【導讀】而電梯的核心是電梯控制器。對于電梯的控制，傳統(tǒng)的方法是使用繼電器—。成電梯控制器的設計,是設計智能化的標志。QuartusⅡ軟件進行了仿真，分析了仿真結果，進行了總結。景，并對要完成的工作做了介紹；了描述，并著重介紹了狀態(tài)機的含義；

　　

【正文】 mylift=stop。 28 ELSE mylift=doorclose。 END IF。 WHEN down=position=position1。 pos:=pos1。 IF pos1 AND(stoplight(pos)=39。139。 OR fuplight(pos)=39。139。) THEN mylift=stop。 ELSIF pos=1 AND (stoplight(pos)=39。139。 OR fdnlight(pos)=39。139。) THEN mylift=stop。 ELSE mylift=doorclose。 END IF。 WHEN stop=mylift=dooropen。 WHEN dooropen=doorlight=39。139。 IF udsig=39。039。 THEN IF position=3 AND(stoplight(position)=39。139。 OR fuplight(position)=39。139。)THEN clearup=39。139。 ELSE clearup=39。139。cleardn=39。139。 END IF。 ELSIF udsig=39。139。 THEN IF position=2 AND(stoplight(position)=39。139。 OR fdnlight(position)=39。139。)THEN cleardn=39。139。 ELSE clearup=39。139。cleardn=39。139。 END IF。 END IF。 mylift=doorwait1。 END CASE。 END IF。 END IF。 END process ctrlift。 29 ctrlight:PROCESS(reset,buttonclk) BEGIN IF reset=39。139。 THEN stoplight=0000。fuplight=0000。fdnlight=0000。 ELSE IF buttonclk39。EVENT AND buttonclk=39。139。 THEN IF clearup=39。139。 THEN stoplight(position)=39。039。fuplight(position)=39。039。 ELSE IF f1upbutton=39。139。 THEN fuplight(1)=39。139。 ELSIF f2upbutton=39。139。 THEN fuplight(2)=39。139。 ELSIF f3upbutton=39。139。 THEN fuplight(3)=39。139。 END IF。 END IF。 IF cleardn=39。139。 THEN stoplight(position)=39。039。fdnlight(position)=39。039。 ELSE IF f2dnbutton=39。139。 THEN fdnlight(2)=39。139。 ELSIF f3dnbutton=39。139。 THEN fdnlight(3)=39。139。 ELSIF f4dnbutton=39。139。 THEN fdnlight(4)=39。139。 END IF。 END IF。 IF stop1button=39。139。 THEN stoplight(1)=39。139。 ELSIF stop2button=39。139。 THEN stoplight(2)=39。139。 ELSIF stop3button=39。139。 THEN stoplight(3)=39。139。 ELSIF stop4button=39。139。 THEN stoplight(4)=39。139。 END IF。 END IF。 END IF。 30 END process ctrlight。 END art。 