動上下的裝置。本文采用VHDL

5、語言來設計實用三層電梯控制器，其代碼具有良好的可讀性和易理解性。</p><p>　　2 電梯控制器的設計</p><p><b>　　2.1 設計要求</b></p><p>　?。?）設計一個三層樓房自動電梯控制器，用八個 LED顯示電梯行進過程，并有數(shù)碼管顯示電梯當前所在樓層位置；</p><p>　　（2）每層電

6、梯入口處設有請求按鈕開關，請求按鈕按下則相應樓層的LED 亮；</p><p><b>　　2.2 電梯功能</b></p><p>　　2.2.1 電梯運行規(guī)則</p><p>　　當電梯處在上升模式時，只響應比電梯所在位置高的上樓請求，由下向上逐個執(zhí)行，直到最后一個上樓請求執(zhí)行完畢。如果高層有下樓請求，直接升到有下樓請求的最高樓層，然后進入

7、下降模式。</p><p>　　（1）請求信號分析：電梯的請求信號可分為梯內(nèi)請求和梯外請求。</p><p>　?。?）電梯處于各樓層時的運行情況。</p><p>　?、偬幱谝粚訒r，不管是梯內(nèi)梯外，電梯都只能接收上升的請求信號。此后，電梯就進入預上升狀態(tài)，準備作上升運行。如果電梯沒有接收到請求信號，則電梯在一層待機，其分析圖如圖2所示。</p>&l

8、t;p>　　圖2-1 電梯處于一層時運行情況分析</p><p>　?、谔幱诙訒r，電梯則可能出現(xiàn)以下三種情況：① 電梯沒有接收到梯內(nèi)梯外的任何請求信號時，則電梯在二層待機；② 電梯接收到上升請求信號，進入預上升狀態(tài)；③ 電梯接收到下降請求信號，進入預下降狀態(tài)，其分析圖如圖3所示。</p><p>　　圖2-2 電梯處于二層時的運行情況分析</p><p&g

9、t;　?、厶幱谌龑訒r，不管是梯內(nèi)梯外，電梯都只能接收到下降的請求信號。此時，電梯就進入預下降狀態(tài)，準備作下降運行。如果電梯沒有接收到請求信號，則電梯在三層待機，其分析圖如圖4所示。</p><p>　　圖2-3 電梯處于三層時的運行可能分析</p><p>　?。?）對電梯開門、關門等內(nèi)部信號處理的分析，其流程如圖6所示。</p><p>　　圖2-4 電梯內(nèi)外

10、信號處理</p><p>　　當電梯接收到請求信號后，運行到發(fā)出請求的樓層。運達后，開門使能信號促使電梯開門載客，同時驅(qū)動關門延時信號。在電梯進行完關門倒數(shù)計后，關門使能信號將促使電梯關門狀態(tài)，然后上升或下降運行。</p><p>　　2.2.2 電梯整體設計</p><p>　　電梯控制器采用狀態(tài)機來實現(xiàn)，思路比較清晰?？梢詫㈦娞莸却拿棵腌娨约伴_門、關門都看成一

11、個獨立的狀態(tài)。由于電梯又是每秒上升或下降一層，所以就可以通過一個統(tǒng)一的1秒為周期的時鐘來觸發(fā)狀態(tài)機。根據(jù)電梯的實際工作情況，可以把狀態(tài)機設置10個狀態(tài)，分別是“電梯停留在第1層”、“開門”、“關門”、“開門等待第1秒”、“開門等待第2秒”、“開門等待第3秒”、“開門等待第4秒”、“上升”、“下降”和“停止狀態(tài)”。各個狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件可由上面的設計要求所決定。</p><p>　　電梯初始狀態(tài)為一層，處在開門狀態(tài)

12、，開門指示燈亮。</p><p>　　一層電梯入口處設有上樓請求開關，二層電梯入口設有上、下樓請求開關，三層電梯入口處設有下樓請求開關，電梯內(nèi)部設有乘客到達樓層的停站請求開關及其顯示。</p><p>　　設置電梯所處位置指示（用數(shù)碼管表示）及電梯上升或下降指示。</p><p>　　電梯到達有停站請求的樓層后，電梯門打開，開門指示燈亮。開門4秒后，電梯門關閉，開門

