基于VHDL語言的3層電梯控制器-畢業(yè)論文.doc

更多論文/fanteral前 言 第1章 電梯控制器的設(shè)計(jì)思路1.1 設(shè)計(jì)要求. 1.1 總體設(shè)計(jì)思路1.2 具體設(shè)計(jì)思路第2章 電梯控制器的綜合設(shè)計(jì)2.1 電梯控制器功能2.2 電梯控制器設(shè)計(jì)2.3 電梯控制器實(shí)體設(shè)計(jì) 2.4 電梯控制器結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)2.5電梯控制器源程序2.6 電梯控制器仿真波形第3章 n層電梯控制器的設(shè)計(jì)技巧分析第4章 設(shè)計(jì)的擴(kuò)展性第5章 設(shè)計(jì)創(chuàng)新和心得體會(huì)第6章 結(jié)束語附 錄 參考文獻(xiàn)前 言現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的核心已趨向基于計(jì)算機(jī)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)，即eda（electronic design automation）技術(shù)。eda技術(shù)就是依賴功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，在eda工具軟件平臺(tái)上，對(duì)以硬件描述語言hdl（hardware description language）為系統(tǒng)邏輯描述手段的設(shè)計(jì)文件，自動(dòng)完成邏輯編譯，化簡，分割，綜合，布局布線以及邏輯優(yōu)化和仿真測試，直至既定的電子線路系統(tǒng)功能。eda技術(shù)使得設(shè)計(jì)者的工作僅限于利用軟件的方式，即利用硬件描述語言和eda軟件來完成對(duì)系統(tǒng)硬件功能的實(shí)現(xiàn)，這是電子設(shè)計(jì)技術(shù)的一個(gè)巨大進(jìn)步。20世紀(jì)70年代，在信息通信領(lǐng)域.要優(yōu)先發(fā)展高速寬帶信息網(wǎng).深亞微米集成電路.新型元器件.計(jì)算機(jī)及軟件技術(shù).第三代移動(dòng)通信技術(shù).信息管理.信息安全技術(shù).積極開拓以數(shù)字技術(shù).網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的新一代信息產(chǎn)品.發(fā)展新興產(chǎn)業(yè).培育新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn).要大力推進(jìn)制造業(yè)信息化.積極開展計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(cad).計(jì)算機(jī)輔助工程(cae).計(jì)算機(jī)輔助工藝(capp).計(jì)算機(jī)機(jī)輔助制造(cam).產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(pdm).制造資源計(jì)劃(mrpii)及企業(yè)資源管理(erp)等.有條件的企業(yè)可開展網(wǎng)絡(luò)制造.便于合作設(shè)計(jì).合作制造.參與國內(nèi)和國際競爭.開展數(shù)控化工程和數(shù)字化工程.自動(dòng)化儀表的技術(shù)發(fā)展趨勢的測試技術(shù).控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù).通信技術(shù)進(jìn)一步融合.形成測量.控制.通信與計(jì)算機(jī)(m3c)結(jié)構(gòu).在asic和pld設(shè)計(jì)方面.向超高速.高密度.低功耗.低電壓方面發(fā)展.本課程設(shè)計(jì)使用軟件為quartus 2，設(shè)計(jì)一個(gè)電梯控制器，硬件通過altera公司的cyclone系列的ep1c12q240c8芯片來實(shí)現(xiàn)。軟件通過vhdl語言來實(shí)現(xiàn)。編者2010年1月第1章 電梯控制器的設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)思路電梯的使用越來越普遍，已從原來只在商業(yè)大廈，賓館使用，過渡到在辦公樓，居民樓等場所使用，并且對(duì)電梯功能的要求也不斷提高，相應(yīng)的器控制方式也在不停的發(fā)生變化。對(duì)于電梯的控制，傳統(tǒng)的方式是使用繼電器接觸器控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)在電梯控制器的應(yīng)用日益廣泛，現(xiàn)在已進(jìn)入全微機(jī)化控制的時(shí)代。 