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基于vhdl六層電梯控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-文庫吧資料

2024-12-14 02:23本頁面
  

【正文】 f3dnbutton:in std_logic。 四樓上升按鈕 f5upbutton:in std_logic。 二樓上升按鈕 f3upbutton:in std_logic。 復(fù)位鍵 f1upbutton:in std_logic。 按鈕 時(shí)鐘信號(hào) liftclk: in std_logic。 use 。 use 。 最后再次感謝老師的輔導(dǎo)以及同學(xué)的幫助 ,因?yàn)樗麄兪刮覍?duì)這門學(xué)科有了更深刻的了解 。當(dāng)遇到了自己無法解決的困難與問題的時(shí)候,還請(qǐng)教老師給予指導(dǎo)和幫助。在連接各個(gè)模塊的時(shí)候一定要注意各個(gè)輸入、輸出引腳的線寬,因?yàn)槊總€(gè)線寬是不一樣的,只要讓各個(gè)線寬互相匹配,才能得出正確的結(jié)果,否則,出現(xiàn)任何一點(diǎn)小的誤差就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)文件系統(tǒng)的編譯出現(xiàn)錯(cuò)誤提示,在器件的選擇上也有一定的技巧,只 有選擇了合適當(dāng)前電路所適合的器件,編譯才能得到完滿成功。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 28 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 29 參考文 獻(xiàn) [1]黃正巾,徐堅(jiān)等 . CPLD 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [M].北京:電子工業(yè)出版社, 2021,110~123. [2]蔣璇,臧春花 .數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與 PLD 應(yīng)用技術(shù) [M].北京:電子工業(yè)出版社 , 2021,23~34. [3]孟憲元 .可編程 ASIC 集成數(shù)字系統(tǒng) [M].北京:電子工業(yè)出版社 ,2021,231~243. [4]潘松,王國棟 . VHDL 實(shí)用教程(修訂版) [M].成都:成都電子科技大學(xué)出版社 ,2021,45~87. 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[15] 李華 EDA實(shí)用接口技術(shù) [M]. 北京航空航天大學(xué)出版社 2021,176~182. 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 30 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 31 致謝 通過這次課程設(shè)計(jì),讓我明白了理論和實(shí)際操作之間差距,而且也讓我很明確得意識(shí)到自己在數(shù)電上有很多的知識(shí)漏洞,以后應(yīng)該多鉆研一下。這樣可以大大簡化程序,但要注意的是 abc 向量作為判斷依據(jù),需實(shí)時(shí)更新,可以單獨(dú)寫一個(gè)進(jìn)程,觸發(fā)時(shí)鐘周期要設(shè)置得很小。在電梯的上升模式時(shí),如果有本層請(qǐng)求信號(hào),則電梯開門;如果沒有任何請(qǐng)求信號(hào),則電梯停在當(dāng)前層;否則用 abc 和 stoplight 與 fuplight向量比較, 如果 stoplight 或 fupligh 比 abc 大,則 說明更高層還有上升或者停戰(zhàn)請(qǐng)求,電梯需繼續(xù)上升;如果 abc 更大,則用 abc 與 fdnlight 作比較,如果 fdnlight 更大,則說明更高層有下降請(qǐng)求,電梯繼續(xù)上升,否則電梯下降。同時(shí)需要在按鍵控制進(jìn)程里加入其他按鍵觸發(fā)指示燈的語句。在設(shè)計(jì)方法上也做了特殊的 設(shè) 計(jì),所以使得擴(kuò)展性較好。 