【導(dǎo)讀】電梯作為垂直方向的交通工具，在高層建筑和公共場所已成為不可或缺的設(shè)備。術(shù)，自主品牌占市場的份額很少。隨著社會(huì)需求的變化，電梯朝著節(jié)能、環(huán)保及智能化方。產(chǎn)品能合二為一，它代表了電子技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展方向。VHDL主要用于描述數(shù)字系。統(tǒng)的接口，結(jié)構(gòu)和功能，它的語法簡單易懂，移植性好。本設(shè)計(jì)采用VHDL，源程序Altera公司的QuartusII軟件仿真。運(yùn)用有限狀態(tài)機(jī)的設(shè)。在主進(jìn)程中定義了7個(gè)狀態(tài)，分別是“stopon1”“dooropen”“doorclose”“doorwait4”。信號燈控制進(jìn)程中，信號燈存儲(chǔ)按鍵請求情況，它的熄滅是由狀態(tài)機(jī)進(jìn)程中傳出的信

　　

【正文】 段是 否 在 開 關(guān) 門是 否 空 閑是 否 處 于 上 行是 否 處 于 下 行結(jié) 束電 梯 復(fù) 位 程 序開 關(guān) 門 程 序是 否 上 行 召 換 是 否 下 行 召 換定 上 行 指 示 定 下 行 指 示執(zhí) 行 運(yùn) 行 程 序 段執(zhí) 行 運(yùn) 行 程 序 段否是否 否否否是是是是否是是 圖 湖南工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 六層電梯控制器的設(shè)計(jì)思路 電梯控制器運(yùn)用狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)方法，思路比較清晰。可以將電梯等待的每秒鐘以及開門、關(guān)門都看成一個(gè)獨(dú)立的狀態(tài) [2]。由于電梯又是每秒上升或下降一層，所以就可以通過一個(gè)統(tǒng)一的 1 秒為周期的時(shí)鐘來觸發(fā)狀態(tài)機(jī)。根據(jù)電梯的實(shí)際工作情況，可以把狀態(tài)機(jī)設(shè)置 7 個(gè)狀態(tài)，分別是 “ 電梯停留在第 1層 ” 、 “ 開門 ” 、 “ 關(guān)門 ” 、 “ 開門等待 4 秒 ” 、“ 上升 ” 、 “ 下降 ” 和 “ 停止?fàn)顟B(tài) ” 。各個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件可由上面的設(shè)計(jì)要求所決定。各狀態(tài)機(jī)之間轉(zhuǎn)換圖如圖 ： s t o p o n 1 d o w n w a i t 4d o o r o p e n s t o p d o o r c l o s eu pd o w nR e s e t = 0電 梯 按 鈕 觸 發(fā)電 梯 按 鈕 觸 發(fā) 圖 狀 態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換圖 湖南工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 第六章 程序設(shè)計(jì)及調(diào)試 程序流程分析 電梯的運(yùn)行規(guī)則確立后，需對整個(gè)控制程序的設(shè)計(jì)作一個(gè)流程規(guī)范。對程序進(jìn)行模塊化構(gòu)思。根據(jù) VHDL 語言的規(guī)則，程序必須由最基本的實(shí)體和結(jié)構(gòu)體構(gòu)成。實(shí)體對控制器的端口進(jìn)行定義，結(jié)構(gòu)體對各端口的行為進(jìn)行描述。因此程序運(yùn)行需經(jīng)過以下流程： VHDL 庫調(diào)用；確立控制器的端口及相關(guān)的寄存器；根據(jù)電梯運(yùn)行規(guī)則，設(shè)計(jì)相關(guān)運(yùn)行描述；對電梯內(nèi)外信號進(jìn)行處理。 具體流程圖如圖 所示。 程 序 開 始V H D L 庫 調(diào) 用設(shè) 置 控 制 器 的 端 口設(shè) 置 相 關(guān) 的 寄 存 器電 梯 運(yùn) 行 規(guī) 則 描 述電 梯 信 號 處 理程 序 結(jié) 果 圖 程序設(shè)計(jì)說明 端口、寄存器設(shè)計(jì)說 明 湖南工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 （ 1）由功能要求得到本程序設(shè)計(jì)的端口必須包括： 輸入端口：時(shí)鐘（ clk，頻率為 2Hz）、超載（ full）、關(guān)門中斷（ deng）、提前關(guān)門（ quick）、清除報(bào)警（ clr）、電梯外人的上升請求信號（ c_u1,c_u2,c_u3, ,c_u4,c_u5）、電梯外人的下降請求信號（ c_d2,c_d3,c_d4,c_d5,c_d6）、電梯內(nèi)人的請求信號（ d1,d2,d3,d4,d5,d6）、到達(dá)樓層信號（ g1,g2,g3,g4,g5,g6）。 