【正文】 END IF。139。 WHEN dooropen=doorlight=39。 END IF。 END IF。cleardn=39。cleardn=39。 30 ELSE udsig=39。mylift=up。039。clearup=39。 ELSIF (stoplight(3)=39。 OR fdnlight(4)=39。 28 IF udsig=39。139。 udsig:BUFFER STD_LOGIC)。 USE 。 在下一時(shí)鐘后，進(jìn)程 REG 的狀態(tài)將維持為st1 ELSE next_state=st2。 定義 states 為枚舉型數(shù)據(jù)類型 SIGNAL current_state, next_state : states。本文中設(shè)計(jì)的電梯控制器利用以 CPLD 為實(shí)現(xiàn)載體，以 VHDL 為描述語言實(shí)現(xiàn)了電梯的升降舒適感和運(yùn)行的可靠性，更相信在以后的智能建筑中得到廣泛的應(yīng)用和推廣 謝辭 本課題在選題及研究過程中得到李曉敏老師的 悉心指導(dǎo)。 圖 7 19 圖 8 圖 8 是有兩次停站請求 的仿真波形圖，符合停站的要求。 定義為 lift 類型的信號 mylift 在結(jié)構(gòu)體中，設(shè)計(jì)了兩個(gè)進(jìn)程互相配合，一個(gè)狀態(tài)機(jī)進(jìn)程作為主要進(jìn)程，另外一個(gè)是信號燈控制進(jìn)程作為輔助進(jìn)程。 采用狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)電梯控制器，思路比較清晰，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)。 (3) 由狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，用 VHDL 語句對狀態(tài)機(jī)描述。 2 主控時(shí)序進(jìn)程 是指負(fù)責(zé)狀態(tài)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和在時(shí)鐘驅(qū)動下負(fù)責(zé)狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換的進(jìn)程。 狀態(tài)機(jī)經(jīng)歷一系列狀態(tài)，下一狀態(tài)由狀態(tài)譯碼器根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)和輸 入條件決定。 電梯控制器流程 外部按鍵設(shè)備 狀態(tài)寄存器 請求信號寄存器 內(nèi)部軟件執(zhí)行器構(gòu) 外部硬件執(zhí)行器構(gòu) 9 Y Y N 圖 1 總流程圖 N N 圖 2 電梯運(yùn)行流程圖 Y 停車 初始化 清平層信號 停車 消同向選層信號 消該層信號 顯示 上下行判斷 掃描電梯位置 有無平層信號 目的層到否 下行控制 上行控制 返回 上 /下運(yùn)行 等待請求 目的層到否 有無同向選層信號 有無同相選層信號 10 本 論文設(shè)計(jì)的電梯控制系統(tǒng) 的流程圖主要有：總流程圖，電梯運(yùn)行流程圖，上升模式流程圖，下降模式流程圖和停車門控制流程圖，其中 總流程圖指出了整個(gè)電梯 系統(tǒng) 各個(gè)部 分的聯(lián)系 ， 但是本設(shè)計(jì)的主要部分為電梯的控制系統(tǒng)，所以對這一部分不做過多介紹；電梯的運(yùn)行流程圖 則明確的指出了控制系統(tǒng)根據(jù)電梯當(dāng)前狀態(tài)和外部請求信號做出相應(yīng)的控制，例如：當(dāng)電梯在二層樓的時(shí)候，接收到第四層樓的下降請求和第三層樓的上升請求，則電梯會先響應(yīng)第三層樓的請求，當(dāng)?shù)竭_(dá)第三層樓后，在消除這一信號，接著響應(yīng)第四層樓的請求； 而電梯的上升和下降模式流程圖則更加具體的指出了電梯在什么情況下上升 ，在什么情況下下降，上升過程中和下降過程中的一些具體情況；門 制系統(tǒng)也是很重要的一部分，它形象的表達(dá)了電梯在到達(dá)所指定的樓層后 所做出的反應(yīng)及其所等待時(shí)間。首先根據(jù)網(wǎng)表文件內(nèi)容和器件結(jié)構(gòu)確定邏輯門的位置，然后再根據(jù)網(wǎng)表提供的門連接關(guān)系，把各個(gè)門的輸入輸出連接起來，類似于設(shè)計(jì) PCB（印刷電路板）時(shí)的布局布線工作。 （ 2）具有豐富的模擬仿真語句和庫函數(shù)，隨時(shí)可對設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真模擬 ，因而能將設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤消除在電路系統(tǒng)裝配之前，在設(shè)計(jì)早期就能檢查設(shè)計(jì)系統(tǒng)功 7 能的可行性，有很強(qiáng)的預(yù)測能力。主要是讓學(xué)生了解 EDA 的基本原理和基 6 本概念、鱗握用佃 L 描述系統(tǒng)邏輯的方法、使用扔 A 工具進(jìn)行電子電路課程的模擬仿真實(shí)驗(yàn)并在作畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)從事簡單電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為今后工 作打下基礎(chǔ)。如果原有電梯控制系統(tǒng)仍能滿足需要，應(yīng)盡量減少對原有電梯控制系統(tǒng)的改變，同時(shí)又要能夠及時(shí)得到電梯的狀態(tài)變化，并實(shí)現(xiàn)對電梯的調(diào)度。我國電梯行業(yè)的發(fā)展歷程，從改革開放到今天，電梯行業(yè)在不知不覺中走過了一個(gè)從無到有，從有到多，從多到精的發(fā)展歷程。 