13、指示燈滅，電梯繼續(xù)運行，直至執(zhí)行完最后一個請求信號后停在當前層。</p><p>　　電梯控制系統(tǒng)能記憶電梯內(nèi)外的請求信號，并按照電梯運行規(guī)則工作，每個請求信號執(zhí)行完畢后隨即清除。</p><p>　　2.3 端口設計說明</p><p>　　（1）由功能要求得到本程序設計的端口必須包括：</p><p>　　時鐘信號(fclk)；</

14、p><p>　　一樓電梯外的上升請求信號(up1)；</p><p>　　二樓電梯外的上升請求信號（up2）；</p><p>　　二樓電梯外的下降請求信號(down2)；</p><p>　　三樓電梯外的下降請求信號(down3)；</p><p>　　電梯內(nèi)部到達樓層的請求信號（stop1、stop2、stop3）；&

15、lt;/p><p>　　電梯內(nèi)部關門請求信號（close）；</p><p>　　所有輸入信號等于1，表示有請求，等于0，表示無請求；</p><p>　　電梯外部上升指示燈（uplight）和下降請求指示燈（downlight），它們與up1、up2、down2、down3信號相對應；</p><p>　　電梯內(nèi)部乘客到達樓層的停站請求燈（st

16、oplight），該信號與stop1、stop2和stop3信號相對應；</p><p>　　電梯運行模式指示(udsig),1代表下降模式，0代表上升模式；</p><p>　　電梯所在樓層指示(position)，表示電梯在對應樓層；</p><p>　　電梯所在樓層數(shù)碼管表示(dout)，該信號與position信號相對應；</p><p&

17、gt;　　電梯門狀態(tài)燈 (doorlight)，1表示開門,0表示關門。</p><p>　?。?）該設計中有8個LED等：電梯外部上升指示燈（uplight），一樓二樓各一個；下降請求指示燈（downlight）二樓三樓各一個；電梯內(nèi)部乘客到達樓層的停站請求燈（stoplight）分別指示一樓二樓三樓；電梯門狀態(tài)燈 (doorlight)指示電梯門的開關。</p><p><b&g

18、t;　　2.4 程序設計</b></p><p>　　代碼由三大部分組成：庫聲明，實體，結(jié)構(gòu)體。</p><p>　　2.4.1 庫聲明部分</p><p>　　調(diào)用VHDL庫，通過library語句本程序應用了VHDL庫中的”通用ieee庫”和”標準std庫”。</p><p>　　library ieee;</p>

19、<p>　　use ieee.std_logic_1164.all;</p><p>　　use ieee.std_logic_arith.all;</p><p>　　use ieee.std_logic_unsigned.all;</p><p>　　2.4.2 實體部分</p><p>　　實體部分列出了代碼所用到的所用輸

20、入輸出端口。主控制器系統(tǒng)由VHDL語言實現(xiàn)，其輸入輸出端口定義如下：</p><p>　　entity flift is</p><p>　　port(fclk,up1,up2,down2,down3,stop1,stop2,stop3,close:in std_logic;</p><p>　　uplight:buffer std_logic_vector(2 d

21、ownto 1); ---電梯外部1.2樓上請求</p><p>　　downlight:buffer std_logic_vector(3 downto 2); ---電梯外部2.3樓下請求</p><p>　　stoplight:buffer std_logic_vector(3 downto 1); ---電梯內(nèi)部請求</p><p>　　

22、udsig:buffer std_logic; ---電梯的狀態(tài),0代表(預)上升,1代表(預)下降</p><p>　　position:buffer integer range 1 to 3; ---電梯所在樓層</p><p>　　doorlight:out std_logic; ---門燈,開門燈亮,關門等滅

23、</p><p>　　dout:out std_logic_vector(3 downto 0)); ---用以實現(xiàn)樓層數(shù)字顯示</p><p>　　end flift;</p><p>　　2.4.3 結(jié)構(gòu)體部分</p><p>　　結(jié)構(gòu)體部分共使用了分頻進程，電梯狀態(tài)進程，讀按鍵、控制指示燈進程和樓層顯示進程4個進程。<

