【正文】 —— 轉(zhuǎn)移函數(shù)產(chǎn)生，狀態(tài)機(jī)的輸出由另一個(gè)組合邏輯 —— 輸出函數(shù)產(chǎn)生。當(dāng)給 FSM 一個(gè)新的輸入時(shí)，它就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)輸出。 在數(shù)字系統(tǒng)中．那些輸出取決于過去的輸入和當(dāng)前的輸入的部分都可以作為有限狀態(tài)機(jī)。除了轉(zhuǎn)移之外，復(fù)雜的狀態(tài)機(jī)還具有重復(fù)和歷程功能。 輸出信號(hào)由輸出譯碼器根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)和輸入條件確定。 狀態(tài)機(jī)經(jīng)歷一系列狀態(tài)，下一狀態(tài)由狀態(tài)譯碼器根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)和輸入條件決定。寄存器用于存儲(chǔ)狀態(tài)機(jī)的內(nèi)部狀態(tài)。它包括兩個(gè)主要部分：即組合邏輯部分和寄存器。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)。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)通?？煞譃?Moore 和 Mealy兩種類型。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。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)一的周期的時(shí)鐘來觸發(fā)狀態(tài)機(jī)。 6 VHD 語言 設(shè)計(jì) 電梯控制器可以通過多種方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中采用狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)，思路比較清晰。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè) I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二 十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的 數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陽數(shù)碼管是 指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管。 樓層顯示 到達(dá)樓層顯示要選用 LED 數(shù)碼管 顯示器 。光電耦合器的種類較多，常見有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達(dá)林頓型、集成電路型等。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。特性 提供 、 、 、 、5V 和可調(diào)電壓的型號(hào) 節(jié)省空間的 SOT223 和 LLP 封裝 電流限制和熱保護(hù)功能 輸出電流可達(dá) 800mA 線性調(diào)整率： % (Max) 負(fù)載調(diào)整率： % (Max) 溫度范圍－ LM1117： 0℃ ~125℃ － LM1117I： 40℃ ~125℃ 開關(guān)請(qǐng)求信號(hào)設(shè)計(jì) 光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件。 LM1117 系列具有 LLP、TO26 SOT22 TO220 和 TO252 DPAK 封裝。電 路包含 1 個(gè)齊納調(diào)節(jié)的帶隙參考電壓以確保輸出電壓的精度在 177。另外還有 5個(gè)固定電壓輸出（ 、 、 、 和 5V）的型號(hào)。它與國家半導(dǎo)體的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)器件 LM317 有相同的管腳排列。 1117 是一個(gè)低壓差電壓調(diào)節(jié)器系列。另外，集成三端穩(wěn)壓器在輸出電流較大時(shí)，應(yīng)配上散熱器。 (2)整流元件的參數(shù) 反向耐壓 橋式整流電路中，每個(gè)整流二極管在交流電網(wǎng)電壓最高時(shí)承受的最大反向峰值電壓為 Vrm= 16． 3V為了安全 ，整流管的反向耐壓應(yīng)當(dāng)比上述值大 50％以上，因此選擇整流管時(shí)，其反向耐壓應(yīng)按下式考慮： Vrm25V （ 3） 三端穩(wěn)壓器的選用 78系列集成三端穩(wěn)壓器按最大輸出電流的不同，每個(gè)系列又分為若干檔，例如， 78S (Iomax=2A)， 78 C(Io max=1． 5A)， 78 AC(Io max=1A)，78M (Io max=0． 5A)， 78L (Io max=0． 1A)，由于各生產(chǎn)廠所用分檔符號(hào)可能不一致，因此，在選用集成三端穩(wěn)壓器時(shí)應(yīng)注意產(chǎn)品說明。 按輸出電流應(yīng)有 10％ 的余量， 通過計(jì)算， C1 //C21m in Vi2/1 ? ?10ms0I0dt 10ms 為交流電網(wǎng)電壓周期的一半 Vi min=，求得 C1 =220uF C2=100NF (2)確定電壓 V2，可用下式進(jìn)行計(jì)算： ?????? ??? C1/ / 1V2 通過計(jì)算，得： V2=9． 9V。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求， 圖 中需要計(jì)算的參數(shù)有： 變壓器副邊繞組的交流電壓有效值 V2，整流元件的參數(shù)，電容 C C2 的數(shù)值集成三端穩(wěn)壓器的選用。 10％左右的波動(dòng) )、負(fù)載和溫度 的變化而變化。 由于此脈動(dòng)的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電容 Cl， C2 加以濾除，從而得到平滑的直流電壓 Vi。一般典型而有效的濾波電路就是使用電容濾波、電感濾波，利用電抗元件在電路中有儲(chǔ)能的作用，濾去電源中的脈動(dòng)成分，從而得到比較平滑的電源波形。 通過整流后，電源的脈動(dòng)成分較大。集成三端穩(wěn)壓器因其穩(wěn)壓精度高、工作穩(wěn)定可靠、外圍電路簡單、容易設(shè)計(jì)和制作、體積小、重量輕、成本低、維修簡單等優(yōu)點(diǎn)，所以在各種電源電路中得到了普遍的應(yīng)用。 電源設(shè)計(jì) 由于 EPF 的 VCCINT 輸入電壓為 ，并且使用光電隔離開關(guān)，所以應(yīng)該 設(shè)計(jì) 5v 和 直流穩(wěn)定電壓源 ，還有 12v 直流穩(wěn)定電壓源。 該器件有如下配置方式： 主動(dòng)串行配置（ AS）主動(dòng)并行升址和降址配置（ APU/APD）被動(dòng)并行同步配置（ PPS）被動(dòng)并行異步配置（ PPA）被動(dòng) 串行配置（ PS） 采用 主動(dòng)串行配置（ AS）該配置使用 ALTERA 公司提供的配置 EPROM（如 EPC1213）作為器件的配置數(shù)據(jù)源，配置 EPROM 以串行位流（ bitstream）方式向器件提供 。所以對(duì)芯片的編程就是對(duì) EPROM的編程， 芯片開始工作時(shí)，進(jìn)入命令狀態(tài)，在該狀態(tài)將配置信息從 EPROM 中讀到自己的 SRAM 中，然后進(jìn)入用戶狀態(tài)，在用戶狀態(tài)器件就可以按照配置的功能進(jìn)行工作，整個(gè)配置過程全部自動(dòng)進(jìn)行，也可以靠外部邏輯控制進(jìn)行，時(shí)鐘可由器件自己提供，也可由外部時(shí)鐘控制。 本設(shè)計(jì)采用 JTAG接口配置，通過 ByteBlaster 電纜直接編程到器件中。配置數(shù)據(jù)在 DCLK 上升沿鎖存，1 個(gè)時(shí)鐘周期傳送 1位數(shù)據(jù)。 PS 則由外部計(jì)算機(jī)或控制器控制配置過程。配置數(shù)據(jù)通過 DATA0 引腳送入 FPGA。 5． 