【正文】 讓我學(xué)會很多東西，不僅僅是知識還有做人的道理。因此編程時要注意在選中某個片子之前，要先將計(jì)算出的數(shù)據(jù)信號先放到數(shù)據(jù)總線上。這種設(shè)計(jì)方法必在將來的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中發(fā)揮越來越重要的作用。 （ C）電梯控制程序仿真局部放大圖 2 ，響應(yīng)請求（ d_6），開門卸客，進(jìn)入預(yù)備下降狀態(tài) 2．電梯下降經(jīng)過五樓四樓都不停，到達(dá)三樓開門卸客，電梯進(jìn)入預(yù)備下降狀態(tài)。c_d33amp。 c_u55amp。d55amp。 電機(jī)控制信號和電梯運(yùn)動 end dianti。 到達(dá)樓層信號 door : out std_logic_vector(1 downto 0)。 use 。處于二樓時，電梯則可能出現(xiàn)三種情況： ① 電梯并沒有接收到梯內(nèi)梯外的任何請求信號時，電梯返回一樓待機(jī)； ② 電梯接收到上升請求信號，進(jìn)入預(yù)上升狀態(tài)； ③ 電梯接收到下降請求信號，進(jìn)入預(yù)下降狀態(tài)。 電梯接收到請求信號后，都必須作預(yù)操作。 3 ）主控組合進(jìn)程 根據(jù)外部輸入的控制信號（包括來自外部的和狀態(tài)機(jī)內(nèi)容的非主控進(jìn)程的信號）或（和）當(dāng)前狀態(tài)值確定下一狀態(tài) next_state 的取值內(nèi)容，以及對外或?qū)?nèi)部其他進(jìn)程輸 出控制信號的內(nèi)容。它們是等價的，相互之間可以轉(zhuǎn) 換。除了轉(zhuǎn)移之外，復(fù)雜的狀態(tài)機(jī)還具有重復(fù)和歷程功能。它包括兩個主要部分：即組合邏輯部分和寄存器。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)一的周期的時鐘來觸發(fā)狀態(tài)機(jī)。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。光電耦合器的種類較多，常見有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達(dá)林頓型、集成電路型等。電 路包含 1 個齊納調(diào)節(jié)的帶隙參考電壓以確保輸出電壓的精度在 177。另外，集成三端穩(wěn)壓器在輸出電流較大時，應(yīng)配上散熱器。 10％左右的波動 )、負(fù)載和溫度 的變化而變化。集成三端穩(wěn)壓器因其穩(wěn)壓精度高、工作穩(wěn)定可靠、外圍電路簡單、容易設(shè)計(jì)和制作、體積小、重量輕、成本低、維修簡單等優(yōu)點(diǎn)，所以在各種電源電路中得到了普遍的應(yīng)用。 本設(shè)計(jì)采用 JTAG接口配置，通過 ByteBlaster 電纜直接編程到器件中。 5． 用戶 i/o管 腳 分配 管腳 定義 管腳 定義 71 時鐘信號 CLK 48 門內(nèi)三層請求 D3 65 超載 FULL 49 門內(nèi)四層請求 D4 66 提前關(guān)門 QUICK 50 門內(nèi)五層請求 D5 67 關(guān)門中斷 DE 51 門內(nèi)六層請求 D6 68 排除故障 CLR 39 到達(dá)一層信號 G1 1 門外 一層上請求 C_U1 40 到達(dá) 二 層信號 G2 2 門外 二層上請求 C_U2 41 到達(dá) 三 層信號 G3 10 門外 三層上請求 C_U3 42 到達(dá) 四 層信號 G4 11 門外 四層上請求 C_U4 43 到達(dá) 五 層信號 G5 12 門外五 層上請求 C_U5 44 到達(dá) 六 層信號 G6 14 門外二層下請求 C_D2 113 顯示門外一層上請求 LED_C_U1 15 門外三層下請求 C_D3 115 顯示門外二層上請求 LED_C_U2 16 門外四層下請求 C_D4 116 顯示門外三層上請求 LED_C_U3 21 門外五層下請求 C_D5 118 顯示門外四層上請求 LED_C_U4 22 門外六層下請求 C_D6 119 顯 示門外五層上請求 LED_C_U5 46 門內(nèi)一層請求 D1 121 顯示門外二層下請求 LED_C_D2 47 門內(nèi)二層請求 D2 122 顯示門外三層下請求 LED_C_D3 