24、/p><p>　　使用狀態(tài)機來實現(xiàn)電梯功能。</p><p>　　在電梯狀態(tài)進程中，在電梯的上升狀態(tài)中，通過對信號燈的判斷，決定下一個狀態(tài)是繼續(xù)上升還是停止；在電梯下降狀態(tài)中，也是通過對信號燈的判斷，決定下一個狀態(tài)是繼續(xù)下降還是停止；在電梯停止狀態(tài)中，通過對信號燈的判斷，決定電梯是上升、下降還是停止。</p><p>　　狀態(tài)機進程的運行基于電梯時鐘fliclk，此時鐘

25、周期是外部時鐘周期的十六倍；按鍵設定進程基于按鍵時鐘buttonclk，此時鐘的周期為外部時鐘周期的兩倍。按鍵時鐘周期比電梯時鐘周期短，這就意味著按鍵設定進程比狀態(tài)機進程快，這就保證了每一次按鍵都能掃描并保留而不會被狀態(tài)機進程中的清零程序消除。</p><p>　　按鍵后產(chǎn)生的點亮的信號燈(邏輯值為‘1’)用于作為狀態(tài)機進程中的判斷條件，而clearup和cleardn信號為邏輯‘l’使得相應的信號燈熄滅。<

26、;/p><p>　　分頻進程：該進程的目的是產(chǎn)生不同頻率的兩個時鐘，電梯控制時鐘fliclk和按鍵控制時鐘buttonclk。</p><p>　　process(fclk) ---產(chǎn)生電梯控制時鐘fliclk和按鍵控制時鐘buttclk</p><p><b>　　begin </b></p><p>　　if (f

27、clk'event and fclk='1') then q<=q+1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　buttonclk<=q(0);</p><p>　　fliclk<=q(3);</p><p>　　end process;<

28、/p><p>　　狀態(tài)機進程：該部分是整個設計的核心，根據(jù)電梯的工作模式，將電梯的工作分為10個狀態(tài)，分別為停一層stopno1、開門狀態(tài)dooropen、關門狀態(tài)doorclose、開門等待1秒wait1、開門等待2秒wait2、開門等待3秒wait3、開門等待4秒wait4、上升up、下降down和停止stop。在每個狀態(tài)下，判斷輸入信號的請求，轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)且產(chǎn)生對應得輸出信號。</p><p

29、><b>　　結(jié)構(gòu)體部分分析</b></p><p><b>　　(1)停一層狀態(tài)</b></p><p>　　當處于停一層狀態(tài)時，電梯開門同時轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)wait1。</p><p>　　when stoponl=>doorlight<='1'; position<=1; pos:

30、=1;state<=wait1;</p><p>　　開門等待1秒：該狀態(tài)時重新計入上升下降請求。如果此時有關門請求，則轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)doorclose；如果沒有請求，則下一狀態(tài)為wait2。</p><p>　　when wait1=>clearup<='0'; cleardn<='0'; </p><p>　

31、　if(close='1') then state<=doorclose;</p><p>　　else state<=wait2;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　開門等待2秒：如果此時有關門請求，則轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)doorclose；如果沒有請求，則下一狀態(tài)為wait3。<

32、;/p><p>　　開門等待3秒：如果此時有關門請求，則轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)doorclose；如果沒有請求，則下一狀態(tài)為wait4。</p><p>　　開門等待4秒：該狀態(tài)的下一狀態(tài)為doorclose。</p><p><b>　?。?）上升模式</b></p><p>　　當處于上升模式，同時電梯位于三層，如果此時電梯的內(nèi)部

33、與外部都沒有請求，電梯轉(zhuǎn)為下降模式，并進入下一狀態(tài)doorclose；如果此時電梯內(nèi)部有在三層下的請求或三層外部有下樓請求，電梯進入下一狀態(tài)dooropen；否則電梯轉(zhuǎn)為下降模式，并進入下一狀態(tài)down。</p><p>　　if (position=3) then </p><p>　　if (stoplight="000&qu

34、ot; and uplight="00" and downlight="00" ) </p><p>　　then udsig<='1'; state<=doorclose;</p><p>　　elsif(stoplight(3)='1' or downlight(3)='1') <

35、/p><p>　　then state<=dooropen;</p><p>　　else udsig<='1'; state<=down;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　當處于上升模式，同時電梯位于二層，如果此時電梯的內(nèi)部與外部都沒有請求，電梯仍為

