【正文】 ........................................ 18 5 結(jié)束語 ........................................................... 21 謝辭 ............................................................... 21 參考文獻(xiàn) ........................................................... 23 附錄 1 狀態(tài)機(jī)的 VHDL 程序 .......................................... 24 附錄 2 四層電梯控 制器的 VHDL 描述源程序 ............................ 26 3 1 緒論 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 在現(xiàn)代化城市的高速發(fā)展中 ,一幢幢高樓拔地而起。摘 要 電梯是標(biāo)志現(xiàn)代物質(zhì)文明的垂直運(yùn)輸工具 ， 是機(jī) — 電一體化的復(fù)雜運(yùn)輸設(shè)備。電梯是樓房里上下運(yùn)送乘客或貨物的垂直運(yùn)輸設(shè)備。改革開放以來，國(guó)外的電梯公司紛紛登陸中國(guó)市場(chǎng)，在國(guó)內(nèi)建立了一批有規(guī)模的合資企業(yè)，他們帶來的技術(shù)比較先進(jìn)。這些電梯服務(wù)于寫字間、公寓、商場(chǎng)等各種場(chǎng)所。智能化電梯群控系統(tǒng)可以大大提高電梯群的派梯效率，減少乘客的候梯時(shí)間，降低電梯的能耗。 群控策略的選擇 近 20 年來，人們對(duì)電梯的智能群控策略有很多研究，提出了各種智能群控算法，它們實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性和性能也各不相同。 1993 年 IEEE 對(duì) VHDL 進(jìn)行了修訂，增加了部分新的 VHDL 命令與屬性，并公布了新版本的 VHDL，即 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)的 10761993 版本。 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造方面：從高性能的微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器一直到彩電、音響和電子玩具電路等， EDA 技術(shù)不單是應(yīng)用于前期的計(jì)算機(jī)模擬仿真、產(chǎn)品調(diào)試，而且也在 電子 的制作、電子設(shè)備的研制與生產(chǎn)、電路板的焊接、朋比的制作過程等有重要作用。除了含有許多具有硬件特征的語句外， VHDL 的語言形式和描述風(fēng)格與句法是十分類似于一 般的計(jì)算機(jī)高級(jí)語言。 （ 5）支持模塊化設(shè)計(jì)，可將大規(guī)模設(shè)計(jì)項(xiàng)目分解成若干個(gè)小項(xiàng)目，還可以把已有的設(shè)計(jì)項(xiàng)目作為一個(gè)模塊調(diào)用。在編譯前進(jìn)行邏輯功能驗(yàn)證，此時(shí)的仿真沒有延時(shí)，對(duì)于初步的功能檢測(cè)非常方便。這是與實(shí)際器件工作情況基本相同的仿真，用來確定設(shè)計(jì)在經(jīng)過布局、布線之后，是否仍能滿足設(shè)計(jì)要求。 目前，在我國(guó)國(guó)產(chǎn)電梯大部分為繼電器及 PLC 控制方式，繼電器控制系統(tǒng)性能不穩(wěn)定、故障率高，大大降低了電梯的舒適性、可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘用人員的生活和工作帶來了很多不便，因而傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)的更新勢(shì)在必行。可以將電梯等待的每秒鐘以及開門，關(guān)門都看成一個(gè)獨(dú)立的狀態(tài)。狀態(tài)機(jī)寄存器的下 一個(gè)狀態(tài)及輸出，不僅同輸入信號(hào)有關(guān)，而且還與寄存器的當(dāng)前狀態(tài)有關(guān)，狀態(tài)機(jī)可以認(rèn)為是組合邏輯和寄存器邏輯的特殊組合。用輸入信號(hào)決定下一狀態(tài)也稱為“轉(zhuǎn)移”。時(shí)鐘信號(hào)同所有輸入信號(hào) 13 的邊沿觸發(fā)的狀 態(tài)寄存器和輸出寄存器相連，使?fàn)顟B(tài)的改變發(fā)生在時(shí)鐘的上升或下降沿。 4 輔助進(jìn)程 用于配合狀態(tài)機(jī)工作的組合、時(shí)序進(jìn)程或配合狀態(tài)機(jī)工作的其他時(shí)序進(jìn)程。