【正文】 電梯外人的下降請(qǐng)求信號(hào) d1,d2,d3,d4,d5,d6 : in std_logic。如今，伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿，復(fù)雜的心情煙消云散，自己甚至還 有一點(diǎn)成就感。039。 圖 43 設(shè)置時(shí)鐘 clk 的周期 電梯功能的實(shí)現(xiàn)與仿真 仿真步驟 （ 1） 仿真器參數(shù)設(shè)置。 圖 39 程序輸入界面 （ 4） 輸入完畢后，需要對(duì)程序進(jìn)行保存。c_d44amp。 dd=d66amp。 if c_d2=39。 if c_u1=39。 對(duì)電梯內(nèi)人請(qǐng)求信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和寄存 elsif d2=39。039。q1=q1+1。開(kāi)門操作 elsif en_up=39。 else door=00。 圖 36 七段數(shù)字顯示器 可發(fā)光段 a、 b、 c、 e、 g 形成一個(gè) 2 字。opendoor=39。039。139。 電梯內(nèi)人請(qǐng)求信號(hào)寄存信號(hào) signal c_u11,c_u22,c_u33,c_u44,c_u55:std_logic。 （ 2） entity 實(shí)體設(shè)計(jì)模塊 entity dianti is port ( clk : in std_logic。 圖 33 電梯控制器原理圖 程序流程分析 電梯的運(yùn)行規(guī)則確立后，需對(duì)整個(gè)控制程序的設(shè)計(jì)作一個(gè)流程規(guī)范。 處于 六 樓時(shí)，電梯只可能接收到下降的請(qǐng)求信號(hào)。 系統(tǒng)的顯示輸出包括數(shù)碼管樓層顯示、數(shù)碼管請(qǐng)求信號(hào)顯示和表征運(yùn)動(dòng)方向的箭頭江蘇大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 形指示燈的開(kāi)關(guān)信號(hào)。 QuartusII 允許來(lái)自第三方的 EDIF 文件輸入，并提供了很多 EDA 軟件的接口， QuartusII 支持層次化設(shè)計(jì)，可以在一個(gè)新的編輯輸入環(huán)境中對(duì)使用不同輸入設(shè)計(jì)方式完成的模塊（元件）進(jìn)行調(diào)用，從而解決了原理圖與 HDL 混合輸入設(shè)計(jì)的問(wèn)題。使其在任何大系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，隨時(shí)可對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真模擬。 （ 5） VHDL 程序包 為了使已定義的常數(shù)、數(shù)據(jù)類型、元件調(diào)用說(shuō)明以及子程序等能被更多其他的設(shè)計(jì)實(shí)體方便的訪問(wèn)和共享，可以將它們收集在一個(gè) VHDL 程序包中。 VHDL 具有良好的適應(yīng)性，用 VHDL 進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)者可以專心致力于其功能的實(shí)現(xiàn)，而不需要對(duì)不影響功能的與工藝有關(guān)的因素花費(fèi)過(guò)多的時(shí)間和精力。 EDA 技術(shù)在進(jìn)入 21 世紀(jì)后，得得到了更大的發(fā)展，突出表現(xiàn)在以 下幾個(gè)方面： （ 1）使電子設(shè)計(jì)成果以自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的方式得以明確表達(dá)和確認(rèn)成為可能。使用 VHDL 語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，在 QuartusII軟件上對(duì)程序進(jìn)行編譯、 仿真 。 EDA 技術(shù)在硬件實(shí)現(xiàn)方面融合了大規(guī)模集成電路制造技術(shù)、 IC 版圖設(shè)計(jì)技術(shù)、 ASIC測(cè)試和封裝技術(shù)、 FPGA（ Field Programmable Gate Array） /CPLD(Complex Programmable Logic Device)編程下載技術(shù)、自動(dòng)測(cè)試技術(shù)等；在計(jì)算機(jī)輔助工程方面融合了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（ CAM）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（ CAT）、計(jì)算機(jī)輔助工程（ CAE）技術(shù)以及多種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的設(shè)計(jì)概念；而在現(xiàn)代電子學(xué)方面 則容納了跟多的內(nèi)容 ， 如電子線路設(shè)計(jì)理論、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、數(shù)字系統(tǒng)建模和優(yōu)化技術(shù)及基于微波技術(shù)的長(zhǎng)線技術(shù)理論等。 