【正文】 mylift=down。 OR fdnlight(4)=39。139。 ELSIF position=3 THEN IF stoplight=0000 AND fuplight=0000 and fdnlight=0000 THEN udsig=39。 mylift=doorwait3。039。 fdnlight:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 1)。 END PROCESS。 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。 ENTITY s_machine IS PORT (clk, reset: IN STD_LOGIC。 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。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。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。 (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。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。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。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。 目前，在我國國產(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。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。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。 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。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。改革開放以來，國外的電梯公司紛紛登陸中國市場(chǎng)，在國內(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)。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。上世紀(jì) 80 年代，國內(nèi)電梯行業(yè)基本應(yīng)用傳統(tǒng)的繼電器控制方式，電梯故障率很高。這是由多種原因造成的。但從 EDA 技術(shù)的幾個(gè)主要方面的內(nèi)容來看，可以理解為： EDA 技術(shù)是以大規(guī)模可編程邏輯器件為設(shè)計(jì)載體，以硬件描述語言為系統(tǒng)邏 輯描述的主要表達(dá)方式，以計(jì)算機(jī)、大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷拈_發(fā)軟件及實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具，通過有關(guān)的開發(fā)軟件，自動(dòng)完成用軟件的方式設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的一門新技術(shù)。 VHDL 主要用于描述數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，行為，功能和接口。 （ 3）功能仿真（前仿真）。如果采用硬件描述語言來完成電梯控制器的設(shè)計(jì)，就可以克服 PLC 電梯的大部分缺點(diǎn)。除了輸人信號(hào)、輸出信號(hào)外，狀態(tài)機(jī)還包含一組寄存器記憶狀態(tài)機(jī)的內(nèi)部狀態(tài)。大多數(shù)實(shí)用的狀態(tài)機(jī)都是同步的時(shí)序電路，由時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)進(jìn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。在設(shè)計(jì)過程中，如果希望輸出的信號(hào)具有寄存器 14 鎖存功能，則需要為此輸出寫第 3 個(gè)進(jìn)程，并把 clk 和 reset 信號(hào)放入敏感信號(hào)表中。 15 (3)電梯每秒上升 (下降 )一層樓。 “ 00”的時(shí)候?qū)?yīng)電梯的第一層， “ 11”的時(shí)候就對(duì)應(yīng)第四層。 圖 7 所示仿真的是在 2 層電梯外部有上升請(qǐng)求，也就是 f2upbutton 產(chǎn)生一個(gè)脈沖，可以看到電梯從一層上升到二層， position 信號(hào)由 1 變到 2， doorlight 信號(hào)邏輯’ 1’表示開門，’ 0’表示關(guān)門。類似的當(dāng)電梯上升狀態(tài)處于第 n 層的時(shí)候就要判斷比它高的層次的請(qǐng)求 ,當(dāng)電梯處于下降模式時(shí)，就要判斷比該層低的層的請(qǐng)求。 USE 。 由信號(hào) current_state 將當(dāng)前狀態(tài)值帶出此進(jìn)程，進(jìn)入進(jìn)程 COM COM: PROCESS(current_state, state_Inputs) 組合邏輯進(jìn)程 BEGIN CASE current_state IS 確定當(dāng)前狀態(tài)的狀態(tài)值 25 WHEN st0 =b_outputs = 00。 END CASE。 fuplight:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 1)。 clearup=39。039。 END IF。clearup=39。139。139。139。139。139。139。mylift=doorclose。 ELSIF pos=4 AND (stoplight(pos)=39。 OR fdnlight(pos)=39。 ELSE clearup=39。139。fdnlight=0000。139。 OR fuplight(position)=39。139。139。139。) THEN udsig=39。 ELSIF position=3 THEN IF stoplight=0000 AND fuplight=0000 AND fdnlight=0000 THEN udsig=39。mylift=doorclose。139。mylift=up。mylift=up。139。139。 WHEN doorwait1=mylift=doorwait2。 BEGIN ctrlift:PROCESS(reset,liftclk) VARIABLE pos:INTEGER RANGE 4 DOWNTO 1。 f2dnbutton:IN STD_LOGIC。 WHEN st3=b_outputs=11。 AND clk39。 23 參考文獻(xiàn) ［ 1］ 趙明富，李立軍，石新鋒等 .EDA 技術(shù)基礎(chǔ) ［ M］ ..北京大學(xué)出版社， 2020 ［ 2］ 孟慶義 . 基于 VHDL 語言的硬盤控制器的設(shè)計(jì) [J]電腦知識(shí)與技術(shù) (學(xué)術(shù)交流 ), 2020, (2) ［ 3］ 平均芬 . 