關(guān)鍵字： 電梯控制器， EDA， VHDL 狀態(tài)機(jī) 1 The elevator control system based on VHDL Abstract The elevator is symbolized the modern material civilization verticaltransport means, are machine the electricity integration plextransport vehicle. It involves the electronic technology, themechanical engineering, the electric power electroni c technology, themicroputer technology, the electric power drives the system and thecivil engineering and so on many scientific domains. At present theelevator production situation and the use quantity have bee one ofnational modernization degree symbols. Along with the modernized cityhigh speed development, has the massive streams of people and thething class every day needs to transport. In order to save with andthe adaption economics and trade enterprise development, a flickeringtall building rises straight from the ground, these highriseconstructions vertical transportation are a prominent question, withpeople39。隨著住宅市場的巨大變化，中國已經(jīng)成為全球容量最大、增長最快的電梯市場。上世紀(jì) 90 年代，隨的升降機(jī)著世界經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展及經(jīng)濟(jì)全球化 , 發(fā)達(dá)的工業(yè)化國家紛紛研制出高速及超高速電梯，電梯不僅是代步的工具 ,也是人類文明的標(biāo)志 ,其技術(shù)的發(fā)展正體現(xiàn)了社會的進(jìn)步與文明。另一種是采用模糊推理規(guī)則，即綜合考慮評價(jià)梯群性能的各種標(biāo)準(zhǔn)，如平均等待時(shí)間、長時(shí)間等 待率、電梯能耗等等，確定一個(gè)隸屬度函數(shù)，將電梯的各種輸入?yún)?shù)模糊化后輸入系統(tǒng)，通過模糊判斷 5 規(guī)則根據(jù)隸屬度函數(shù)來確定一個(gè)最佳派梯。 EDA 技術(shù)發(fā)展趨勢 :EDA 技術(shù)在進(jìn)入 21 世紀(jì)后，由于更大規(guī)模的 FPGA 和凹器件的不斷推出，在仿真和設(shè)計(jì)兩方面支持標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語言的功能強(qiáng)大的EDA 軟件不斷更新、增加，使電子 EDA 技術(shù)得到了更大的發(fā)展。 （ 7）設(shè)計(jì)靈活，修改方便，同時(shí)也便于設(shè)計(jì) 結(jié)果的交流、保存和重用，產(chǎn)品開發(fā)速度快，成本低。 3 四層電梯控制器的 VHDL 設(shè)計(jì) 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。 N Y N Y N N Y Y N 初始化 一層開門等待 下降模式 上升請求 到最高層 有到目的層 一層開門等待 Y 上升 N 下降請求請求 到最低層請求 到目的層請求 掃描當(dāng)前層 下降 停車 上升模式 圖 3 上升模式流程圖 圖 4 下降 模式流程圖 Y 11 圖 5 停車門控流程圖 狀態(tài)機(jī)及其 VHDL 設(shè)計(jì) 有限狀態(tài)機(jī)（ Finite State Machine，簡稱 FSM） 是一類很重要的時(shí)序電路，是許多數(shù)字系統(tǒng)的核心部件，也是實(shí)時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一種數(shù)學(xué)模型，是一種重要的、易于建立的、應(yīng)用比較廣泛的、以描述控制特性為主的建模方法，它可以應(yīng)用于從系統(tǒng)分析到設(shè)計(jì)的所有階段。從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一狀態(tài)稱為控制定序，而決定下一狀態(tài)所需的邏輯稱為轉(zhuǎn)移函數(shù)。例如可使用兩個(gè)進(jìn)程來描述， — 個(gè)進(jìn)程描述時(shí)序邏輯，包括狀態(tài)寄存器的工作和寄存器狀態(tài)的輸出，另一個(gè)進(jìn)程描述組 合邏輯，包括進(jìn)程間狀態(tài)值的傳遞邏輯以及狀態(tài)轉(zhuǎn)換值的輸出。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。 其次是輸出端口，有升降請求信號，就得有一個(gè)輸出端口來指示請求是否被響應(yīng)，有請求信號以后，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)。 （ 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 17 f1upbutton 第一層上升請求 f2upbutton 第二層上升請求 f3upbutton 第三層上升請求 f2dnbutton 第二層下降請求 f3dnbutton 第三層下降請求 f4dnbutton 第四層下降請求 Fuplight 上升指示燈（ 1 到 4） Fdnlight 下降指示燈（ 1 到 4） stop1button 第一層到站請求 stop2button 第二層到站請求 stop3button 第三層到站請求 stop4button 第四層到站請求 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，就是在下降請求時(shí)，按了下降請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)在有下降請求后，電梯還沒有到達(dá)第四層，怎么就可以按停止按鍵呢。同時(shí)有上升請求和下降請求信號時(shí)，電梯的運(yùn)行情況如圖 。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)場所。139。 END IF。 f2upbutton:IN STD_LOGIC。 SIGNAL cleardn:STD_LOGIC。 mylift=doorwait1。 ELSE udsig=39。clearup=39。039。039。clearup=39。139。 END IF。139。clearup=39。 IF pos4 AND(stoplight(pos)=39。 OR fuplight(pos)=39。139。)THEN cleardn=39。fuplight=0000。 END IF。139。139。139。 ELSE udsig=39。 ELSIF (fuplight(2)=39。 OR fdnlight(2)=39。 THEN udsig=39。 THEN IF position=1 THEN IF stoplight=0000 AND fuplight=0000 AND fdnlight=0000 THEN udsig=39。