第三 章 四 層電梯控制器 的調試及 仿真 程序 修改 調試 在完成程序編寫后要進行程序的編譯與仿真，在編譯過程中要進行程序的改錯，在第一次編譯中出現(xiàn)了大量的錯誤，但大部分的都是由于粗心造成的端口的錯誤定義，還有就是在IF 語句的結束是忘記“ END IF”，或者是多寫了“ EDN IF”，這樣的錯誤都是基本的， 經過編譯改錯后就要進行波形的仿真，在波形仿真中自己犯了一個大的錯誤，就是在下降請求時，按了下降請求按鍵后就馬上選擇了要到達的層次，比如先按 fdnbuttton4,產生了一個下降請求，我馬上就按 stopbutton2,結果電梯運行到第四層就不下來，我自己還考慮了好久，后來我仔細想了一下，發(fā)現(xiàn)在有下降請求后，電梯還沒有到達第四層，怎么就可以按停止按鍵呢。 波形 仿真 在仿真中我們應該作一些符合實際情況的假設，就是外部上升請求的乘客，進入電梯以后一定是按高層的內部停站按鈕，有外部下降請求的乘客，進入電梯以后一定是按低層的內部停站按鈕。而且乘客進入電梯以后必定要按按鍵。在同一時刻有很多人按鍵的概率很小，所以按鍵一定有先后順序。這些假設都是符合實際情況的。 圖 所示仿真的是在 2 層電梯外部有上升請求，也就是 f2upbutton產生一個脈沖，可以看到電梯從一層上升到二層， position 信號由 1 變到 2， doorlight 信號邏輯 ’1’表示開門， ’0’表示關門。當乘客進入電梯以后，在電梯內部要求上升到第 3 層，也就是 stop3button 產生一個脈沖，電梯上升到第三層，開門 4 秒以后關門，停留在 3 層， position 最后的值為 3。在仿真的可以看出來 buttonclk 很密集，基本上近似于一條黑線，是因為采用了頻率較高的時鐘脈沖。 再看 fuplight 信號燈，當二層有上升請求的嗣后，它的值由 0 變到 2（注意， fuplight和 fdnlight 是 4 位的二進制的標準邏輯矢量，這里的 2 代表的是 ”0010”,表示二層有請求； ”1000”也就是 8，表示四層有請求）。當電梯停到二層以后，表示該請求被響應，所以它的值變?yōu)?0。由于沒有下降請求的信號，所以 fdnlight 信號燈一直都是 0。 31 圖 圖 圖 是有兩次停站請求的仿真波形圖，符合停站的要求。 圖 是有下降請求的情況，因為電梯的初始狀態(tài)為一層的開門等待狀態(tài)，所以在第四層有下降請求的時候，電梯先是上升到第四層，開門 4秒以后關門，然后下降，停站請求為第一層，所以到第一層的時候開門 4秒后關門，停在第一層，等待下次請求。我們觀察 fdnlight的變化顯示的是 8，轉換為二進制就是“ 1000”，正好是第四層的下降指示燈亮，在電梯到第四層響應了下降請求后，下降指示燈就關閉，顯示的就是“ 0”。在看電梯位置的變化，“ 1 32 — 2— 3— 4— 3— 2— 1”沒有亂序，說明顯示是正確的。 圖 圖 圖 是有兩站停站的請求，顯示是正確的，沒有混亂的現(xiàn)象。 33 同時有上升請求和下降請求信號時，電梯的運行情況如圖 圖 圖仿真的 情況是，原來電梯停留在第一層，這時候電梯外部第 4 層有下降請求，在電梯上升到 4層，乘客進入電梯以后要下降到第 1 層。與此同時，在電梯外有第二層的上升請求，電梯首先要響應下降請求然后在相應這個上升請求，所以電梯得先下降到一層，然后在上升到第二層，這是符合常理的。 從仿真波形來看，電梯的位置變化和想象是一致的。電梯的運行完全正確。最后乘客在電梯內部要求下降升到第一層，所以電梯最后停留的位置為第一層。 在圖的仿真中，原先電梯停留在第一層，電梯外部有第四層的下降請求，電梯上升到第四層，乘客進入電梯以后要求下降到第一層。 此時二層有下降請求，接著又有上升請求，電梯首先在第二層停留，然后下降到第一層。隨后要響應第二層的上升請求，上升到第二層，乘客進入電梯以后要求上升到第三層，所以電梯最后停留的位置是第三層。 34 圖 在電梯控制器的設計中，要考慮到層次的擴展，今天是四層，明天也許是五層，甚至更多，但是設計的思路都應該按照設計四層電梯控制器的思路延續(xù)下去，比如說要設計五層的電梯控制器，那么要多的按鈕就是 f4upbutton,f5dnbutton,stop5button,fuplight 和 fdnlight 的長度都改為 (5 downto 0),position 的范圍就是 1 to 5。其次就是要在電梯設計的過程中，因為在設計中涉及到電梯處于每一層的時候的判斷，就要根據(jù)實際的情況，寫出相應的邏輯關系。例如電梯現(xiàn)在處于第三層的上升，如果電梯要上升，就不能單單的判斷第四層是否有升降請求，還要根據(jù)第五層的請求指令來判斷電梯到達第四層是該繼續(xù)上升還是就停止，或者是轉為下降狀態(tài)，例如，現(xiàn)在電梯的狀態(tài)是上升，這個時候的邏輯關系是： Fdnlight(4)=’1’ and fdnlight(5)=’1’。 