用戶 i/o管 腳 分配 管腳 定義 管腳 定義 71 時(shí)鐘信號(hào) CLK 48 門內(nèi)三層請(qǐng)求 D3 65 超載 FULL 49 門內(nèi)四層請(qǐng)求 D4 66 提前關(guān)門 QUICK 50 門內(nèi)五層請(qǐng)求 D5 67 關(guān)門中斷 DE 51 門內(nèi)六層請(qǐng)求 D6 68 排除故障 CLR 39 到達(dá)一層信號(hào) G1 1 門外 一層上請(qǐng)求 C_U1 40 到達(dá) 二 層信號(hào) G2 2 門外 二層上請(qǐng)求 C_U2 41 到達(dá) 三 層信號(hào) G3 10 門外 三層上請(qǐng)求 C_U3 42 到達(dá) 四 層信號(hào) G4 11 門外 四層上請(qǐng)求 C_U4 43 到達(dá) 五 層信號(hào) G5 12 門外五 層上請(qǐng)求 C_U5 44 到達(dá) 六 層信號(hào) G6 14 門外二層下請(qǐng)求 C_D2 113 顯示門外一層上請(qǐng)求 LED_C_U1 15 門外三層下請(qǐng)求 C_D3 115 顯示門外二層上請(qǐng)求 LED_C_U2 16 門外四層下請(qǐng)求 C_D4 116 顯示門外三層上請(qǐng)求 LED_C_U3 21 門外五層下請(qǐng)求 C_D5 118 顯示門外四層上請(qǐng)求 LED_C_U4 22 門外六層下請(qǐng)求 C_D6 119 顯 示門外五層上請(qǐng)求 LED_C_U5 46 門內(nèi)一層請(qǐng)求 D1 121 顯示門外二層下請(qǐng)求 LED_C_D2 47 門內(nèi)二層請(qǐng)求 D2 122 顯示門外三層下請(qǐng)求 LED_C_D3 58 顯示樓層液晶顯示 124 顯示門外四層下請(qǐng)求 LED_C_D4 59 顯示樓層液晶顯示 95 顯示門外五層下請(qǐng)求 LED_C_D5 60 顯示樓層液晶顯示 96 顯示門外六層下請(qǐng)求 LED_C_D6 61 顯示樓層液晶顯示 106 顯示門內(nèi)一層請(qǐng)求 LED_D_D1 62 顯示樓層液晶顯示 107 顯示門內(nèi)二層請(qǐng)求 LED_D_D2 63 顯示樓層液晶顯示 108 顯示門內(nèi)三層請(qǐng)求 LED_D_D3 64 顯示樓層液晶顯示 109 顯示門內(nèi)四層請(qǐng)求 LED_D_D4 87 門開關(guān)信號(hào) 110 顯示門內(nèi)五層請(qǐng)求 LED_D_D5 86 門開關(guān)信號(hào) 112 顯示門內(nèi)六層請(qǐng)求 LED_D_D6 88 電梯運(yùn)行信號(hào) 82 顯示電梯上升 UD1 93 電梯運(yùn)行信號(hào) 83 顯示電梯下降 UD2 72 超載報(bào)警 81 看門狗報(bào)警 以上就 是電梯 FPGA 用戶端口的分配 FPGA JTAG接口及配置芯片 接法 FPGA 器件有三類配置下載 方式：主動(dòng)配置方式（ AS）和被動(dòng)配置方式（ PS）和最常用的 (JTAG)配置方式。一般為 ，還可以支持多種電壓， 5V、 、 VREF 參考電壓 GND 信號(hào)地 VCCPD 用于 尋則驅(qū)動(dòng) VCCSEL 用于控制配置管腳和 PLL 相關(guān)的輸入緩沖電壓 其他管腳： PROSEL 上電復(fù)位選項(xiàng) CLKUSR 這 個(gè)腳就只可以作為用戶提供的初始化時(shí)鐘輸入腳。 電源管腳： VCCINT 內(nèi)核電壓（供電電壓）。 nSTATUS 配置狀態(tài)信號(hào)。 nCE 下載鏈器件始能輸入，連接到上一個(gè)器件的 nCEO，下載鏈的最后一個(gè)器 件 nCE 接地。在一條下載鏈中，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)器件配置完成后，此信號(hào)將始能下一個(gè)器件開始進(jìn)行配置。 ASDO（ I/O） FPGA 串行數(shù)據(jù)輸出，連接到配置器件的 ASDI 管腳。 DCLK FPGA 串行時(shí)鐘輸出，為配置器件提供串行時(shí)鐘。 FLEX6000 系列期間的特性 ： 特性 EPF 6016 EPF 6016A EPF 6024A 典型門 800016000 800016000 1202124000 邏輯單元 1320 1320 1960 最大 I/O 引腳數(shù)目 204 171 218 電源電壓 3． 3v 所以選擇 EPF6016A 型號(hào) ，門數(shù)，引腳數(shù)都?jí)蛴秒娫措妷簽? EPF6016A 器件 固定引腳 配置管腳： MSEL[1:0] 用于選擇配置模式，比如 AS、 PS 等 。