基于fpga的四層電梯控制器設(shè)計-文庫吧
2025-01-03 14:58 本頁面
【正文】 stop,overload : in std_logic 緊急停止運行及超載信號 )。 外部數(shù)據(jù)采集模塊外部數(shù)據(jù)采集模塊的功能是實時、準(zhǔn)確的采集外部信號，以便準(zhǔn)確、實時的捕捉樓層到達信號、用戶請求信號和超載信號等，有效防止對樓層到達信號和外部請求信號的誤判。由于外界干擾，電路中會出現(xiàn)毛刺現(xiàn)象，使信號的純凈度降低，單個的毛刺往往會被錯誤的當(dāng)成系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的觸發(fā)信號，從而嚴(yán)重影響電梯的正常工作。為了增強系統(tǒng)的抗干擾能力，提高電梯工作的可靠性，可以采用多次檢測的方法，即對一個信號連續(xù)進行多次采樣，以保證信號的可信度。 本設(shè)計實際不包含此模塊，而是采用按鍵輸入模擬此模塊來完成相應(yīng)功能的。在實際應(yīng)用中需包含此功能模塊。外部請求信號和緊急停止信號的輸入形式為按鍵輸入，電梯自動上升或下降時間為5s，超載信號來自壓力傳感器。 信號存儲模塊電梯控制器的輸入請求信號有10個（電梯外有 3個上升請求和3個下降請求的用戶輸入端口，電梯內(nèi)有4個用戶請求輸入端口），由于系統(tǒng)對內(nèi)、外請求沒有設(shè)置優(yōu)先級，各樓層的內(nèi)、外請求信號被采集后可先進行運算，再存到存儲器內(nèi)，但對請求信號的響應(yīng)有一定的優(yōu)先級，即：當(dāng)電梯處于上升模式時, 只響應(yīng)比電梯所在的位置高的上樓請求信號, 由下而上逐個執(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則直接升到有下樓請求的最高樓層, 然后進入下降模式。當(dāng)電梯處于下降模式時則與上升模式相反。電梯運行過程中，由于用戶請求信號的輸入是離散的，而且系統(tǒng)對請求的響應(yīng)也是離散的，因此，請求信號的存儲要保證新的請求信號不能覆蓋原來的請求信號，只有當(dāng)響應(yīng)動作完成后才能清除存儲器內(nèi)對應(yīng)的請求信號位。對應(yīng)某一樓層的請求信號的存儲、清除電路如圖3所示。 RAM的對應(yīng)位與與外部某層請求信號內(nèi)部某層請求信號響應(yīng)信號（CLR）圖3 請求信號操作電路圖 顯示模塊系統(tǒng)的顯示輸出包括樓層顯示及關(guān)門延時顯示（若需要，還可以增加請求信號顯示和電梯運動方向指示）。電梯每到一新樓層時，樓層數(shù)碼管便會更新顯示為新樓層的層數(shù)；關(guān)門時會有3秒的倒計時顯示。仿真結(jié)果該電梯控制器使用VHDL語言設(shè)計，用Atera公司Cyclone系列中的EP1C3T144C8芯片實現(xiàn)，在 Quartus II (32Bit)環(huán)境下通過編譯和仿真，并下載到實驗箱上進行了驗證,其中部分仿真結(jié)果如圖4和圖5所示。從圖中可以看出，電梯在1樓（led＝0）時處于等待狀態(tài)，當(dāng)有乘客在一樓電梯外請求要上3樓時(o_u1=1,in3=1),電梯開門后延時3秒（3個時鐘周期，實際中1個時鐘周期就是1秒，仿真時為提高速度時鐘周期取10ns）后關(guān)門（led_c=3,2,1,0）；電梯將要到達二樓時，有乘客在三樓電梯外請求要上四樓(o_u3=1)，電梯到達三樓時開門，釋放第一批乘客，接入第二批乘客；到達四樓后，進入第三批乘客要去二樓，當(dāng)關(guān)門倒計時器數(shù)到1時（led_c=1）,發(fā)現(xiàn)超載（overload=1），此時關(guān)門倒計時器停止，電梯一直處于四樓，對二樓乘客的請求（in2=1）也不響應(yīng)；超載信號消失后（overload =0），電梯一直下降至二樓，在關(guān)門倒計時器數(shù)到3時（led_c=3）,有人請求緊急停止（stop=1），此時電梯保持不動，緊急停止信號消失后（stop=0），電梯完成關(guān)門，在二樓等待。三樓乘客要上四樓超載一樓乘客要上三樓 關(guān)門倒計時器值樓層指示 圖4 仿真圖（0~400ns）緊急制動圖5 續(xù)圖4（400ns~）結(jié) 語本文設(shè)計的基于FPGA的電梯控制器能夠很好的控制電梯完成四層樓的載客服務(wù)，其硬件電路簡單，可靠性高。只要稍微改變程序就可以實現(xiàn)更多層的電梯控制，便于擴展，靈活性好，需用批量足夠大時容易做成專用集成電路芯片，設(shè)計成本低具有較好的應(yīng)用前景。參考文獻略附 錄 ：源程序文件名：。功能：4層樓的電梯控制系統(tǒng)。最后修改日期：。library ieee。use 。use 。use 。entity dianti is port ( clk : in std_logic。 時鐘信號（頻率為1Hz） o_u1,o_u2,o_u3: in std_logic。 電梯外乘客的上升請求信號 o_d2,o_d3,o_d4 : in std_logic。 電梯外乘客的下降請求信號 in1,in2,in3,in4 : in std_logic。 電梯內(nèi)乘客的請求信號 led : out std_logic_vector(3 downto 0)。 電梯所在樓層顯
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