36、上升模式，并進入下一狀態(tài)doorclose；如果此時電梯內(nèi)部有在二層下的請求或二層外部有下樓請求或上樓請求，電梯進入下一狀態(tài)dooropen；如果此時電梯內(nèi)部有在三層下的請求或三層外部有下樓請求，電梯仍為上升模式，并進入下一狀態(tài)up；否則電梯轉(zhuǎn)為下降模式，并進入下一狀態(tài)down。</p><p>　　elsif (position=2) then </p>

37、<p>　　if(stoplight="000" and uplight="00" and downlight="00") </p><p>　　then udsig<='0'; state<=doorclose;</p><p>　　elsif (stoplight(3)='1&

38、#39; or downlight(3)='1') </p><p>　　then udsig<='0'; state<=up;</p><p>　　else udsig<='1'; state<=down;</p><p><b>　　end if;</b></p&

39、gt;<p>　　當處于上升模式，同時電梯位于一層，如果此時電梯的內(nèi)部與外部都沒有請求，電梯仍為上升模式，并進入下一狀態(tài)doorclose；如果此時電梯內(nèi)部有在一層下的請求或一層外部有上樓請求，電梯進入下一狀態(tài)dooropen；否則電梯仍為上升模式，并進入下一狀態(tài)up。</p><p><b>　?。?）下降模式</b></p><p>　　當處于下降模

40、式，同時電梯位于一層，如果此時電梯的內(nèi)部與外部都沒有請求，電梯轉(zhuǎn)為上升模式，并進入下一狀態(tài)doorclose；如果此時電梯內(nèi)部有在一層下的請求或一層外部有上樓請求，電梯進入下一狀態(tài)dooropen；否則電梯轉(zhuǎn)為上升模式，并進入下一狀態(tài)up。</p><p>　　當處于下降模式，同時電梯位于二層，如果此時電梯的內(nèi)部與外部都沒有請求，電梯仍為下降模式，并進入下一狀態(tài)doorclose；如果此時電梯內(nèi)部有在二層下的請求

41、或二層外部有下樓請求或上樓請求，電梯進入下一狀態(tài)dooropen；如果此時電梯內(nèi)部有在一層下的請求或一層外部有上樓請求，電梯仍為下降模式，并進入下一狀態(tài)down；否則電梯轉(zhuǎn)為上升模式，并進入下一狀態(tài)up。</p><p>　　當處于下降模式，同時電梯位于三層，如果此時電梯的內(nèi)部與外部都沒有請求，電梯仍為下降模式，并進入下一狀態(tài)doorclose；如果此時電梯內(nèi)部有在三層下的請求或三層外部有下樓請求，電梯進入下一狀

42、態(tài)dooropen；否則電梯仍為下降模式，并進入下一狀態(tài)down。</p><p>　?。?）電梯上升下降處理</p><p>　　上升：電梯所在樓層數(shù)加一。如果此時電梯在二層同時二層外部有上升或下降的請求或電梯內(nèi)部有在二層下的請求，則進入下一狀態(tài)stop。如果此時電梯在二層同時三層外部有下降的請求或電梯內(nèi)部有在三層下的請求，則進入下一狀態(tài)up；否則進入下一狀態(tài)stop。</p>

43、;<p>　　when up=>position<=position+1; pos:=pos+1; </p><p>　　if (pos=2 and (uplight(2)='1' or downlight(2)='1'or stoplight(2)='1' ))</p><p>　　then st

44、ate<=stop;</p><p>　　elsif(pos=2 and (stoplight(3)='1' or downlight(3)='1')) </p><p>　　then state<=up;</p><p>　　else state<=stop;</p><p><b&g

45、t;　　end if;</b></p><p>　　下降：電梯所在樓層數(shù)減一。如果此時電梯在二層同時二層外部有上升或下降的請求或電梯內(nèi)部有在二層下的請求，則進入下一狀態(tài)stop。如果此時電梯在二層同時一層外部有上升的請求或電梯內(nèi)部有在一層下的請求，則進入下一狀態(tài)down；否則進入下一狀態(tài)stop。</p><p>　　停止：該狀態(tài)的下一狀態(tài)為dooropen。</p>

46、;<p>　　開門狀態(tài)：電梯開門同時清除上升下降的請求，并轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)wait1，其它的狀態(tài)都轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)stop。</p><p>　　如果清除上升的信號有效，則電梯內(nèi)部相應樓層停止信號清除，同時電梯外部相應樓層上升信號清除；否則當有上升請求時相應的電梯外部上升指示燈亮。</p><p>　　if(clearup='1') </p><p