PLC 是一種用于自動(dòng)控制的專用微機(jī)，實(shí)質(zhì)上屬于微機(jī)控制方式。因此，本設(shè)計(jì)就六層電梯控制器設(shè)計(jì)為例，結(jié)合 EDA 技術(shù)對(duì)電梯控制進(jìn)行設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)具有外部數(shù)據(jù)高速采集模塊、信號(hào)存儲(chǔ)模塊、基于 FPGA 的中央處理模塊、信號(hào)的輸出及顯示模塊。 本設(shè)計(jì) 的主要工作 是 利用 VHDL 語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)六層電梯控制器各個(gè)模塊的功能，并用 QuartusII 對(duì)本文進(jìn)行設(shè)計(jì)，討論六層電梯控制器設(shè)計(jì)的思路、示意圖、結(jié)構(gòu)圖、流程圖及程序仿真圖。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，樓房越來(lái)越高，而電梯成為了高層樓房的必須設(shè)備。從這種意義上來(lái)說(shuō)， PLC 編程水平的高低就決定電梯運(yùn)行狀態(tài)的好壞，因此 PLC 應(yīng)用在電梯控制中的編程技術(shù)就成為控制電梯運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)?；?EDA 技術(shù)的 VHDL 語(yǔ)言對(duì)設(shè)計(jì)的描述具有相對(duì)獨(dú)立性，設(shè)計(jì)者可以不懂硬件的結(jié)構(gòu)，也不必管理最終設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)器件是什么，而進(jìn)行獨(dú)立的設(shè)計(jì)。 EDA 技術(shù)就是以計(jì)算機(jī)為工具，設(shè)計(jì)者在 EDA 軟件平臺(tái)上，用硬件描述語(yǔ)言 VHDL完成設(shè)計(jì)文件，然后由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地完成邏輯編譯、化簡(jiǎn)、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對(duì)于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。 VHDL 語(yǔ)言介紹 VHDL 的英文全稱是 VHSIC（ Very High Speed Integrated Circuit ） Hardware Description Language， 于 1983 年由美國(guó)國(guó)防部 （ DOD） 發(fā)起創(chuàng)建，由電工和電子工程師協(xié)會(huì) IEEE（ The Institute of Electrical and Electronics Engineers）進(jìn)一步發(fā)展并在 1987 年作為 “IEEE標(biāo)準(zhǔn) 1076”（ IEEE Std 1076） 發(fā)布。 VHDL 子程序與其他軟件語(yǔ)言中的 子程序的應(yīng)用目的是相似的，即能更有效地完成重復(fù)性的工作。 (2)VHDL 語(yǔ)言具有強(qiáng)大的硬件描述能力 VHDL 語(yǔ)言具有多層次的電路設(shè)計(jì)描述功能，既可描述系統(tǒng)級(jí)電路 , 也可以描述門級(jí)電路；描述方式既可以采用行為描述、寄存器傳輸描述或者結(jié)構(gòu)描述，也可以采用三者的混合描述方式。 VHDL 的設(shè)計(jì)步驟 采用 VHDL 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，一般有以下 6 個(gè)步驟。 電梯運(yùn)行過(guò)程中，由于用戶的請(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)要求新的請(qǐng)求信號(hào)不能覆蓋原來(lái)的請(qǐng)求信號(hào)，只有響應(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。使電梯進(jìn)入預(yù)上升狀態(tài)的請(qǐng)求信號(hào)就是上升請(qǐng)求信號(hào)。其流程圖如圖 32 所示 。 