但必須注意避免由于寄存器的引入而創(chuàng)建了不必要的異步反饋路徑。這時(shí)，采用格雷碼二進(jìn)制編碼是特別有益，在該編碼方案中，每次僅一個(gè)狀態(tài)位的值發(fā)生變化。 (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)停留在當(dāng)前層。 四層電梯控制器的設(shè)計(jì)思路 （ 1）四層電梯控制器的實(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，一層最低，不需要下降請(qǐng)求，四層是最高層。但是 “ 11”的十進(jìn)制值為 3，沒有和層次顯示的第四層想對(duì)應(yīng)起，所以就放棄選用標(biāo)準(zhǔn)邏輯矢量來定義 position，而選用的整型。 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。當(dāng)乘客進(jìn)入電梯以后，在電梯內(nèi)部要求上升到第 3 層，也就是 stop3button 產(chǎn)生一個(gè)脈沖，電梯上升到第三層，開門 4秒以后關(guān)門，停留在 3 層， position 最后的值為 3。在看電梯位置的變化，“ 1— 2— 3— 4— 3— 2— 1”沒有亂序，說明顯示是正確的。 5 結(jié)束語 用 VHDL 硬件描述語言的形式來進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方便靈活，利用 EDA軟件進(jìn)行編譯優(yōu)化仿真極大地減少了電路設(shè)計(jì)時(shí)間和可能發(fā)生的錯(cuò)誤，降低了開發(fā)成本，這種設(shè)計(jì)方法必將在未來的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中發(fā)揮越來越重要的作用。對(duì)李 老師的感激之情是無法用言語表達(dá)的。 ENTITY s_machine IS PORT (clk, reset: IN STD_LOGIC。 THEN 異步復(fù)位 Current_state=st0。 初始狀態(tài)譯碼輸出 00 IF state_inputs=00 THEN 根據(jù)外部的狀態(tài)控制輸入 00 next_state=st0。 以下依次 類推 IF state_inputs=11 THEN next_state=st2。 END PROCESS。 reset:IN STD_LOGIC。 fdnlight:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 1)。 表達(dá)狀態(tài)機(jī)的 10 個(gè)狀態(tài) SIGNAL mylift:lift_stata。039。 position=1。 mylift=doorwait3。139。 ELSIF position=3 THEN IF stoplight=0000 AND fuplight=0000 and fdnlight=0000 THEN udsig=39。039。139。139。 OR fdnlight(4)=39。139。mylift=down。039。 THEN IF position=1 THEN IF stoplight=0000 AND fuplight=0000 AND fdnlight=0000 THEN udsig=39。 END IF。 THEN udsig=39。clearup=39。 OR fdnlight(2)=39。139。 ELSIF (fuplight(2)=39。039。 ELSE udsig=39。 WHEN up=position=position+1。139。 IF pos1 AND(stoplight(pos)=39。139。039。139。 OR fdnlight(position)=39。 END IF。139。fuplight=0000。 mylift=doorwait1。)THEN cleardn=39。139。139。 ELSE mylift=doorclose。 OR fuplight(pos)=39。139。 IF pos4 AND(stoplight(pos)=39。mylift=down。clearup=39。) THEN udsig=39。139。) THEN udsig=39。 END IF。 mylift=down。139。 mylift=doorclose。clearup=39。139。039。) THEN udsig=39。039。 ELSIF position=2 THEN IF stoplight=0000 AND fuplight=0000 AND fdnlight=0000 THEN udsig=39。clearup=39。 mylift=doorclose。 ELSE udsig=39。 WHEN doorwait4=mylift=doorclose。 mylift=doorwait1。039。 SIGNAL cleardn:STD_LOGIC。 