47、>　　then stoplight(position)<='0'; uplight(position)<='0';</p><p><b>　　else</b></p><p>　　if(up1='1')then uplight(1)<='1';</p><p&

48、gt;　　elsif(up2='1')then uplight(2)<='1';</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　如果清除下降的信號有效，則電梯內(nèi)部相應樓層停止信號清除，同時電梯外部相應樓層下降

49、信號清除；否則當有下降請求時相應的電梯外部下降指示燈亮。</p><p>　　如果停止信號有效，則相應的電梯內(nèi)部停站請求燈亮。</p><p>　　if (stop1='1') then stoplight(1)<='1';</p><p>　　elsif (stop2='1') then stoplight(2

50、)<='1';</p><p>　　elsif (stop3='1') then stoplight(3)<='1'; </p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　3 系統(tǒng)仿真</b></p&g

51、t;<p><b>　　分幾種情況分析：</b></p><p>　?。?）在三樓乘坐電梯到一樓</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)仿真圖(1)</p><p>　　初始時電梯停在一層position=1，上升模式udsig=0并保持開門狀態(tài)，doorlight=1。外部沒有請求時，電梯等待四秒后關門，doorlight變?yōu)?。

52、三層有下樓請求并要求停在一層則先down3置1，downlight(3)=1。由于三層是下樓請求，而電梯此時是上升模式udsig=0，則電梯到二層時不停position=2，直接運行到三層position=3，開門doorlight變?yōu)?，down3清零，downlight(3)=0。進入電梯后把stop1置1，stoplight(1)=1，等待4秒后自動關門doorlight變?yōu)?，轉(zhuǎn)為下降模式udsig=1，下降到二樓positio

53、n=2，繼續(xù)下降到一樓position=1，stoplight(1)=0,開門doorlight=1，等待4秒后自動關門doorlight變?yōu)?。 如圖3-1所示</p><p>　?。?）在二樓乘坐電梯到三樓</p><p>　　圖3-2 系統(tǒng)仿真圖(2)</p><p>　　初始時電梯停在一層position=1，上升模式udsig=0并保持開門狀態(tài)，door

54、light=1。外部沒有請求時，電梯等待四秒后關門，doorlight變?yōu)?。二層有上樓請求并要求停在三樓則先把up2置1，uplight(2)=1。由于二層是上樓請求，而電梯此時是上升模式udsig=0，則電梯到二層時停position=2，開門doorlight變?yōu)?，up2清零，uplight(2)=0，進入電梯后把stop3置1，stoplight(3)=1，等待4秒后自動關門doorlight變?yōu)?，繼續(xù)上升到3樓positi

55、on=3，stoplight(1)=0，開門doorlight=1，等待4秒后自動關門doorlight變?yōu)?。 如圖3-2所示</p><p>　　（3）在三樓乘坐電梯到二樓</p><p>　　圖3-3 系統(tǒng)仿真圖（3）</p><p>　　初始時電梯停在一層position=1，上升模式udsig=0并保持開門狀態(tài)，doorlight=1。外部沒有請求時，電

56、梯等待四秒后關門，doorlight變?yōu)?。三層有下樓請求并要求停在二層則先down3置1，downlight(3)=1。由于三層是下樓請求，而電梯此時是上升模式udsig=0，則電梯到二層時不停position=2，直接運行到三層position=3，開門doorlight變?yōu)?，down3清零，downlight(3)=0，進入電梯后stop2置1，stoplight(2)=1，等待4秒后自動關門doorlight變?yōu)?，轉(zhuǎn)為下降模

57、式udsig=1，下降到二樓position=2，stoplight(2)=0，開門doorlight=1，等待4秒后自動關門doorlight變?yōu)?。 如圖3-3所示</p><p>　?。?）在一樓乘坐電梯到二樓</p><p>　　圖3-4 系統(tǒng)仿真圖（4）</p><p>　　初始時電梯停在一層position=1，上升模式udsig=0并保持開門狀態(tài)，do