圖 35 控制器端口分布圖 （ 2）程序要求的寄存器（中間信號(hào)）包括： 電梯內(nèi)人請(qǐng)求信號(hào)寄存信號(hào) （ d11,d22,d33,d44,d55,d66）、電梯外人上升請(qǐng)求信號(hào)寄存江蘇大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 信號(hào)（ c_u11,c_u22,c_u33,c_u44,c_u55 ）、 電 梯 外 人 下 降 請(qǐng) 求 信 號(hào) 寄 存 信 號(hào)（ c_d22,c_d33,c_d44,c_d55,c_d66）、 分頻信號(hào)（ q）、關(guān)門延時(shí)計(jì)數(shù)器（ q1）、看門狗 計(jì)數(shù)器（ q2）、電梯內(nèi)外請(qǐng)求信號(hào)寄存器（ dd,cc_u,cc_d,dd_cc）、開(kāi)門使能信號(hào)（ opendoor）、電梯運(yùn)動(dòng)方向信號(hào)寄存器（ updown）、預(yù)備上升、預(yù)備下降預(yù)操作使能信號(hào)（ en_up,en_dw） 。電梯外人上升請(qǐng)求信號(hào)顯示 led_c_d:out std_logic_vector(5 downto 0)。預(yù)備上升、預(yù)備下降預(yù)操作使能信號(hào) begin process(clk) begin 。 opendoor=39。139。139。039。 then a g a f b c d e 江蘇大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 door=10。 then q1=3。q1=0。 。 elsif d5=39。 elsif c_u4=39。 elsif c_d5=39。c_u55amp。 電梯內(nèi)人請(qǐng)求信號(hào)顯示 led_c_u=cc_u。選擇菜單 “File” 中的 “New”項(xiàng)，在 New 窗口中選擇 “Vector Waveform File”，單擊 OK 按鈕，即出現(xiàn)空白的波形編譯器（圖41）。 3. 電梯上升到 4 樓時(shí)，響應(yīng)請(qǐng)求（ c_u4） ，開(kāi)門載客；進(jìn)入預(yù)備上升狀態(tài)。 在本設(shè)計(jì)中，因?yàn)榭紤]了擴(kuò)展性，所以在信號(hào)定義的時(shí)候就使用了二進(jìn)制的向量，而不是整數(shù)。 use 。 。在 此，也對(duì)他們表示衷心感謝 當(dāng)然也要感謝我的父母，我所邁出的每一步，都凝聚著你們心血和汗水，你們始終如一的支持和關(guān)愛(ài)，是我一直勇敢向前的動(dòng)力。 2. 電梯執(zhí)行完所有 請(qǐng)求時(shí)電梯將停在 1 樓待機(jī)。 led 顯示電梯所在樓層； led_d、 ledc_u 和 led_c_d 顯示用戶的請(qǐng)求。 圖 310 編譯完成 編譯完成，程序調(diào)試結(jié)束。 ud=updown。039。139。139。139。 end if。139。關(guān)門中斷 elsif quick=39。 故障報(bào)警 else if opendoor=39。q2=0。039。有下降請(qǐng)求，則電梯進(jìn)入預(yù)備下降狀態(tài) end if。 c_u22=39。開(kāi)門使能信號(hào) signal updown:std_logic。電梯門控制信號(hào) led : out std_logic_vector(6 downto 0)。 輸出端口：電梯門控制信號(hào)（ door） 、 電梯所在樓層顯示（ led） 、 電梯外人上升請(qǐng)求信號(hào)顯示（ led_c_u） 、 電梯外人下降請(qǐng)求信號(hào)顯示（ led_c_d） 、 電梯內(nèi)請(qǐng)求信號(hào)顯示（ led_d） 、看門狗報(bào)警 信號(hào)（ wahaha） 、 電梯運(yùn)動(dòng)方向顯示（ ud） 、 超載警告信號(hào)（ alarm） 、 電機(jī)控制信號(hào)（ up,down） 。本設(shè)計(jì)采用 以下 規(guī)則 :電梯 以前一狀態(tài)為基準(zhǔn)，即前一狀 態(tài)為上升，則操作完所 有 上升請(qǐng)求再操作下降請(qǐng)求；前一狀態(tài)為下降，則反之。 出于這方面的考慮，本設(shè)計(jì)把電梯的請(qǐng)求信號(hào)劃分為上升請(qǐng)求和下降請(qǐng)求。鍵盤、光敏外部輸入接口電路未設(shè)計(jì)。這些模塊可以預(yù)先設(shè)計(jì)或者使用以前設(shè)計(jì)中的存檔模塊 , 將這些模塊存放在庫(kù)中 , 就可以在以后的設(shè)計(jì)中進(jìn)行復(fù)用。 VHDL 語(yǔ)言設(shè)計(jì)方法靈活多樣 , 既支持自頂向下的設(shè)計(jì)方式 , 也支持自底向上的設(shè)計(jì)方法 。結(jié)構(gòu)體的語(yǔ)句格式如下： ARCHITECTURE 結(jié)構(gòu)體名 OF 實(shí)體名 IS 江蘇大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 [說(shuō)明語(yǔ)句 ] BEGIN [功能描述語(yǔ)句 ] END 結(jié)構(gòu)體名； （ 3）子程序 VHDL 子程序（ SUBPROGRAM）是一個(gè) VHDL 程序模塊。 （ 8） SoC 高效低成本設(shè)計(jì)技術(shù)的成熟。