58 顯示樓層液晶顯示 124 顯示門外四層下請求 LED_C_D4 59 顯示樓層液晶顯示 95 顯示門外五層下請求 LED_C_D5 60 顯示樓層液晶顯示 96 顯示門外六層下請求 LED_C_D6 61 顯示樓層液晶顯示 106 顯示門內(nèi)一層請求 LED_D_D1 62 顯示樓層液晶顯示 107 顯示門內(nèi)二層請求 LED_D_D2 63 顯示樓層液晶顯示 108 顯示門內(nèi)三層請求 LED_D_D3 64 顯示樓層液晶顯示 109 顯示門內(nèi)四層請求 LED_D_D4 87 門開關(guān)信號 110 顯示門內(nèi)五層請求 LED_D_D5 86 門開關(guān)信號 112 顯示門內(nèi)六層請求 LED_D_D6 88 電梯運(yùn)行信號 82 顯示電梯上升 UD1 93 電梯運(yùn)行信號 83 顯示電梯下降 UD2 72 超載報警 81 看門狗報警 以上就 是電梯 FPGA 用戶端口的分配 FPGA JTAG接口及配置芯片 接法 FPGA 器件有三類配置下載 方式：主動配置方式（ AS）和被動配置方式（ PS）和最常用的 (JTAG)配置方式。 nCE 下載鏈器件始能輸入，連接到上一個器件的 nCEO，下載鏈的最后一個器 件 nCE 接地。 FLEX6000 系列期間的特性 ： 特性 EPF 6016 EPF 6016A EPF 6024A 典型門 800016000 800016000 1202124000 邏輯單元 1320 1320 1960 最大 I/O 引腳數(shù)目 204 171 218 電源電壓 3． 3v 所以選擇 EPF6016A 型號 ，門數(shù)，引腳數(shù)都夠用電源電壓為 EPF6016A 器件 固定引腳 配置管腳： MSEL[1:0] 用于選擇配置模式，比如 AS、 PS 等 。 (2)芯片速度 隨著可編程邏輯器件集成技術(shù)的不斷提高， fpga 的工作速度也在不斷的提高，在對系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)中，應(yīng)該對芯片速度的選擇有一定的考慮，芯片的速度也并不是越快越好。 兩位控制信號作為一個三路開關(guān)的選通信號，此三路開關(guān)選用模擬電子開關(guān)。 電梯運(yùn)行過程中，由于用戶的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求新的請求信號不能覆蓋原來的請求信號，只有響應(yīng)動作完成后才能清除存儲器內(nèi)對應(yīng)的請求信號位。 4 電梯控制器的 模塊設(shè)計(jì) 電梯系統(tǒng)組成 電梯方向優(yōu)先控制方式控制系統(tǒng)方框圖 系 統(tǒng) 時鐘樓 層 請求故 障 清除關(guān) 門 中斷超 載提 起 關(guān)門信 號 存儲分 頻 器FPGA電 梯 升 降停門 開 關(guān) 停樓 層 顯 示請 求 信 號顯 示超 載 故 障報 警狀 態(tài) 存儲 模塊設(shè)計(jì) . 外部數(shù)據(jù)高速采集模塊設(shè)計(jì) 對外部信號采集、處理要求電梯控制器： （ 1）外部請求信號的實(shí)時、準(zhǔn)確采集。因而這不是理想的方案。 電梯控制方式選擇 內(nèi)部請求優(yōu)先控制方式類似于出租車的工作方式，先將車上的人 送至目的地，再去載客。 次級設(shè)計(jì)單元 ―― 結(jié)構(gòu)體 (architecture)，實(shí)體的結(jié)構(gòu)體具有描述實(shí)體的行為功能，一個實(shí)體可以有多個結(jié)構(gòu)體，一種可能為行為描述，另一種為結(jié)構(gòu)描述。 當(dāng)前電梯發(fā)展的智能化發(fā)方向是 IC 卡智能電梯，但最終的發(fā)展是聲控智能電梯， IC 卡智能電梯 PLC 都需通過外加 IC 讀卡芯片才能實(shí)現(xiàn)， PLC單獨(dú)是不能實(shí)現(xiàn)的，那以后的聲控智能電梯 PLC 就能不能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)，然而我們采用 VHDL 技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)電梯的智能化，節(jié)能，也可以提高電梯的舒適性，可靠性和安全性。 