stoplight:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 1)。 f2upbutton:IN STD_LOGIC。 附錄 2 四層電梯控制器的 VHDL 描述源程序 LIBRARY IEEE。 END IF。 否則，在下一時(shí)鐘后，進(jìn)程 REG 的狀態(tài)將為 st1 END IF。139。 b_outputs: OUT STD_LOGIC_VECTOR(0 TO 1))。最后感謝學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的老師們，他們提供給我仿真的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所。另外 CPLD 是一種專門從事邏輯控制的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。同時(shí)有上升請(qǐng)求和下降請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，電梯的運(yùn)行情況如圖 。 再看 fuplight 信號(hào)燈，當(dāng)二層有上升請(qǐng)求的嗣后，它的值由 0 變到 2（注意，fuplight 和 fdnlight 是 4 位的二進(jìn)制的標(biāo)準(zhǔn)邏輯矢量，這里的 2 代表的是” 0010” ,表示二層有請(qǐng)求；” 1000”也就是 8，表示四層有請(qǐng)求）。 （ 3） 四層電梯控制器設(shè)計(jì) 輸入輸出端口定義表 Buttonclk 按鍵時(shí)鐘 Liftclk 電 梯時(shí)鐘 Reset 異步復(fù)位信號(hào) 17 f1upbutton 第一層上升請(qǐng)求 f2upbutton 第二層上升請(qǐng)求 f3upbutton 第三層上升請(qǐng)求 f2dnbutton 第二層下降請(qǐng)求 f3dnbutton 第三層下降請(qǐng)求 f4dnbutton 第四層下降請(qǐng)求 Fuplight 上升指示燈（ 1 到 4） Fdnlight 下降指示燈（ 1 到 4） stop1button 第一層到站請(qǐng)求 stop2button 第二層到站請(qǐng)求 stop3button 第三層到站請(qǐng)求 stop4button 第四層到站請(qǐng)求 Stoplight 停止指示燈（ 1 到 4） Position 電梯位置（ 1 到 4） Doorlight 門燈 Udsig 電梯模式 表 1 4 四層電梯控制器的調(diào)試及仿真 程序修改調(diào)試 在完成程序編寫后要進(jìn)行程序的編譯與仿真，在編譯過程中要進(jìn)行程序的改錯(cuò)，在第一次編譯中出現(xiàn)了大量的錯(cuò)誤，但大部分的都是由于粗心造成的端口的錯(cuò)誤定義，還有就是在 IF 語句的結(jié)束是忘記“ END IF”，或者是多寫了“ EDN IF”，這樣的錯(cuò)誤都是基本的，經(jīng)過編譯改錯(cuò)后就要進(jìn)行波形的仿真，在波形 仿真中自 18 己犯了一個(gè)大的錯(cuò)誤，就是在下降請(qǐng)求時(shí)，按了下降請(qǐng)求按鍵后就馬上選擇了要到達(dá)的層次，比如先按 fdnbuttton4,產(chǎn)生了一個(gè)下降請(qǐng)求，我馬上就按 stopbutton2,結(jié)果電梯運(yùn)行到第四層就不下來，我自己還考慮了好久，后來我仔細(xì)想了一下，發(fā)現(xiàn)在有下降請(qǐng)求后，電梯還沒有到達(dá)第四層，怎么就可以按停止按鍵呢。狀態(tài)機(jī)設(shè)置了 10 個(gè)狀態(tài)，分別是電梯停留在 1 層(stopon1)、開門 (dooropen)、關(guān)門 (doorclose)、開門等待第 1 秒 (doorwait1)、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)。 其次是輸出端口，有升降請(qǐng)求信號(hào)，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’ 1’，被響應(yīng)以后則恢復(fù)邏輯’ 0’；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)。 (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)求的最高樓層，然后進(jìn)入下降模式。如 4個(gè)狀態(tài)的狀態(tài)機(jī)需 4個(gè)觸發(fā)器，同一時(shí)間僅一個(gè)狀態(tài)位處于邏輯 1 電平，四個(gè)狀態(tài)分別為： 000 00 0100、1000。因此，我們?cè)诔绦虻木C合過程中，應(yīng)密切注意 VHDL 綜合器給出的警告信息，并根據(jù)警告信息對(duì)程序作必要