那么當電梯運行到第四層的 時候就應該繼續(xù)為 up 狀態(tài)，先響應第五層的下降請求，狀態(tài)變?yōu)?down,再轉為下降狀態(tài)，回到第四層再才相應第四層的下降請求。類似的當電梯上升狀態(tài)處于第 n 層的時候就要判斷比它高的層次的請求 ,當電梯處于下降模式時，就要判斷比該層低的層的請求。 35 結束語 用 VHDL 硬件描述語言的形式來進行數(shù)字系統(tǒng)的設計方便靈活，利用 EDA軟件進行編譯優(yōu)化仿真極大地減少了電路設計時間和可能發(fā)生的錯誤，降低了開發(fā)成本，這種設計方法必將在未來的數(shù)字系統(tǒng)設計中發(fā)揮越來越重要的作用。 CPLD作為新一代工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術先 進性，在電梯控制中得到廣泛應用，從而使電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計算機控制的一個重要方向，成為當前電梯控制和技術改造的熱點之一。另外 CPLD是一種專門從事邏輯控制的微型計算機系統(tǒng)。由于 CPLD 具有性能穩(wěn)定、抗干擾能力強、設計配置靈活等特點，配合 VHDL 語言的突出的優(yōu)點，因此在工業(yè)控制方面得到了廣泛應用。相信以后必將受到世界范圍內電子工程設汁人員的廣泛關注和普遍歡迎。本文中設計的電梯控制器利用以 CPLD 為實現(xiàn)載體，以 VHDL 為描述語言實現(xiàn)了電梯的升降舒適感和運行的可靠性，更相信在以后的智能建筑中得到廣泛 的應用和推廣 謝辭 本課題在選題及研究過程中得到 趙茂林 老師的悉心指導。 趙 老師多次詢問 設計 進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。 趙 老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度， 孜孜不倦的授業(yè)精神 ， 不但教我如何完成畢業(yè)設計，還 教我 不怕麻煩，注意細節(jié)的做人法則， 給以 我 終生受益無窮之道。對 趙 老師的感激之情是無法用言語表達的。 再就感謝和我一起做該課題的同學，在他們的幫助下，我才能完成本次設計，他們也同樣的鼓勵我。最后感謝學校實驗室的老師們，他們提供給我仿真的實驗場所。 參考文獻 朱正偉主編，清華大學 出版社， 《 EDA技術及應用 》 侯伯亨，顧新主編，西安電子科技大學出版社， 《 VHDL 硬件描述語言與數(shù)字邏輯電路設計 》 。 36 附錄 ： 一 硬件描述語言 HDL 的現(xiàn)狀與發(fā)展 硬件描述語言 HDL是一種用形式化方法描述數(shù)字電路和系統(tǒng)的語言。利用這種語言，數(shù)字電路系統(tǒng)的設計可以從上層到下層（從抽象到具體）逐層描述自己的設計思想，用一系列分層次的模 塊來表示極其復雜的數(shù)字系統(tǒng)。然后，利用電子設計自動化（ EDA）工具，逐層進行仿真驗證，再把其中需 要變?yōu)閷嶋H電路的模塊組合，經過自動綜合工具轉換到門級電路網表。接下去，再用 專用集成電路 ASIC 或現(xiàn)場可編程門陣列 FPGA自動布局布線工具，把網表轉換為要實現(xiàn)的具體電路布線結構。 目前，這種高層次 (highleveldesign)的方法已被廣泛采用。據(jù)統(tǒng)計，目前在美國硅谷約有 90%以上的 ASIC 和 FPGA采用硬件描述語言進行設計。 硬件描述語言 HDL的發(fā)展至今已有 20 多年的歷史，并成功地應用于設計的各個階段：建模、仿真、驗證和綜合等。到 20 世紀 80年代，已出現(xiàn)了上百種硬件描述語言，對設計自動化曾起到了極大的促進和推動作用。但是，這些語言一般各自面向特定的設計領域和層次，而且眾多的語言使用戶無所適從。因此，急需一種面向設計的多領域、多層次并得到普遍認同的標準硬件描述語言。 20 世紀 80 年代后期， VHDL 和 Verilog HDL 語言適應了這種趨勢的要求，先后成為 IEEE 標準。 現(xiàn)在，隨著系統(tǒng)級 FPGA 以及系統(tǒng)芯片的出現(xiàn)，軟硬件協(xié)調設計和系統(tǒng)設計變得越來越