【導(dǎo)讀】隨著科技的發(fā)展，電梯早在上個世紀就已進入人們的生活。對于電梯的控制，傳統(tǒng)的方法是使用繼電器－接觸器控制系統(tǒng)進行控制。隨著EDA技術(shù)的發(fā)展，本文基于VHDL即超高速集成電路硬件描述語言開發(fā)的四層電梯控制系統(tǒng)，門、電梯開門超時報警等。本文采用模塊化設(shè)計的方法，整個系統(tǒng)主要分為五個。請求；并且，如果開門時間過長，電梯將發(fā)出報警并自動關(guān)門。

　　

【正文】 樓（ led7s＝ 0000110），電梯停止運行（ run＝ 1）。當有外部的 2 樓上升請求時， 2 樓的外部上升信號指示燈亮（ up_req(2)=1），電梯開始運行（ run＝ 1），電梯上升（ u_d=1）。3 秒后，電梯到達 2 樓（ led7s＝ 1011011），電梯停止運行（ run＝ 1），電梯開門（ door＝ 11）， 2 樓外部上升請求指示燈滅（ up_req(2)=0）。 4秒后電梯準備關(guān)門（ door＝ 10），再過 1秒后電梯關(guān)門（ door＝ 00）。 四層電梯控制系統(tǒng)相應(yīng)圖片展示 程序下載成功后，運行系統(tǒng)可得到展示結(jié)果。 （ 1） 電梯復(fù)位 如圖 所示，當復(fù)位時，電梯處于 1 樓停止的狀態(tài)。 基于 FAGA 的四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 23 圖 成果展示圖 1：電梯復(fù)位 （ 2） 電梯有 3樓內(nèi)部請求： 如圖 所示，當內(nèi)部有 3 樓的請求信號時 3樓的請求指示燈亮，上升 /下降指示燈亮 ,說明電梯在向上運行， run 運行指示燈亮。 當電梯到達 3樓時， 3樓指示燈滅， run 運行指示燈滅，電梯開門，門控指示燈都亮。如圖 所示。 圖 成果展示圖 2：電梯在 1 樓，內(nèi)部有到 3 樓的請求，開始上升 基于 FAGA 的四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 24 圖 成果展示圖 3：電梯上升到 3 樓，開門 （ 3）電梯在 1 樓， 2樓 3樓同時發(fā)出外部上升請求： 如圖 所示，當電梯在 1 樓時， 2樓 3樓外部同時 有向上請求時，電梯 2樓 3 樓上升指示燈亮，上升 /下降指示燈亮， run 運行指示燈亮。電梯先應(yīng)答 2樓的上升請求，然后再應(yīng)答 3樓的上升請求。如圖 、 所示。 圖 成果展示圖 4：電梯在 1 樓，上升狀態(tài) 3 樓外部有上升請求 基于 FAGA 的四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 25 圖 成果展示圖 5：上升狀態(tài)，應(yīng)答 2 樓上升請求，開門 圖 成果展示圖 6：上升狀態(tài)，應(yīng)答 3 樓上升請求，開門 （ 4）電梯在 4 樓， 2樓 3樓同時發(fā)出外部向下請求： 如圖 所示，當電梯在 4 樓時， 2樓 3樓有外部下降請求時， 2 樓 3 樓的下降請求指示等亮，運行 指示燈亮，上升 /下降指示燈滅，電梯向下運行。電梯先應(yīng)答 3 樓的下降信號再應(yīng)答 2 樓的下降信號。如圖 、 所示。 基于 FAGA 的四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 26 圖 成果展示圖 7：電梯在 4 樓，下降狀態(tài)， 3 樓外部有下降請求 圖 成果展示圖 8：下降狀態(tài)，響應(yīng) 3 樓下降請求，開門 基于 FAGA 的四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 27 圖 成果展示圖 9：下降狀態(tài)，響應(yīng) 2 樓下降請求，開門 （ 5） 電梯處于 2樓，且電梯為下降狀態(tài)時， 1 樓 3樓有上升請求： 如圖 所示，當電梯處于 2 樓，且電梯為下降狀態(tài)時， 1樓 3 樓有上升請求，則 1樓 3 樓的上升請求信號指示燈亮，運行信 號燈亮，上升 /下降指示燈滅。根據(jù)方向優(yōu)先原則，電梯先應(yīng)答 1 樓的上升請求，再應(yīng)答 3樓的上升請求，如圖 、 所示。 圖 成果展示圖 10：電梯在 2 樓，下降狀態(tài)， 3 樓外部有上升請求 基于 FAGA 的四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 28 圖 成果展示圖 11：下降狀態(tài)，響應(yīng) 1 樓請求 圖 成果展示圖 12：上升狀態(tài)，響應(yīng) 3 樓請求 （ 6） 電梯在 3 樓時，且電梯處于上升狀態(tài)時，電梯 2 樓 4樓有下降請求： 如圖 所示，當電梯在 3樓時，且電梯處于上升狀態(tài)時，電梯 2樓 4 樓有下降請求時，則 2 樓 4樓的下降請求信號燈亮，運行指示燈 亮，上升 /下降指示燈亮。根據(jù)方向優(yōu)先原則，電梯先應(yīng)答 4 樓的下降請求，再應(yīng)答 2樓的下降請求，如圖 、 所示。 