58、orlight=1。外部沒有請求時，電梯等待四秒后關門，doorlight變?yōu)?。一層有上樓請求并要求停在三樓則先up1置1，uplight(1)=1。由于一層是上樓請求，而電梯此時是上升模式udsig=0，則電梯開門doorlight變?yōu)?，up1清零，uplight(1)=0。進入電梯后把stop2置1，stoplight(2)=1，等待4秒后自動關門doorlight變?yōu)?，上升到2樓position=2，開門doorlight=

59、1，stoplight(2)=0，等待4秒后自動關門doorlight變?yōu)?。 如圖3-4所示</p><p>　?。?）在二樓乘坐電梯到一樓</p><p>　　圖4-5 系統(tǒng)仿真圖（5）</p><p>　　初始時電梯停在一層position=1，上升模式udsig=0并保持開門狀態(tài)，doorlight=1。外部沒有請求時，電梯等待四秒后關門，doorligh

60、t變?yōu)?。二層有下樓請求并要求停在一層則先down2置1，downlight(2)=1。由于二層是下樓請求，而電梯此時是上升模式udsig=0，則電梯到二層時停position=2，開門doorlight變?yōu)?， down2清零，downlight(2)=0,進入電梯后stop1置1，stoplight(1)=1,等待4秒后自動關門doorlight變?yōu)?，轉(zhuǎn)為下降模式udsig=1，下降到一樓position=2，stoplight(

61、1)=0，開門doorlight=1，等待4秒后自動關門doorlight變?yōu)?。 如圖3-5所示</p><p><b>　　4小結(jié)</b></p><p>　　我這篇課設基于VHDL語言設計的三層電梯控制器，并進行了仿真。在參考了許多相關資料后，充分理解了三層電梯的設計要求，基本上完成了任務要求：</p><p>　　（1）設計一個三層樓房

62、自動電梯控制器，用八個 LED顯示電梯行進過程，并有數(shù)碼管顯示電梯當前所在樓層位置；</p><p>　　（2）每層電梯入口處設有請求按鈕開關，請求按鈕按下則相應樓層的LED 亮；</p><p>　　但本代碼中可能仍存在一些不能解決的實際問題，許多工程實際問題不能完全用理論知識去解決，需要不斷吸取實踐經(jīng)驗，尋找解決問題方法。</p><p>　　用VHDL硬件描述

63、語言的形式來進行三層電梯控制器的設計方便靈活，利用EDA軟件進行編譯優(yōu)化仿真極大的減少了電路設計時間和可能發(fā)生的錯誤，降低了開發(fā)成本，相信這種設計方法將在未來的數(shù)字系統(tǒng)設計中發(fā)揮越來越重要的作用。</p><p>　　這一周的設計過程中，除找資料外，大多時間都是在電腦上進行的，通過反復的編譯，仿真，不斷試驗來實現(xiàn)所得結(jié)果。在設計上，運用了EDA自上而下的設計思想，逐步完善所設計功能，同時，用到VHDL語言中的狀態(tài)

64、機，多進程，CASE、IF….ELSE 等語句，才達到以上結(jié)果。設計過程中也遇到了許多問題，如波形仿真上信號的設置等。</p><p>　　這個課程設計還有很多不足之處：</p><p>　　1、電梯各個進程依賴于2個不同的時鐘，這樣做雖然比較精確但是顯得有些多余。</p><p>　　2、電梯控制程序只實現(xiàn)了三層樓電梯的控制，這種電梯在現(xiàn)實生活中應用很少，而且此程

65、序不方便向更多層電梯控制器程序擴展。</p><p>　　通過此次的課程設計，我學到了很多知識，包括QuartusII和ModelSim的使用和仿真，已經(jīng)如何真正的運用學過的EDA知識，完成具有意義性的系統(tǒng)設計。培養(yǎng)了自學能力和動手能力。并且由原先的被動的接受知識轉(zhuǎn)換為主動的尋求知識，這可以說是學習方法上的一個很大的突破。通過課程設計，我學會了如何將學到的知識轉(zhuǎn)化為自己的東西，學會了怎么更好的處理知識和實踐相結(jié)合

66、的問題。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 潘松 黃繼業(yè) EDA技術(shù)實用教程 科學出版社 2005</p><p>　　[2] 朱正偉 EDA技術(shù)及應用 清華大學出版社 2005.10</p><p>　　[3] 王振紅VHDL數(shù)字電路設計與應用實踐教程 機械工業(yè)出版社 2003.