可編程控制器是計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動化控制技術(shù)相結(jié)合而開發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自動控制裝置，是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產(chǎn)品而出現(xiàn)的。在高可靠應(yīng)用領(lǐng)域，如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，將不會存在類似于 MCU 的復(fù)位不可靠和 PC可能跑飛等問題。 大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷? 可編程邏輯器件 (簡稱 PLD)是一種由用戶編程以實(shí)現(xiàn)某種邏輯功能的新型邏輯器件。 對于用 VHDL 完成的一個確定的設(shè)計(jì)，可以利用 EDA 工具進(jìn)行邏輯綜合和優(yōu)化，并自動的把 VHDL 描述設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變成門級網(wǎng)表。在對一個設(shè)計(jì)實(shí)體定義了外部界面后，一旦其內(nèi)部開發(fā)完成后，其他的設(shè)計(jì)就可以直接調(diào)用這個實(shí) 體。 VHDL 的英文全名是 VeryHighSpeed Integrated Circuit Hardware Description Language。在利用 EDA 進(jìn)行集成電路設(shè)計(jì)時，應(yīng)采用高效率的 TOPDOWN 設(shè)計(jì)方法，即根據(jù)系統(tǒng)的行為和功能要求，自上而下地依次完成相應(yīng)的描述、綜合、優(yōu)化、仿真與驗(yàn)證，直到生成器件。當(dāng)電梯內(nèi)部超載過電梯規(guī)定的人數(shù)或重量后，電梯會自動報警，提示電梯已超載。 FPGA/CPLD 作為新一代工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術(shù)先進(jìn)性，在電梯控制中得到廣泛應(yīng)用，從而使電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計(jì)算機(jī)控制的一個重要方向，成為當(dāng)前電梯控制和技術(shù)改造的熱點(diǎn)之一。目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電路控制系統(tǒng) (早期安裝的電梯多位繼電器控制系統(tǒng) )、 FPGA/CPLD控制系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)。 VHDL具有與具體硬件電路無關(guān)和設(shè)計(jì)平臺無關(guān)的特性，并且具有良好的電路行為描述和系統(tǒng)描述的能力，并在語言易讀性和層次化結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方面，表現(xiàn)了強(qiáng)大的生命力和應(yīng)用潛 力。 通過程序調(diào)試及運(yùn)行仿真，結(jié)果表明，本 設(shè)計(jì) 可以完成：電梯運(yùn)行所在樓層指示、電梯運(yùn)行方向指示、關(guān)門延時設(shè)置、看門狗報警、超載報警、故障報警等。而 FPGA/CPLD 控制系 統(tǒng)由于運(yùn)行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強(qiáng) ,設(shè)計(jì)和調(diào)試周期較短等優(yōu)點(diǎn)，倍受人們重視等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式，目前也廣泛用于傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的技術(shù)改造。 2）顯示電梯當(dāng)前所處位置和電梯上行、下行及開門、關(guān)門狀態(tài)。硬件描述語言是 EDA 技術(shù)的重要組成部分， VHDL 是作為電子設(shè)計(jì)主流硬件的描述語言。