電梯的微機(jī)化只要有以下幾種方式：1.plc控制；2.單板機(jī)控制；3.單片機(jī)控制；4.單微機(jī)控制；5.多微機(jī)控制；6.人工智能控制。隨著eda技術(shù)的快速發(fā)展，cpld/fpda已廣泛應(yīng)用于電子設(shè)計(jì)與控制的各個(gè)方面。本設(shè)計(jì)就是使用一片cpld/fpga來實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯的控制。1.1 設(shè)計(jì)要求整個(gè)系統(tǒng)的輸入輸出接口設(shè)計(jì)如下圖所示：系統(tǒng)工作用2 hz基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)clkin，樓層上升請(qǐng)求鍵up，樓層下降請(qǐng)求鍵down，樓層選擇鍵入鍵st_ch，提前關(guān)門輸入鍵close，延遲關(guān)門輸入鍵delay，電梯運(yùn)行的開關(guān)鍵run_stop，電梯運(yùn)行或停止指示鍵lamp，電梯運(yùn)行或等待時(shí)間指示鍵run_wait，電梯所在樓層指示數(shù)碼管st_out，樓層選擇指示數(shù)碼管direct。 clkinupindowninst_ch2.0closedelayrun_stoplamprun_wait3.0st_out3.0direct3.0 dtkzq圖1.1.1 電梯控制器dtkzq的輸入輸出接口圖 電梯的控制狀態(tài)包括運(yùn)行狀態(tài)、停止?fàn)顟B(tài)及等待狀態(tài)，其中運(yùn)行狀態(tài)又包含向上狀態(tài)和向下狀態(tài)。主要?jiǎng)幼饔虚_、關(guān)門，?？亢蛦?dòng)。乘客可通過鍵入開、關(guān)門按鈕，呼喚按鈕，指定樓層按鈕等來控制電梯的行與停。據(jù)此，整個(gè)電梯控制器dtkzq應(yīng)包括如下幾個(gè)組成部分： 時(shí)序輸出及樓選計(jì)數(shù)器； 電梯服務(wù)梯升降控制請(qǐng)求處理器； 電器； 上升及下降寄存器； 電梯次態(tài)生成器。該電梯控制器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是確定上升及下降寄存器的置位與復(fù)位。整個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。圖1.1.2 電梯控制器的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)圖1.2 總體設(shè)計(jì)思路控制器的功能模塊如圖1所示，包括主控制器、分控制器、樓層選擇器、狀態(tài)顯示器、譯碼器和樓層顯示器。乘客在電梯中選擇所要到達(dá)的樓層，通過主控制器的處理，電梯開始運(yùn)行，狀態(tài)顯示器顯示電梯的運(yùn)行狀態(tài)，電梯所在樓層數(shù)通過譯碼器譯碼從而在樓層顯示器中顯示。分控制器把有效的請(qǐng)求傳給主控制器進(jìn)行處理，同時(shí)顯示電梯的運(yùn)行狀態(tài)和電梯所在樓層數(shù)。由于分控制器相對(duì)簡單很多，所以主控制器是核心部分。1.3 具體設(shè)計(jì)思路 電梯控制器采用狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)，思路比較清晰?？梢詫㈦娞莸却拿棵腌娨约伴_門、關(guān)門都看成一個(gè)獨(dú)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(gè)統(tǒng)一的1秒為周期的時(shí)鐘來觸發(fā)狀態(tài)機(jī)。根據(jù)電梯的實(shí)際工作情況，可以把狀態(tài)機(jī)設(shè)置10個(gè)狀態(tài)，分別是“電梯停留在第1層”、“開門”、“關(guān)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?fàn)顟B(tài)”。各個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件可由上面的設(shè)計(jì)要求所決定。第2章 電梯控制器的綜合設(shè)計(jì)2.1 電梯控制器功能電梯控制器是控制電梯按顧客的要求自動(dòng)上下的裝置。三層電梯控制器的功能如下： (1)每層電梯入口處設(shè)有上下請(qǐng)求開關(guān)，電梯內(nèi)設(shè)有顧客到達(dá)層次的停站請(qǐng)求開關(guān)。 (2)設(shè)有電梯入口處位置指示裝置及電梯運(yùn)行模式(上升或下降)指示裝置。 (3)電梯每秒升(降)一層樓。 (4)電梯到達(dá)有停站請(qǐng)求的樓層，經(jīng)過1秒電梯門打開，開門指示燈亮，開門4秒后，電梯門關(guān)閉(開門指示燈滅)，電梯繼續(xù)進(jìn)行，直至執(zhí)行完最后一個(gè)請(qǐng)求信號(hào)后停留在當(dāng)前層。 (5)能記憶電梯內(nèi)外所有請(qǐng)求，并按照電梯運(yùn)行規(guī)則按順序響應(yīng)，每個(gè)請(qǐng)求信號(hào)保留至執(zhí)行后消除。 (6)電梯運(yùn)行規(guī)則：當(dāng)電梯處于上升模式時(shí)，只響應(yīng)比電梯所在位置高的上樓請(qǐng)求信號(hào)，由下而上逐個(gè)執(zhí)行，直到最后一個(gè)上樓請(qǐng)求執(zhí)行完畢；如果高層有下樓請(qǐng)求，則直接升到由下樓請(qǐng)求的最高層，然后進(jìn)入下降模式。當(dāng)電梯處于下降模式時(shí)則與上升模式相反。 (7)電梯初始狀態(tài)為一層開門狀態(tài)。2.2 電梯控制器設(shè)計(jì) 三層電梯控制器的vhdl描述模塊流程如圖2所示。三層電梯控制器的源代碼(見附錄)可知： (1)本程序設(shè)計(jì)調(diào)用了ieee庫，ieee庫是vhdl設(shè)計(jì)中最為常用的庫，它包含有ieee標(biāo)準(zhǔn)的程序包和其他一些支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的程序包。本設(shè)計(jì)采用了std_logic_1164、std_logic_arith、std_logic_unsigned程序包。 (2)以關(guān)鍵詞entity引導(dǎo)，end entity threeflift結(jié)尾的語句部分，稱為實(shí)體。vhdl的實(shí)體描述了電路器件的外部情況及各信號(hào)端口的基本性質(zhì)。本設(shè)計(jì)定義了關(guān)于三層電梯控制器用到的各類時(shí)鐘、異步復(fù)位按鍵、信號(hào)燈指示、電梯的請(qǐng)求。端口模式主要就是in、buffer、out端口。及定義了各端口信號(hào)的數(shù)據(jù)類型，主要是std_logic(標(biāo)準(zhǔn)邏輯位數(shù)據(jù)類型)、integer(整數(shù)類型)、std_logic_vector(標(biāo)準(zhǔn)邏輯矢量數(shù)據(jù)類型)。這些都滿足上面調(diào)用的ieee庫中的程序包。 (3)以關(guān)鍵詞architecture引導(dǎo)，end architecture art結(jié)尾的語句部分，稱為結(jié)構(gòu)體。結(jié)構(gòu)體負(fù)責(zé)描述電路器件的內(nèi)部邏輯功能或電路結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)定義了10個(gè)狀態(tài)。描述了在三層電梯中出現(xiàn)的各種可能的情況作為控制電梯的主要進(jìn)程。信號(hào)燈控制作為輔助進(jìn)程。（4） 三層電梯控制器的模塊2.3 電梯控制器實(shí)體設(shè)計(jì) 首先考慮輸入端口，一個(gè)異步復(fù)位端口reset，用于在系統(tǒng)不正常時(shí)回到初始狀態(tài)；在電梯外部，必須有升降請(qǐng)求端口，一層是最低層，不需要有下降請(qǐng)求，三層是最高層，不需要有上升請(qǐng)求，二層則上升、下降請(qǐng)求端口都有；在電梯的內(nèi)部，應(yīng)該設(shè)有各層停留的請(qǐng)求端口：一個(gè)電梯時(shí)鐘輸入端口，該輸入時(shí)鐘以1秒為周期，用于驅(qū)動(dòng)電梯的升降及開門關(guān)門等動(dòng)作；另有一個(gè)按鍵時(shí)鐘輸入端口，時(shí)鐘頻率比電梯時(shí)鐘頻率高。 其次是輸出端口，有升降請(qǐng)求信號(hào)以后，就得有一個(gè)輸出端口來指示請(qǐng)求是否被響應(yīng)，有請(qǐng)求信號(hào)以后，該輸出端口輸出邏輯l。被響應(yīng)以后則恢復(fù)邏輯o；同樣，在電梯內(nèi)部也應(yīng)該有這樣的輸出端口來顯示各層停留是否被響應(yīng)；在電梯外部，需要一個(gè)端口來指示電梯現(xiàn)在所處的位置；電梯開門關(guān)門的狀態(tài)也能用一個(gè)輸出端口來指示；為了觀察電梯的運(yùn)行是否正確，可以設(shè)置一個(gè)輸出端口來指示電梯的升降狀態(tài)。2.4 電梯控制器結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì) 首先說明一下狀態(tài)。