基于 FAGA 的四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 29 圖 成果展示圖 13：電梯在 3 樓，開門，上升狀態(tài)， 4 樓外部申請下降 圖 成果展示圖 14：響應(yīng) 4 樓請求，開門 基于 FAGA 的四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 30 圖 成果展示圖 15：響應(yīng) 2 樓請求，開門 （ 7）電梯延時開門： 如圖 所示，當電梯到達 2 樓時，電梯門開，按住延遲開門鍵， 8 秒后電梯開始報警，如圖 所示。再過 2 秒后電梯自動關(guān)門，如圖 所示。 圖 成果展示圖 16：電梯在 2 樓，上升狀態(tài)，開門 基于 FAGA 的四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 31 圖 成果展示圖 17：電梯在 2 樓，上升狀態(tài)，開門，警告 圖 成果展示圖 18 電梯在 2 樓，上升狀態(tài)，關(guān)門，警告 （ 8）電梯在 3 樓，且電梯處于上升狀態(tài)， 2 樓 4 樓分別發(fā)出外部向上和向下請求： 如圖 所示，當電梯處于上升狀態(tài)， 2 樓 4 樓分別發(fā)出外部向上和向下請求時， 2 樓外部上升請求指示燈亮， 4 樓下降外部請求指示燈亮，上升／下降 基于 FAGA 的四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 32 指示燈亮，電梯處于上升狀態(tài)。電梯先響應(yīng) 4樓的請求，再響應(yīng) 2 樓的請求，如圖 、圖 所示。 圖 成 果展示圖 19：電梯上升運行中，經(jīng)過 3 樓， 2 樓外部請求上升， 4 樓外部請求下降 圖 成果展示圖 20：電梯上升到 4 樓，開門 基于 FAGA 的四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 33 圖 成果展示圖 21：電梯下降到 2 樓，開門 （ 9）電梯在 2 樓，處于下降狀態(tài)， 1樓 3 樓分別有外部向上和向下請求： 如圖 所示，當電梯在 2 樓，且電梯處于下降狀態(tài)， 1 樓 3 樓分別有外部向上和向下請求時， 1 樓外部上升請求指示燈亮， 3樓下降外部請求指示燈亮，上升／下降指示燈滅，電梯處于下降狀態(tài)。電梯先響應(yīng) 1 樓的請求，再響應(yīng) 3樓的請求，如圖 、圖 所示。 圖 成果展示圖 22：電梯下降運行中，經(jīng)過 2 樓 1 樓外部有上升請求， 3 樓外部有下降請求 基于 FAGA 的四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 34 圖 成果展示圖 23：電梯下降到 1 樓，開門 圖 成果展示圖 24：電梯上升到 3 樓，開門 實驗結(jié)果證明了本設(shè)計成功地完成了四層電梯控制系統(tǒng)的基本要求。 基于 FAGA 的四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 35 第 5章 總結(jié) 本次四層電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計通過 VHDL 語言編程，在 QuartusII 環(huán)境下開發(fā)，下載至目標芯片 FPGA 上，在 ZY11EDA13BE 實驗系統(tǒng)中硬件實現(xiàn)。通過設(shè)計，深入學(xué)習(xí)了 EDA 有關(guān)知識，了解了 FPGA 的應(yīng)用。 本次設(shè)計成功地完成 了四層電梯控制系統(tǒng)的基本設(shè)計要求。 （ 1）能完成電梯基本的上升下降功能，當有多個請求信號時，電梯運行符合電梯設(shè)計的方向優(yōu)先原則。 （ 2）電梯的運行狀態(tài)通過 LED 燈顯示輸出，同時數(shù)碼管能夠?qū)崟r顯示電梯所在樓層。 （ 3）設(shè)有快速關(guān)門和延時關(guān)門的功能，當有快速關(guān)門請求時，電梯過 1 秒后立即關(guān)門，當有延時關(guān)門請求時，電梯延時 4秒關(guān)門。 （ 4）電梯還設(shè)有報警功能，當電梯開門時間超過 8 秒時，電梯報警，并在 3秒后自動關(guān)門。 在本次設(shè)計中自己的收獲很多： （ 1）在此次設(shè)計選題、查閱資料、實際操作的過 程中，我的動手能力和學(xué)習(xí)能力得到了提高，這對我今后的學(xué)習(xí)、生活中都有著巨大的幫助； （ 2）此次設(shè)計讓自己對于大學(xué)四年學(xué)習(xí)到的知識，特別是 EDA 方面的知識有了更深一步的理解，同時也進行了一個綜合的應(yīng)用； （ 3）在此次設(shè)計中，我曾遇到了許多困難，特別是在方向優(yōu)先原則方面的設(shè)計，但是在老師和同學(xué)的幫助下，這些問題都得到了很好的解決，最終成功地完成了電梯控制系統(tǒng)設(shè)計，通過本次設(shè)計，我的自信心和解決問題的能力得到了大大的提升，總之，此次設(shè)計我受益匪淺。 基于 FAGA 的四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 36 參考文獻 [1] 劉昌華 . 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