硬件描述語言 VHDL 在數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 [J]. 浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) , 2020, (2) ［ 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在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)狀態(tài)機(jī)的復(fù)雜程度、所使用的器件系列和從非法狀態(tài)退出所需的條件來選擇最適合的編碼方案，使之能確保高效的性能和資源的利用。必要時(shí)還可以引入第三個(gè)進(jìn)程完成其它的邏輯功能。 在產(chǎn)生輸出的過程中，根據(jù)是否使用輸入信號(hào)可以確定狀態(tài)機(jī)的類型。有限狀態(tài)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于簡單易用，狀態(tài)間的關(guān)系清晰直觀。隨著 EDA 技術(shù)的快速發(fā)展， CPLD/FPGA 已廣泛應(yīng)用于電子設(shè)計(jì)與控制的各個(gè)方面。 用 VHDL 設(shè)計(jì)電路主要的工作過程是： （ 1）編輯。電子技術(shù)全方位納入 EDA 領(lǐng)域， EDA 使得電子領(lǐng)域各學(xué)科的界限更加模糊，更加互為包容，突出表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：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；基于 EDA 工具的 ASIC 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)單元已涵蓋大規(guī)模電子系統(tǒng)及 IP 核模塊；軟硬件 IP 核在電子行業(yè)的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域、技術(shù)領(lǐng)域和設(shè)計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域得到 進(jìn)一步確認(rèn)； SoC 高效低成本設(shè)計(jì)技術(shù)的成熟。 論文的主要工作及結(jié)構(gòu) 本論文選擇 VHDL 語言對(duì)電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行描述， 主要工作有 用 VHDL語言作為描述工具，對(duì)四層電梯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，給出了電梯控制器的設(shè)計(jì)流程和狀態(tài)機(jī)描述，并用 QuartusⅡ 軟件對(duì)程序進(jìn)行了仿真，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了說明和分析，并進(jìn)行總結(jié)。隨著電梯技術(shù)的發(fā)展 ,綠色化、低能耗、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、藍(lán)牙技術(shù)的電梯成為一段時(shí)間內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)。目前，我國電梯保有量已超過 100 萬臺(tái)，且保持每年 20%的遞增速度，市場(chǎng)前景樂觀。 本文結(jié)構(gòu)主要分成四大部分： 第一章介紹了電梯控制系統(tǒng) 的發(fā)展情況及發(fā)展趨勢(shì)，交代了課題的研究背景，并對(duì)要完成的工作做了介紹； 第二章介紹了 EDA 技術(shù)的主要特點(diǎn)，并對(duì) VHDL 語言的功能及其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述，并著重介紹了狀態(tài)機(jī)的含義； 第三章以 VHDL 語言作為描述工具，對(duì)四層電梯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，給出了電梯控制器的設(shè)計(jì)流程和狀態(tài)機(jī)描述； 第四章用 QuartusⅡ 軟件對(duì)程序進(jìn)行了仿真，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了說明和分析，并進(jìn)行總結(jié)。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。始終強(qiáng)調(diào)電梯的改造最重要的是不可以降低原有系統(tǒng)的安全性。在教學(xué)方面：幾乎所有理工科 (特別是電子信息 )類的高校都開設(shè)了 EDA 課程。 VHDL 的主要特點(diǎn)如下： （ 1）作為 HDL 的第一個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)， VHDL 具有很強(qiáng)的可移植性。用已生成的網(wǎng)表文件，再根據(jù) CPLD（或 FPGA）器件的容量和結(jié)構(gòu)，用自動(dòng)布局布線工具進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。但是使用 VHDL 硬件描述語言設(shè)計(jì)電梯控制器可以為以后電梯實(shí)現(xiàn)智能控制奠定基礎(chǔ)。 組合邏輯 圖 6 狀態(tài)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 狀態(tài)機(jī)的基本操作有兩種： 1．狀態(tài)機(jī)的內(nèi)部狀態(tài)轉(zhuǎn)換。說明部分一般放在結(jié)構(gòu)體的 ARCHITECTURE 和 BEGIN 之間。 (2) 根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系和輸出函數(shù)畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。 (7)電梯初始狀態(tài)為一層開門狀態(tài)。 TYPE lift_state IS (stopon1,dooropen,doorclose,doorwait1,doorwait2,doorwait3, doorwait4,up,down,stop) 電梯的 10 個(gè)狀態(tài) SIGNAL mylift:lift_state。由于沒有下降請(qǐng)求的信號(hào)，所以 fdnlight信號(hào)燈一直都是 0。相信以后必將受到世界范圍內(nèi)電子工程設(shè)汁人員的廣泛關(guān)注和普遍歡迎。 ARCHITECTURE behv OF s_machine IS TYPE states IS (st0,st1,st2,st3)。 對(duì)應(yīng)狀態(tài) st1 的譯碼輸出 01 IF state_inputs=00 THEN 根據(jù)外部的狀態(tài)控制輸人 00 next_state=st1。 USE 。 doorlight:OUT STD_LOGIC。EVENT AND liftclk=39。039。1