狀態(tài)機(jī)設(shè)置了10個(gè)狀態(tài)，分別是電梯停留在l層 (stoponl)、開門(dooropen)、關(guān)門(doorclose)、開門等待第1秒(doorwaitl)、開門等待第2秒(doorwait2)、開門等待第3秒(doorwait3)、開門等待第4秒(doorwait4)、上升(up)、下降(down)和停止(stop)。在實(shí)體說明定義完端口之后，在結(jié)構(gòu)體architecture和begin之間需要有如下的定義語句，來定義狀態(tài)機(jī)。 type lift_state is (stoponl，dooropen，doorclose，doorwaitl，doorwait2，doorwai t3，door。wai t4，up，down，s top)： signal mylift：lift_state： 在結(jié)構(gòu)體中，設(shè)計(jì)了倆個(gè)進(jìn)程互相配合，一個(gè)是狀態(tài)機(jī)進(jìn)程作為主要進(jìn)程，另外一個(gè)是信號(hào)燈控制進(jìn)程作為輔助進(jìn)程。狀態(tài)機(jī)進(jìn)程中的很多判斷條件是以信號(hào)燈進(jìn)程產(chǎn)生的信號(hào)燈信號(hào)為依據(jù)的，而信號(hào)燈進(jìn)程中信號(hào)燈的熄滅又是由狀態(tài)機(jī)進(jìn)程中傳出的clearup和cleardn信號(hào)來控制。 在狀態(tài)機(jī)進(jìn)程中，在電梯的上升狀態(tài)中，通過對(duì)信號(hào)燈的判斷，決定下一個(gè)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(duì)信號(hào)燈的判斷，決定下一個(gè)狀態(tài)是繼續(xù)下降還是停止；在電梯停止?fàn)顟B(tài)中，判斷是最復(fù)雜的，通過對(duì)信號(hào)的判斷，決定電梯是上升、下降還是停止。 在信號(hào)燈控制進(jìn)程中，由于使用了專門的頻率較高的按鍵時(shí)鐘，所以使得按鍵的靈敏度增大，但是時(shí)鐘頻率不能過高，否則容易使按鍵過于靈敏。按鍵后產(chǎn)生的點(diǎn)亮的信號(hào)燈(邏輯值為1)用于作為狀態(tài)機(jī)進(jìn)程中的判斷條件，而clearup和cleardn信號(hào)為邏輯l使得相應(yīng)的信號(hào)燈熄滅。2.5電梯控制器源程序 library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;use ieee.std_logic_arith.all；entity ethreeflift is port(buttonclk: in std_logic; -按鍵時(shí)鐘 liftclk: in std_logic; -電梯時(shí)鐘 reset: in std_logic; -異步復(fù)位按鍵 f1upbutton: in std_logic; -第1層上升請(qǐng)求按鈕 f2upbutton: in std_logic; -第2層上升請(qǐng)求按鈕 f2dnbutton: in std_logic; -第2層下降請(qǐng)求按鈕 f3dnbutton: in std_logic; -第3層下降請(qǐng)求按鈕 fuplight:buffer std_logic_vector(3downto1);-電梯外部上升請(qǐng)求指示燈 fdnlight:buffer std_logic_vector(3downto1);-電梯外部下降請(qǐng)求指示燈 stop1button,stop2button,stop3button:in std_logic;-電梯內(nèi)部請(qǐng)求按鍵 stoplight: buffer std_logic_vector(3downto1); position: buffer integer range1 to 3; -電梯位置指示 doorlight: out std_logic; -電梯門開關(guān)指示 udsig: buffer std_logic; -電梯升降指示end threeflift;architecture art of threeflift istype lift_state is(stopon1,dooropen,doorclose,doorwait1, doorwait2, doorwait3, doorwait4,up,down,stop);signal mylift: lift_state; signal clearup:std_logic; - 用于清除上升請(qǐng)求指示燈的信號(hào)signal cleardn:std_logic; -用于清除下降請(qǐng)求指示燈的信號(hào) beginctrlift: process(reset,liftclk) -控制電梯狀態(tài)的進(jìn)程variable pos: integer range 3 downto 1;-變量pos用于表示電梯的位置 begin