67、6</p><p>　　[4] 梁勇 王留奎 EDA技術(shù)教程 人民郵電出版社 2010</p><p>　　[5] 柳春鋒 電子設計自動化(EDA) 北京理工大學出版社 2005．</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　代碼：</b></p><p

68、>　　library ieee;</p><p>　　use ieee.std_logic_1164.all;</p><p>　　use ieee.std_logic_arith.all;</p><p>　　use ieee.std_logic_unsigned.all;</p><p>　　entity flift is</

69、p><p>　　port(fclk,up1,up2,down2,down3,stop1,stop2,stop3,close:in std_logic;</p><p>　　uplight:buffer std_logic_vector(2 downto 1); ---電梯外部1.2樓上請求</p><p>　　downlight:buffer std_logic_v

70、ector(3 downto 2); ---電梯外部2.3樓下請求</p><p>　　stoplight:buffer std_logic_vector(3 downto 1); ---電梯內(nèi)部請求</p><p>　　udsig:buffer std_logic; ---電梯的狀態(tài),0代表(預)上升,1代表(預)下降</p><p>　　p

71、osition:buffer integer range 1 to 3; ---電梯所在樓層</p><p>　　doorlight:out std_logic; ---門燈,開門燈亮,關門燈滅</p><p>　　dout:out std_logic_vector(3 downto 0)); ---用以實現(xiàn)樓層

72、數(shù)字顯示</p><p>　　end flift;</p><p>　　architecture behav of flift is</p><p>　　type state_type is(stoponl,dooropen,doorclose,wait1,wait2,wait3,wait4,up,down,</p><p>　　stop);

73、 ---十個狀態(tài),初始,開門,關門,延時1~4,上升,下降,停</p><p>　　signal state:state_type:=stoponl;</p><p>　　signal clearup,cleardn,buttonclk,fliclk:std_logic;</p><p>　　---上升清零,下降清零,按鍵時鐘,電梯時

74、鐘</p><p>　　signal q:std_logic_vector(3 downto 0);</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　process(fclk) ---分頻進程，產(chǎn)生電梯控制時鐘fliclk和按鍵控制時鐘buttonclk</p><p><b>　　begi

75、n </b></p><p>　　if (fclk'event and fclk='1') then q<=q+1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　buttonclk<=q(0);

76、 ---二分頻</p><p>　　fliclk<=q(3); ---十六分頻</p><p>　　end process;</p><p>　　cont:process(fliclk) ---狀態(tài)機進程&l

77、t;/p><p>　　variable pos:integer range 3 downto 1;</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if (fliclk'event and fliclk='1') then</p><p>　　case state is</p

78、><p>　　when stoponl=>doorlight<='1'; position<=1; pos:=1;state<=wait1;</p><p>　　when wait1=>clearup<='0'; cleardn<='0'; ---開門等待1秒</p><p&

79、gt;　　if(close='1') then state<=doorclose;</p><p>　　else state<=wait2;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　when wait2=> ---開門等待2秒&

80、lt;/p><p>　　if(close='1') then state<=doorclose;</p><p>　　else state<=wait3;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　when wait3=>

81、 ---開門等待3秒</p><p>　　if(close='1') then state<=doorclose;</p><p>　　else state<=wait4;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　when wait4=>sta

82、te<=doorclose; ---開門等待4秒</p><p>　　when doorclose=>doorlight<='0'; ---關門狀態(tài)</p><p>　　if (udsig='0') then ---上升情況</p&g

83、t;<p>　　if (position=3) then ---電梯在3層</p><p>　　if (stoplight="000" and uplight="00" and downlight="00" ) </p><p>　　then udsig<='1&

84、#39;; state<=doorclose;</p><p>　　elsif(stoplight(3)='1' or downlight(3)='1') </p><p>　　then state<=dooropen;</p><p>　　else udsig<='1'; state<=dow

85、n;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　elsif (position=2) then ---電梯在2層</p><p>　　if(stoplight="000" and uplight="00" and downlight=&qu

86、ot;00") </p><p>　　then udsig<='0'; state<=doorclose;</p><p>　　elsif(stoplight(2)='1' or downlight(2)='1' or uplight(2)='1') </p><p>　　then

87、 state<=dooropen; </p><p>　　elsif (stoplight(3)='1' or downlight(3)='1') </p><p>　　then udsig<='0'; state<=up;</p><p&

