基于fpga的四層電梯控制器設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-01-03 14:58 本頁(yè)面
【正文】 stop,overload : in std_logic 緊急停止運(yùn)行及超載信號(hào) )。 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(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的采集外部信號(hào)，以便準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的捕捉樓層到達(dá)信號(hào)、用戶(hù)請(qǐng)求信號(hào)和超載信號(hào)等，有效防止對(duì)樓層到達(dá)信號(hào)和外部請(qǐng)求信號(hào)的誤判。由于外界干擾，電路中會(huì)出現(xiàn)毛刺現(xiàn)象，使信號(hào)的純凈度降低，單個(gè)的毛刺往往會(huì)被錯(cuò)誤的當(dāng)成系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的觸發(fā)信號(hào)，從而嚴(yán)重影響電梯的正常工作。為了增強(qiáng)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(cè)的方法，即對(duì)一個(gè)信號(hào)連續(xù)進(jìn)行多次采樣，以保證信號(hào)的可信度。 本設(shè)計(jì)實(shí)際不包含此模塊，而是采用按鍵輸入模擬此模塊來(lái)完成相應(yīng)功能的。在實(shí)際應(yīng)用中需包含此功能模塊。外部請(qǐng)求信號(hào)和緊急停止信號(hào)的輸入形式為按鍵輸入，電梯自動(dòng)上升或下降時(shí)間為5s，超載信號(hào)來(lái)自壓力傳感器。 信號(hào)存儲(chǔ)模塊電梯控制器的輸入請(qǐng)求信號(hào)有10個(gè)（電梯外有 3個(gè)上升請(qǐng)求和3個(gè)下降請(qǐng)求的用戶(hù)輸入端口，電梯內(nèi)有4個(gè)用戶(hù)請(qǐng)求輸入端口），由于系統(tǒng)對(duì)內(nèi)、外請(qǐng)求沒(méi)有設(shè)置優(yōu)先級(jí)，各樓層的內(nèi)、外請(qǐng)求信號(hào)被采集后可先進(jìn)行運(yùn)算，再存到存儲(chǔ)器內(nèi)，但對(duì)請(qǐng)求信號(hào)的響應(yīng)有一定的優(yōu)先級(jí)，即：當(dāng)電梯處于上升模式時(shí), 只響應(yīng)比電梯所在的位置高的上樓請(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)求則直接升到有下樓請(qǐng)求的最高樓層, 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。電梯運(yùn)行過(guò)程中，由于用戶(hù)請(qǐng)求信號(hào)的輸入是離散的，而且系統(tǒng)對(duì)請(qǐng)求的響應(yīng)也是離散的，因此，請(qǐng)求信號(hào)的存儲(chǔ)要保證新的請(qǐng)求信號(hào)不能覆蓋原來(lái)的請(qǐng)求信號(hào)，只有當(dāng)響應(yīng)動(dòng)作完成后才能清除存儲(chǔ)器內(nèi)對(duì)應(yīng)的請(qǐng)求信號(hào)位。對(duì)應(yīng)某一樓層的請(qǐng)求信號(hào)的存儲(chǔ)、清除電路如圖3所示。 RAM的對(duì)應(yīng)位與與外部某層請(qǐng)求信號(hào)內(nèi)部某層請(qǐng)求信號(hào)響應(yīng)信號(hào)（CLR）圖3 請(qǐng)求信號(hào)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(mén)延時(shí)顯示（若需要，還可以增加請(qǐng)求信號(hào)顯示和電梯運(yùn)動(dòng)方向指示）。電梯每到一新樓層時(shí)，樓層數(shù)碼管便會(huì)更新顯示為新樓層的層數(shù)；關(guān)門(mén)時(shí)會(huì)有3秒的倒計(jì)時(shí)顯示。仿真結(jié)果該電梯控制器使用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)，用Atera公司Cyclone系列中的EP1C3T144C8芯片實(shí)現(xiàn)，在 Quartus II (32Bit)環(huán)境下通過(guò)編譯和仿真，并下載到實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行了驗(yàn)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(shí)處于等待狀態(tài)，當(dāng)有乘客在一樓電梯外請(qǐng)求要上3樓時(shí)(o_u1=1,in3=1),電梯開(kāi)門(mén)后延時(shí)3秒（3個(gè)時(shí)鐘周期，實(shí)際中1個(gè)時(shí)鐘周期就是1秒，仿真時(shí)為提高速度時(shí)鐘周期取10ns）后關(guān)門(mén)（led_c=3,2,1,0）；電梯將要到達(dá)二樓時(shí)，有乘客在三樓電梯外請(qǐng)求要上四樓(o_u3=1)，電梯到達(dá)三樓時(shí)開(kāi)門(mén)，釋放第一批乘客，接入第二批乘客；到達(dá)四樓后，進(jìn)入第三批乘客要去二樓，當(dāng)關(guān)門(mén)倒計(jì)時(shí)器數(shù)到1時(shí)（led_c=1）,發(fā)現(xiàn)超載（overload=1），此時(shí)關(guān)門(mén)倒計(jì)時(shí)器停止，電梯一直處于四樓，對(duì)二樓乘客的請(qǐng)求（in2=1）也不響應(yīng)；超載信號(hào)消失后（overload =0），電梯一直下降至二樓，在關(guān)門(mén)倒計(jì)時(shí)器數(shù)到3時(shí)（led_c=3）,有人請(qǐng)求緊急停止（stop=1），此時(shí)電梯保持不動(dòng)，緊急停止信號(hào)消失后（stop=0），電梯完成關(guān)門(mén)，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(mén)倒計(jì)時(shí)器值樓層指示 圖4 仿真圖（0~400ns）緊急制動(dòng)圖5 續(xù)圖4（400ns~）結(jié) 語(yǔ)本文設(shè)計(jì)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(jiǎn)單，可靠性高。只要稍微改變程序就可以實(shí)現(xiàn)更多層的電梯控制，便于擴(kuò)展，靈活性好，需用批量足夠大時(shí)容易做成專(zhuān)用集成電路芯片，設(shè)計(jì)成本低具有較好的應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)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(shí)鐘信號(hào)（頻率為1Hz） o_u1,o_u2,o_u3: in std_logic。 電梯外乘客的上升請(qǐng)求信號(hào) o_d2,o_d3,o_d4 : in std_logic。 電梯外乘客的下降請(qǐng)求信號(hào) in1,in2,in3,in4 : in std_logic。 電梯內(nèi)乘客的請(qǐng)求信號(hào) led : out std_logic_vector(3 downto 0)。 電梯所在樓層顯
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