確定了系統(tǒng)所需的資源、工作速度以及規(guī)模的大小，就可以選擇 CPLD 器件了。 (3)CPLD 的封裝 CPLD 的封裝形式有 很多，同一型號(hào)類型的器件可以有多種不同的封裝。如果使用了速度過高的芯片將會(huì)加大電路設(shè)計(jì)的難度。 (2)芯片速度 隨著可編程邏輯器件集成技術(shù)的不斷提高， fpga 的工作速度也在不斷的提高，在對(duì)系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)中，應(yīng)該對(duì)芯片速度的選擇有一定的考慮，芯片的速度也并不是越快越好。 5 硬件電路設(shè)計(jì) FPGA 器件 硬件電路 選擇所需的 fpga 器件 選用 fpga 芯片 用于開發(fā)項(xiàng)目時(shí)，需要考慮以下幾個(gè)因素： (l)器件的資源是否滿足設(shè)計(jì)的需要 在電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，首先要考慮的 所選器件的邏輯資源量是否滿足本系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn) 。同時(shí)，電梯外部的人也可根據(jù)請(qǐng)求信號(hào)顯示（上升請(qǐng)求、下降請(qǐng)求、無請(qǐng)求），就可以避免沒必要的重復(fù)請(qǐng)求信號(hào)輸入。完全可以滿足人們的需要，而且效率比較高 本系統(tǒng)具有請(qǐng)求信號(hào)顯示功能，結(jié)合方向顯示，可以減少用戶對(duì)同一請(qǐng)求的輸入次數(shù)，這樣就延長了電梯按鍵的使用壽命。 兩位控制信號(hào)作為一個(gè)三路開關(guān)的選通信號(hào)，此三路開關(guān)選用模擬電子開關(guān)。 、顯示模塊 本系統(tǒng)的輸出信號(hào)有兩種： 一種是電機(jī)的升降控制信號(hào)（兩位）和開門 /關(guān)門控制信號(hào)；另一種是面 向用戶的提示信號(hào)（含樓層顯示、方向顯示、已接受請(qǐng)求顯示等）。 超載狀態(tài)時(shí)電梯關(guān)門動(dòng)作取消，同時(shí)發(fā)出警報(bào)，直到警報(bào)被清除； 故障時(shí)電梯不執(zhí)行關(guān)門動(dòng)作，同時(shí)發(fā)出警報(bào)，直到警報(bào)被清除（看門狗信號(hào)有效的條件是一層樓連續(xù)發(fā)生關(guān)門中斷情況超過 3次）。電梯工作過程中共有９種狀態(tài)：等待、上升、下降、開門、關(guān)門、停止、休眠、超載報(bào)警以及故障報(bào)警狀態(tài)。 電梯運(yùn)行過程中，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。 外部請(qǐng)求信號(hào)的輸入形式為按鍵輸入，到達(dá)樓層信號(hào)來自光敏傳感器，關(guān)門中斷信號(hào)及超載信號(hào)則產(chǎn)生于壓力傳感器。由于電路中毛刺現(xiàn)象的存在，信號(hào)的純凈度降低，單個(gè)的毛刺往往被誤作為系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的觸發(fā)信號(hào)，嚴(yán)重影響電梯的正常工作。 （ 3）有效的防止樓層到達(dá)信號(hào)、外部請(qǐng)求信號(hào)的誤判。 4 電梯控制器的 模塊設(shè)計(jì) 電梯系統(tǒng)組成 電梯方向優(yōu)先控制方式控制系統(tǒng)方框圖 系 統(tǒng) 時(shí)鐘樓 層 請(qǐng)求故 障 清除關(guān) 門 中斷超 載提 起 關(guān)門信 號(hào) 存儲(chǔ)分 頻 器FPGA電 梯 升 降停門 開 關(guān) 停樓 層 顯 示請(qǐng) 求 信 號(hào)顯 示超 載 故 障報(bào) 警狀 態(tài) 存儲(chǔ) 模塊設(shè)計(jì) . 外部數(shù)據(jù)高速采集模塊設(shè)計(jì) 對(duì)外部信號(hào)采集、處理要求電梯控制器： （ 1）外部請(qǐng)求信號(hào)的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確采集。 在使