88、gt;　　else udsig<='1'; state<=down;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　elsif (position=1) then ---電梯在1層</p><p>　　if(stoplight="000"

89、; and uplight="00" and downlight="00")</p><p>　　then udsig<='0'; state<=doorclose;</p><p>　　elsif(stoplight(1)='1' or uplight(1)='1') </p>

90、<p>　　then state<=dooropen; </p><p>　　else udsig<='0'; state<=up;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　

91、end if;</b></p><p>　　elsif (udsig='1') then ---下降情況</p><p>　　if (position=1) then ---電梯在1層</p><p>　　if (stoplight="000&

92、quot;and uplight="00" and downlight="00") </p><p>　　then udsig<='0'; state<=doorclose;</p><p>　　elsif(stoplight(1)='1' or uplight(1)='1') </p

93、><p>　　then state<=dooropen; </p><p>　　else udsig<='0'; state<=up;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　elsif

94、(position=2) then ---電梯在2層</p><p>　　if(stoplight="000" and uplight="00" and downlight="00") </p><p>　　then udsig<='1'; state <=doorc

95、lose;</p><p>　　elsif(stoplight(2)='1' or downlight(2)='1' or uplight(2)='1') </p><p>　　then state<=dooropen; </p><p>　　elsif(stoplight(1)=&#

96、39;1' or uplight(1)='1') </p><p>　　then udsig<='1'; state<=down;</p><p>　　else udsig<='0'; state<=up;</p><p><b>　　end if;</b><

97、/p><p>　　elsif(position=3) then ---電梯在3層</p><p>　　if(stoplight ="000" and uplight="00" and downlight="00")</p><p>　　then udsig<='

98、1'; state<=doorclose;</p><p>　　elsif(stoplight(3)='1' or downlight(3)='1') </p><p>　　then state<=dooropen; </p><p>　　else udsig<='1'; state<

99、;=down;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　when up=>position<=position+1; pos:=p

100、os+1; ---電梯上一層</p><p>　　if (pos=2 and (uplight(2)='1' or downlight(2)='1'or stoplight(2)='1' ))</p><p>　　then state<=stop;</p><p>　　elsif(pos=2 and (sto

101、plight(3)='1' or downlight(3)='1')) </p><p>　　then state<=up;</p><p>　　else state<=stop;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　when down=&g

102、t;position<=position-1; pos:=pos-1; ---電梯下一層</p><p>　　if (pos=2 and (uplight(2)='1' or downlight(2)='1'or stoplight(2)='1' ))</p><p>　　then state<=stop; </p>

103、;<p>　　elsif(pos=2 and (stoplight(1)='1' or uplight(1)='1') )</p><p>　　then state<=down;</p><p>　　else state<=stop;</p><p><b>　　end if;</b>&

104、lt;/p><p>　　when stop=>state<=dooropen; ---電梯停止</p><p>　　when dooropen=>doorlight<='1';clearup<='1';cleardn<='1';state<=wait1; </p&

105、gt;<p>　　when others=>state<=stoponl;</p><p><b>　　end case;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　end process cont;</p><p>　　butt: p

106、rocess( buttonclk) ---讀按鍵、控制指示燈進程</p><p>　　begin </p><p>　　if(buttonclk'event and buttonclk='1')then </p><p>　　if(clearup='1') </p&g

107、t;<p>　　then stoplight(position)<='0'; uplight(position)<='0';</p><p><b>　　else</b></p><p>　　if(up1='1')then uplight(1)<='1';</p>

108、;<p>　　elsif(up2='1')then uplight(2)<='1';</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　if(cleardn='1')</p&g

109、t;<p>　　then stoplight(position)<='0'; downlight(position)<='0';</p><p><b>　　else </b></p><p>　　if(down2='1')then downlight(2)<='1';&l

110、t;/p><p>　　elsif(down3='1') then downlight(3)<='1';</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　if (stop1='1

111、9;) then stoplight(1)<='1';</p><p>　　elsif (stop2='1') then stoplight(2)<='1';</p><p>　　elsif (stop3='1') then stoplight(3)<='1'; &l

112、t;/p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　end process butt;</p><p>　　process(position)</p><p><b>　　begin</b&

113、gt;</p><p>　　if(position=1) then dout<="0001";</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　if(position=2) then dout<="0010";</p><p><b>