輸出端口：電梯門控制信號（ door）、電梯所在樓層顯示（ led）電梯 外人上升請求信號顯示（ led_c_u）、電梯外人下降請求信號顯示（ led_c_d）、電梯內(nèi)請求信號顯示（ led_d）、看門狗報(bào)警信號（ wahaha）、電梯運(yùn)動(dòng)方向顯示（ ud）、超載警告信號（ alarm）、電機(jī)控制信號（ up,down）。 其分布如圖所示。 圖 （ 2）程序要求的寄存器（中間信號）包括： 湖南工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 電梯內(nèi)人請求信號寄存信號（ d11,d22,d33,d44,d55,d66）、電梯外人上升請求信號寄存信號（ c_u11,c_u22,c_u33,c_u44,c_u55）、電梯外人下降請求信號寄存信 號（ c_d22,c_d33,c_d44,c_d55,c_d66）、 分頻信號（ 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)外請求信號寄存器（ dd,cc_u,cc_d,dd_cc）、開門使能信號（ opendoor）、電梯運(yùn)動(dòng)方向信號寄存器（ updown）、預(yù)備上升、預(yù)備下降預(yù)操作使能信號（ en_up,en_dw）。 模塊設(shè)計(jì)說明 本程序由三個(gè)基本模塊組成，包括調(diào)用 VHDL 庫模塊、實(shí)體設(shè)計(jì)模塊和結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)模塊。而在結(jié)構(gòu)體模塊中又內(nèi)嵌有進(jìn)程執(zhí)行單元。 （ 1） 調(diào)用 VHDL 庫 使用 library語句，本程序應(yīng)用了 VHDL 庫中的“通用 ieee 庫”和“標(biāo)準(zhǔn) std庫” 。 library ieee。 use 。 use 。 use 。 （ 2） entity 實(shí)體設(shè)計(jì)模塊 entity dianti is port ( clk : in std_logic。時(shí)鐘信號（頻率為 2Hz） full,deng,quick,clr : in std_logic。 超載、關(guān)門中斷、提前關(guān)門、清除報(bào)警信號 c_u1,c_u2,c_u3,c_u4,c_u5: in std_logic。 電梯外人的上升請求信號 c_d2,c_d3,c_d4,c_d5,c_d6: in std_logic。 電梯外人的下降請求信號 d1,d2,d3,d4,d5,d6 : in std_logic。電梯內(nèi)人的請求信號 g1,g2,g3,g4,g5,g6 : in std_logic。到達(dá)樓層信號 door : out std_logic_vector(1 downto 0)。電梯門控制信號 led : out std_logic_vector(6 downto 0)。電梯所在樓層顯示（數(shù)碼管顯示） led_c_u:out std_logic_vector(5 downto 0)。電梯外人上升請求信號顯示 led_c_d:out std_logic_vector(5 downto 0)。電梯外人下降請求信號顯示 led_d : out std_logic_vector(5 downto 0)。電梯內(nèi)請求信號顯示 wahaha : out std_logic?？撮T狗報(bào)警信號 ud,alarm : out std_logic。電梯運(yùn)動(dòng)方向顯示，超載警告信號 up,down : out std_logic )。電機(jī)控制信號和電梯運(yùn)動(dòng) end dianti。 （ 3） archi 結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)模塊和 process 進(jìn)程執(zhí)行單元 湖南工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 architecture behav of dianti is signal d11,d22,d33,d44,d55,d66:std_logic。 電梯內(nèi)人請求信號寄存信號 signal c_u11,c_u22,c_u33,c_u44,c_u55:std_logic。電梯外人上升請求信號寄存信號 signal c_d22,c_d33,c_d44,c_d55,c_d66:std_logic。電梯外人下降請求信號寄存信號 signal q:integer range 0 to 1。分頻信號 signal q1:integer range 0 to 6。關(guān)門延時(shí)計(jì)數(shù)器 signal q2:integer range 0 to 9?？撮T狗計(jì)數(shù)器 signal dd,cc_u,cc_d,dd_cc:std_logic_vector(5 downto 0)。電梯內(nèi)外請求信號寄存器 signal opendoor:std_logic。開門使能信號 signal updown:std_logic。