這些器件可以 通過(guò)軟件編程而對(duì)其硬件結(jié)構(gòu)和工作方式進(jìn)行重構(gòu)，從而使得 硬件的設(shè)計(jì)可以如同軟件設(shè)計(jì)那樣方便快捷。 方案選擇 對(duì)于符合市場(chǎng)需求的大規(guī)模系統(tǒng)，要達(dá)到高效、高速完成，必須有多人甚至多個(gè)開(kāi)發(fā)組共同并行工作才能實(shí)現(xiàn)。就電梯的控制方法而言，目前國(guó)產(chǎn)電梯廣泛采用可編程控制器 技術(shù)的智能化控制。 PLC 技術(shù) 在 電梯控制 中 的應(yīng)用 PLC（可編程控制器）作為一種工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)，它以其編程方便、操作簡(jiǎn)單尤其是它的高可控性等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。 針對(duì)目前中小型電梯所能實(shí)現(xiàn)的功能，本控制器可控制電梯完成 6 層樓的載客服務(wù)，而且遵循方向優(yōu)先原則，并能響應(yīng)提前關(guān)門和延時(shí)關(guān)門，具有超載報(bào)警和故障報(bào)警功能，同時(shí)指示電梯運(yùn)行情況和電梯內(nèi)外請(qǐng)求信息 。本設(shè)計(jì)對(duì)更高層的電梯控制設(shè)計(jì)具有一定的拓展性。 單片機(jī)體積小，價(jià)格低廉，處理速度快，可靠性好，易擴(kuò)展，控制功能強(qiáng)，易開(kāi)發(fā)，是合適的控制系統(tǒng)。能在較惡劣的各種環(huán)境里工作、可靠性高，適合于安全性要求較高的電梯控制。 EDA 技術(shù) 已 不是某一學(xué)科的分支， 或某種新的技能技術(shù)，它 應(yīng)該 是一 門 綜合性學(xué)科，它 融合多學(xué)科于一體， 又滲透于各個(gè)學(xué)科之中。 EDA 技術(shù)介紹 EDA 是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（ Electronic Design Automation）的縮寫(xiě)，在 20 世紀(jì) 90 年代初從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（ CAM）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（ CAT）和計(jì)算機(jī)輔助工程（ CAE）的概念發(fā)展而來(lái)的。 （ 3）電子技術(shù)全方位進(jìn)入 EDA 領(lǐng)域，除了日益成熟的數(shù)字技術(shù)外，傳統(tǒng)的電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)建模理念發(fā)生了重大變化：軟件無(wú)線電技術(shù)的崛起，模擬電路系統(tǒng)硬件描述語(yǔ)言的表達(dá)和設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化，系統(tǒng)可編程模擬器件的出現(xiàn)， 數(shù)字信號(hào)處理和圖像處理的全硬件實(shí)現(xiàn)方案的普遍接受，軟硬件技術(shù)的進(jìn)一步融合等。 （ 1）實(shí)體 VHDL 實(shí) 體作為一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)體（獨(dú)立的電路功能結(jié)構(gòu)）的組成部分，其功能是對(duì)這個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)體與外部電路進(jìn)行接口描述。 （ 6）配置 配置可以把特定的結(jié)構(gòu)體關(guān)聯(lián)到（指定給）一個(gè)確定的實(shí)體。 (6) VHDL 語(yǔ)言的設(shè)計(jì)描述與器件無(wú)關(guān) 采用 VHDL 語(yǔ)言描述硬件電路時(shí) , 設(shè)計(jì)人員并不需要首先考慮選擇進(jìn)行設(shè)計(jì)的器件。QuartusII 擁有性能良好的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤定位器，用于確定文本或圖形設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。假如電梯處于向上運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，初始位置是底層，初試請(qǐng)求是 6 樓， 2 樓時(shí)進(jìn)入一人，如果他的目的地也是 6 樓，他看到初試請(qǐng)求是 6 樓，就可以不再按鍵。如果電梯沒(méi)有接收到請(qǐng)求信號(hào)，電梯則返回 一樓待機(jī)。 根據(jù) VHDL 語(yǔ)言的規(guī)則，程序必須由最基本的實(shí)體和結(jié)構(gòu)體構(gòu)成。 超載、關(guān)門中斷、提前關(guān)門、清除報(bào)警信號(hào) c_u1,c_u2,c_u3,