if reset=1then -異步復(fù)位信號(hào)如果為1時(shí)電梯的狀態(tài) mylift=stopon1; clearup=0; cleardn -處于電梯停留在一層的狀態(tài) doorlift=1; -開門指示燈亮，便是開門 position=1;pos:=1; -電梯位置為1 mylifgt -處于開門等待第1秒的狀態(tài)mylift -處于開門等待第2秒狀態(tài)clearup=0;cleardn=0;mylift -處于開門等待第3秒狀態(tài)mylift -處于開門等待第4秒狀態(tài)mylift=doorclose; -狀態(tài)轉(zhuǎn)移到開門狀態(tài)doorlight=0; -開門指示燈滅，表示關(guān)門if udsig=0 then -udsig=0表示上升模式if position=3 then -如果電梯在第3層if stoplight=000and fuplight=000and fdnlight=000thenudsig=1 -沒有任何請(qǐng)求信號(hào)，那么將udsig置1mylift=doorclose; -電梯處于關(guān)門狀態(tài)else udsig=1mylift=down; -無論什么請(qǐng)求電梯都的下降end if;elsif position=2 then -如果電梯在第2層if stoplight=000and fuplight=000and fdnlight=000thenudsig=0 -沒有任何請(qǐng)求信號(hào)，電梯仍處于上升模式mylift=doorclose; -狀態(tài)置回關(guān)門狀態(tài)等待升降請(qǐng)求elsifstoplight(3)=1 or(stoplight(3)=0 and fdnlight(3)=1)then-如果內(nèi)部有三層停站請(qǐng)求或有三層下降請(qǐng)求udsig=0 -udsig=0，仍處于上升狀態(tài)mylift=up;else udsig=1;mylift=down; -其他情況電梯都的下降，此時(shí)udsig置1end if;elsif position=1 then -如果電梯在第1層if stoplight=000and fuplight=000and fdnlight=000thenudsig=0; -沒有任何請(qǐng)求信號(hào)，由于電梯仍處于1層，肯定要上升，udsig置0mylift=doorclose;-狀態(tài)置回關(guān)門狀態(tài)等待升降請(qǐng)求否則，無論怎樣電梯都要上升else udsig=0;mylift=up;end if;end if;elsif udsig=1then -udsig=1表示下降模式if position=1 then -如果電梯在第1層if stoplight=000and fuplight=000and fdnlight=000thenudsig=0; -沒有任何請(qǐng)求信號(hào)mylift=doorclose; -狀態(tài)置回關(guān)門狀態(tài)，等待升降請(qǐng)求else udsig=0;mylift=up; -其他情況電梯都的上升end if;elsif position=2 then -如果電梯在第2層if stoplight=000and fuplight=000and fdnlight=000thenudsig=1; -沒有任何請(qǐng)求信號(hào)，電梯仍處于下降模式mylift=doorclose; -狀態(tài)置回關(guān)門狀態(tài)，等待升降請(qǐng)求elsifstoplight=(1)=1or(stoplight(1)=0and fdnlight(1)=1)then-如果內(nèi)部有1層停站請(qǐng)求或有1層上升請(qǐng)求udsig=1;mylift=down; -狀態(tài)轉(zhuǎn)移到下降狀態(tài)else udsig=0;mylift=up; -其他情況電梯都的上升end if;elsif position=3 then -如果電梯在第3層if stoplight=000and fuplight=000and fdnlight=000then -沒有任何請(qǐng)求信號(hào)，由于電梯處于最高層，所以肯定要下降udsig=1;mylift=doorclose;else udsig=1;mylift -電梯處于上升狀態(tài)時(shí)position=position+1; -信號(hào)position加1表示上升1層pos: =pos+1; -變量pos加1表示上升1層if pos3 and(stoplight(pos)=1or fdnlight(pos)=1)-如果即將到達(dá)的層不是最高層并且內(nèi)部有該層停站請(qǐng)求或者該層外部有上升請(qǐng)求下一狀態(tài)電梯停止then mylift=stop;elsif