設(shè)計(jì)者可以利用 HDL 程序來描述所希望的電路系統(tǒng)，規(guī)定其結(jié)構(gòu)性和電路的行為方式；然后利用 EDA 工具將此程序變成能控制場效應(yīng)可編程門陣列（ Field Programmable Gate Array） /復(fù)雜可編程邏輯器件（ Complex Programmable Logic Device）內(nèi)部結(jié)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)邏輯功能的門級或更底層的結(jié)構(gòu)網(wǎng)表文件和下載文件。自 IEEE 公布了 VHDL 的標(biāo)準(zhǔn)版本 (IEEE 1076)之后， 數(shù) 個 EDA 公司相繼推出了自己的 VHDL 設(shè)計(jì)環(huán)境，或宣布自己的設(shè)計(jì)工具可以和 VHDL 接口。 1）與其他的硬件描述語言相比， VHDL 具有更強(qiáng)的行為描述能力，從而決定了他成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域最佳的硬件描述語言。 2） VHDL 的編譯器和綜合器對程序文字的大小寫是不加區(qū)分的。 Xilinx 公司的 FPGA器件有 XC202 XC3000、 XC4000、 XC4000E、 XC4000XLA、 XC5200 系列等，可用門數(shù)為 1200～ 18000； Altera 公司的 CPLD 器件有 FLEX6000、 FLEX8000、FLEX10K、 FLEX10KE 系列等，提供門數(shù)為 5000～ 25000； Lattice 公司的 ISP– PLD 器件有 ispLSI1000、 ispLSI202 ispLSI3000、 ispLSI6000 系列等，集成度可多達(dá) 25 000 個 PLD 等效門。 3 總體方案 選擇 電梯的微機(jī)化控制主要有以下幾種形式： 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。 PLC 的特點(diǎn)可綜述如下： （ 1）高可靠性 （ 2）編程簡單，使用方便（可采用梯形圖編程方式，與實(shí)際繼電器控制電路非常接近，一般電氣工作者很容易接受） （ 3）環(huán)境要求低（適用 于惡劣的工業(yè)環(huán)境）（ 4）體積小，重量輕 （ 5）擴(kuò)充方便 。近幾年來，硬件描述語言等設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)格式的逐步標(biāo)準(zhǔn)化，不同設(shè)計(jì)風(fēng)格和應(yīng)用的要求導(dǎo)致各具特色的 EDA 工具被集成在同一個工作站上，從而使 EDA 框架日趨標(biāo)準(zhǔn)化。 VHDL 語言的基本術(shù)語往往能體現(xiàn)其嚴(yán)密的邏輯結(jié)構(gòu)： VHDL 語言的基本術(shù)語包括進(jìn)程（ process）、類屬（ generic）、屬性（ attribute）以及驅(qū)動（ drive）。 在內(nèi)部請求優(yōu)先控制方式中，當(dāng)電梯外部人的請求和電梯內(nèi)部人狀態(tài)請求沖突時，外部人的請求信號可能被長時間忽略，因而它不能作為 通用型電梯的設(shè)計(jì)方案。這種運(yùn)作方式下，電梯對用戶的請求響應(yīng)率為 100%，且響應(yīng)的時間較短。 控制器采用 FPGA 作為系統(tǒng)控制的核心，系統(tǒng)時鐘頻率是 ，完全可以滿 足實(shí)時采集數(shù)據(jù)的要求。一般情況下，電梯工 作起始點(diǎn)是第一層，起始狀態(tài)是等待狀態(tài)，啟動條件是收到上升請求。假如電梯處于向上運(yùn)動狀態(tài)，初始位置是底層，初始請求是 6樓， 2 樓時進(jìn)入一人，如果他的目的地也是 6 樓，他看到初始請求是 6 樓，就可以不再按鍵。這是因?yàn)槠骷母咚傩阅茉胶?，其對外界微小毛刺信號的反?yīng)靈敏度也越好，如果電路處理不當(dāng)，或者編程前的配置選擇不當(dāng)，極易使系統(tǒng)處于不穩(wěn)定的工作狀態(tài)。 nCSO（ I/O） FPGA 片選信號輸出，連接到配置器件的 nCS 管腳。 CONF_DONE 配置結(jié)束信號。配置數(shù)據(jù)被同步在 DCLK輸入上， 1個時鐘周期傳送 1 位數(shù)據(jù)。 所以整個器件只要更換 EPROM 中的配置信息