電梯運(yùn)動(dòng)方向信號寄存器 signal en_up,en_dw:std_logic。預(yù)備上升、預(yù)備下降預(yù)操作使能信號 begin process(clk) begin 。（進(jìn)程 語句具體看附錄） end behav。 具體語句設(shè)計(jì)說明 上文已說明了構(gòu)成 VHDL 程序的兩大部分 — 實(shí)體和結(jié)構(gòu)體的相關(guān)語句。在這些語句里，賦值語句占了相當(dāng)一部分。在 VHDL 語言里，賦值符號一般都是“ =” 符號，具體形式如下： begin if clk39。event and clk=39。139。 then if clr=39。139。 then q1=0。q2=0。wahaha=39。039。 elsif full=39。139。 then alarm=39。139。 q1=0。 if q1=3 then door=10。 else door=00。 end if。 。 湖南工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 VHDL 語言也具有與一般編程語言相同的一些語句邏輯結(jié)構(gòu)，如上述中的“ if?then? elsif? then?；”等。這是 VHDL中的順序語句，與我們常見的 C語言中的 if作為條件語句不同。 在結(jié)構(gòu)體中對電梯的運(yùn)行行為作出描述，其中電梯處于二樓?五樓情況復(fù)雜些，以下給出二樓情況的具體說明。 elsif g2=39。139。 then led=0010010。 電梯到達(dá) 2樓，數(shù)碼管顯示 2 if updown=39。139。 then 電梯前一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)位上升 if d22=39。139。 or c_u22=39。139。 then d22=39。039。 c_u22=39。039。 opendoor=39。139。 有當(dāng)前層的請求，則電梯進(jìn)入開門狀態(tài) elsif dd_cc00000011 then en_up=39。139。en_dw=39。039。 opendoor=39。039。 有上升請求，則電梯進(jìn)入預(yù)備上升狀態(tài) elsif dd_cc00000010 then en_dw=39。139。en_up=39。039。 opendoor=39。039。有下降請求，則電梯進(jìn)入預(yù)備下降狀態(tài) end if。 電梯前一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為下降 elsif d22=39。139。 or c_d22=39。139。 then d22=39。039。 c_d22=39。039。opendoor=39。139。 有當(dāng)前層的請求，則電梯進(jìn)入開門狀態(tài) elsif dd_cc00000010 then en_dw=39。139。en_up=39。039。 opendoor=39。039。 有下降請求，則電梯進(jìn)入預(yù)備下降狀態(tài) elsif dd_cc00000011 then en_up=39。139。en_dw=39。039。 opendoor=39。039。 有上升請求，則電梯進(jìn)入預(yù)備上升狀態(tài) end if。 在上述語句中的“ elsif g2=‘ 1’ then led=“ 0010010；”， led 的賦值之所以為“ 0010010”是根據(jù)共陽極七段數(shù)字顯示器的發(fā)光段排列的。 可發(fā)光段 a、 b、 c、 e、 g形成一個(gè) 2 字。 以此類推，在一樓時(shí) led 賦值為“ 100111” ，三樓時(shí)為“ 0000110”，四樓時(shí)為?? 在進(jìn)程執(zhí)行單元里，對電梯在樓層時(shí)的操作情況作出了描述，例如：開門、關(guān)門延時(shí)、超載報(bào)警、故障報(bào)警以及電梯內(nèi)的請求信號處理，具體說明給出如下： process(clk) begin if clk39。event and clk=39。139。 then if clr=39。139。 then q1=0。q2=0。wahaha=39。039。清除故障報(bào)警 elsif full=39。139。 then alarm=39。139。 q1=0。超載報(bào)警 湖南工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 if q1=3 then door=10。 else door=00。 end if。 elsif q=1 then q=0。alarm=39。039。 if q2=3 then wahaha=39。139。 故障報(bào)警 else if opendoor=39。139。 then door=10。q1=0。q2=0。up=39。039。down=39。039。開門操作 elsif en_up=39。139。 then 上升預(yù)操作 if deng=39。139。 then door=10。q1=0。q2=q2