pos=3 and(stoplight(pos)=1or fdnlight(pos)=1) -如果即將到達(dá)的層是最高層并且內(nèi)部有該層停站請(qǐng)求或者該層外部有下降請(qǐng)求下一狀態(tài)電梯停止then mylift=stop;else mylift -電梯處于下降的狀態(tài)position1and(stoplight(pos)=1or fdnlight(pos)=1) -如果即將到達(dá)的層不是1層并且內(nèi)部有該層停站請(qǐng)求或者該層外部有下降請(qǐng)求下一狀態(tài)電梯停止then mylift=stop;elsif pos=1 and(stoplight(pos)=1or fdnlight(pos)=1) -如果即將到達(dá)的層是1層并且內(nèi)部有該層停站請(qǐng)求或者該層外部有上升請(qǐng)求下一狀態(tài)電梯停止then mylift=stop;else mylift -電梯處于停止?fàn)顟B(tài)mylift -電梯處于開門狀態(tài)時(shí)doorlight=1;if udsig=0 then -如果電梯處于上升模式if position=2and(stoplight(position)=1or dnlight(position)=1)then-如果電梯位于2層或2層以下，且內(nèi)部停站等于1或外部請(qǐng)求上升信號(hào)等于1，此時(shí)只需清除上升請(qǐng)求指示燈clearup=1;else clearup=1;cleardn=1;-其他情況需同時(shí)清除上升和下降指示燈end if;elsif udsig=1 then -如果電梯處于下降模式if position=2 and(stoplight(position)=1or fdnlight(position)=1)then -如果電梯位于2層或2層以上，且內(nèi)部停站等于1或外部請(qǐng)求下降信號(hào)等于1，此時(shí)只需清除下降請(qǐng)求指示燈cleardn=1;else clearup=1;cleardn=1;-其他情況需同時(shí)清除上升和下降指示燈end if;end if;mylift=doorwait1;end case;end if;end if;end process ctrlift;ctrlift: process(reset,buttonclk) -控制按鍵信號(hào)燈的進(jìn)程beginif reset=1then -異步復(fù)位信號(hào)為1時(shí)stoplight=000;fuplight=000fdnlight=000;elseif buttonclkevent and buttonclk=1thenif clearup=1then -當(dāng)清除上升請(qǐng)求指示燈信號(hào)為1時(shí)stoplight(position)=0;fuplight(position)=0;-該層電梯內(nèi)部停站信號(hào)燈和外部上升請(qǐng)求信號(hào)燈滅elseif f1upbutton=1then fuplight(1)=1;elsif f2upbutton=1then fuplight(2)=1;end if; -如果按按鍵，那么指示燈亮end if;if cleardn=1then -當(dāng)清除下降請(qǐng)求指示燈信號(hào)為1時(shí)stoplight(position)=0;fuplight(position)=0; -該層電梯內(nèi)部停站信號(hào)燈和外部上升請(qǐng)求信號(hào)燈滅elseif f2dnbutton=1then fdnlight(2)=1;elsif f3 dnbutton=1then fdnlight(3)=1;end if; -如果按按鍵，那么指示燈亮end if;if stop1button=1then stoplight(1)=1;elsif stop2 button=1then stoplight(2)=1;elsif stop3 button=1then stoplight(3)=1;end if; -如果按按鍵，那么指示燈亮end if;end if;end if;end process ctrlight;end art;2.6 電梯控制器仿真波形三層電梯控制器的仿真模塊模塊(一)： 圖4所示仿真的是在第二層電梯外部有上升請(qǐng)求，也就是f2upbuttton信號(hào)的一個(gè)脈沖，可以看到電梯從一層上升到二層，position信號(hào)由1變到2，doorlight信號(hào)1表示開門，0表示關(guān)門。當(dāng)乘客進(jìn)入電梯以后，在電梯內(nèi)部要求上升到第三層，也就是stop3button產(chǎn)生一個(gè)脈沖，電梯上升到第3層，開門4秒以后關(guān)門，停留在第三層，position最后的值為3。在仿真圖中看不到buttonclk，只顯示為一條黑色的線，是因?yàn)椴捎昧祟l率較大的時(shí)鐘。 再看fuplight信號(hào)燈，當(dāng)二層有上升請(qǐng)求的時(shí)候，它的值由0變到2。(注意fuplight和fdnlight是3位的二進(jìn)制向量，這里的2代表“010”，表示二層有請(qǐng)求；“100”也就是4，表示三層有請(qǐng)求)。當(dāng)電梯停留到第二層以后，表明該請(qǐng)求被響應(yīng)，所以它的值變?yōu)?，由于沒有下降請(qǐng)求信號(hào)，所以fdnlight信號(hào)燈的值一盲都為o。 模塊(二)：圖5是有下降請(qǐng)求的情況，它是圖4的繼續(xù)，當(dāng)電梯停留在第三層的時(shí)候，在電梯外第二層有下降請(qǐng)求，這時(shí)候fdnlight信號(hào)燈由0變?yōu)?，說明第二層有下降請(qǐng)求。電梯下降到第二層，響應(yīng)了下降請(qǐng)求，所以fdnlight信號(hào)燈清0。這時(shí)候，在電梯內(nèi)部沒有停留在哪層的請(qǐng)求，所以電梯就停留在第二層，position信號(hào)的值保持在2。模塊(三)：同時(shí)有上升和下降請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，電梯的運(yùn)行情況如圖6所示。圖6仿真的情況是，原先電梯停留在第一層，這時(shí)候電梯外第三層有下降請(qǐng)求，電梯上升到第三層，乘客進(jìn)入電梯以后要求下降到一層，與此同時(shí)，在電梯外第二層有上升請(qǐng)求，電梯首先要響應(yīng)下降請(qǐng)求然后再響應(yīng)這個(gè)上升請(qǐng)求，所以電梯得先下降到一層，然后再上升到第二層來，這是符合常理的。從仿真的波形看，電梯的位置變化和想象是一致的。電梯的運(yùn)行情況完全正確。最后乘客在電梯內(nèi)部要求上升到三層，所以電梯最后的停留位置為三層。模塊(四)：圖7所示的仿真，原先電梯停留在第一層，電梯外第三層有下降請(qǐng)求，電梯上升到三層，乘客進(jìn)入電梯以后要求下降到一層，此時(shí)，二層有下降請(qǐng)求，接著又有上升請(qǐng)求，電梯首先在二層停留。然后下降到一層。隨后要響應(yīng)二層上升請(qǐng)求，上升到二層，乘客進(jìn)入電梯以后要求上升到三層，所以電梯最后的停留位置在三層。第3章 n層電梯控制器的設(shè)計(jì)技巧分析 在本設(shè)計(jì)中，因?yàn)榭紤]了擴(kuò)展性，所以在信號(hào)定義的時(shí)候就使用了二進(jìn)制的向量，而不是整數(shù)。在設(shè)計(jì)方法上也做了特殊的設(shè)計(jì)，所以使得擴(kuò)展性較好。如果要實(shí)現(xiàn)n層電梯的控制，首先在端口的地方就要加入所有的按鍵，而指示燈只要把向量中的3改成n就可以了。同時(shí)需要在按鍵控制進(jìn)程里加入其他按鍵觸發(fā)指示燈的語句。在電梯的升降狀態(tài)將3改成n，在電梯的開門狀態(tài)中將2改成n一1，在關(guān)門狀態(tài)，將position=3改成position=n，關(guān)鍵是修改position=2的部分，如果按照每層羅列，將十分煩瑣，所以得尋求各層判斷條件的共性，解決方法之一就是，新建一個(gè)全局向量one為stdlogicveoter(n downto 3)應(yīng)改寫成0，然后和stoplight與fuplight向量比較，如果有更高層次的請(qǐng)求，那么stoplight或fuplight向量，如果stoplight和fuplight向量都小于one向量，表示沒有更高層次的內(nèi)部上升請(qǐng)求，此時(shí)將fdnlight向量和one向量比較，如果大于，則表示高層有下降要求，電梯得上升。如果沒有任何請(qǐng)求信號(hào)，則電梯停止，否則電梯下降。如此就可以大大簡化程序，但是要注意的是one向量必須實(shí)時(shí)更新，以作為判斷依據(jù)，可以另外寫一個(gè)進(jìn)程，用buttonclk來觸發(fā)。第4章 設(shè)計(jì)的擴(kuò)展性 在本設(shè)計(jì)中，因?yàn)榭紤]了擴(kuò)展性，所以在信號(hào)定義的時(shí)候就使用了二進(jìn)制的向量，而不是整數(shù)。在設(shè)計(jì)方法上也做了特殊的設(shè)計(jì)，所以使得擴(kuò)展性較好。如果要實(shí)現(xiàn)n層電梯的控制，首先在端口的地方就要加入所有的按鍵，而指示燈只要把向量中的3改成n就可以了。同時(shí)需要在按鍵控制進(jìn)程里加入其他按鍵觸發(fā)指示燈的語句。在電梯的升降狀態(tài)將3改成n，在電梯的開門狀態(tài)中將2改成n一1，在關(guān)門狀態(tài)，將position=3改成position=n，關(guān)鍵是修改