仿真圖如圖 : 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 24 圖 實(shí)例( 1) 實(shí)例( 2): 當(dāng)電梯六樓向下按鈕 f3dnlight=1 時(shí),電梯到達(dá)六樓,此時(shí)電梯內(nèi)部按鈕stop1button=1;與此同時(shí),三樓電梯 f3dnlight=1,電梯到達(dá)三樓停后,最終到達(dá)一樓。 仿真波形圖如圖 : 圖 分頻器仿真波形 頂層電路仿真分析 實(shí)例( 1): 當(dāng)二樓上升按鈕為 高電平時(shí),即 f2uplight=1。 當(dāng)輸入信號(hào) aaa=4 時(shí),輸出 bbb=0100; 當(dāng)輸入信號(hào) aaa=5 時(shí),輸出 bbb=0101; 當(dāng)輸入信號(hào) aaa=6 時(shí),輸出 bbb=0110; 其他都為 0000; 仿真波形如圖 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 22 圖 譯碼器仿真波形 數(shù)據(jù)選擇器仿真分析 此模塊的功能是根據(jù)輸入不同的數(shù)據(jù)輸出不同的數(shù)據(jù),即由輸入定輸出,輸出量通過數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)。 當(dāng)輸入信號(hào) aaa=1 時(shí),輸出 bbb=0001。隨后要響應(yīng)二層上升請(qǐng)求,上升到二層,乘客進(jìn)入電梯以后要求上升到三層,所以電梯最后的停留位置在三層。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 20 圖 示例 3 示例 4: 圖 所示的仿真,原先電梯停留在第一層,電梯外第六層有下降請(qǐng)求,電梯上升到六層,乘客進(jìn)入電梯以后要求下降到一層,此時(shí),二 層有下降請(qǐng)求,接著又有上升請(qǐng)求,電梯首先在二層停留。電梯的運(yùn)行情況完全正確。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 19 圖 示例 2 示例 3: 圖 ,原先電梯停留在第一層,這時(shí)候電梯外第六層有下降請(qǐng)求,電梯上升到第六層,乘客進(jìn)入電梯以后要求下降到一層,與此同時(shí),在電梯外第三層有上升請(qǐng)求,電梯首先要響應(yīng)下降請(qǐng)求然后再響應(yīng)這個(gè)上升請(qǐng)求,所以電梯得先下降到一層,然后再上升到第三層來, 接著電梯內(nèi)部五樓,三樓都有請(qǐng)求信號(hào),于是電梯升到五樓然后下降到三樓, 這是符合常理的。 電梯開始下降,即 udsig=1,抵達(dá)四樓后電梯門開, doorlight=1, 這時(shí)候,在電梯內(nèi)部有一樓向上請(qǐng)求,接著電梯內(nèi)部有三樓的請(qǐng)求,所以電梯繼續(xù)下降,到達(dá)三層后,電梯門開 [11],四秒后電梯門關(guān),又因?yàn)橐粯怯姓?qǐng)求所以最終到達(dá)一樓停止響應(yīng), position 信號(hào)的值保持在 1,電梯處于上升 模式 。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 18 圖 示例 1 示例 2: 圖 ,它是圖 的 繼續(xù),當(dāng)電梯停留在第六層的時(shí)候,在電梯外第四層有下降請(qǐng)求,這時(shí)候 fdnlight 信號(hào)燈由 0變?yōu)?8,說明第四層有下降請(qǐng)求。 當(dāng)電梯處于第五層時(shí),udsig=0,即此時(shí)若沒有其他請(qǐng)求,電梯處于上升模式;當(dāng) stop6button=1,即電梯內(nèi)部按了六層請(qǐng)求時(shí),電梯門燈滅電梯開始上升 udsig=0,即處于上升模式 [10],抵達(dá)六層時(shí), udsig=即無論什么請(qǐng)求電梯都開始下降,且 doorlight=1,即燈亮,電梯門開。 (注意 fuplight和 fdnlight 是 6位的二進(jìn)制向量,這里的 “ 010000” ,表示五層有請(qǐng)求; “ 000100” 也就是 4,表示三層有請(qǐng)求 )。在仿真圖中看不到 buttonclk,只顯示為一條黑色的線,是因?yàn)椴捎昧祟l率較大的時(shí)鐘。 選擇器件 1. 數(shù)據(jù)選擇器 邏輯功能表如 表 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 表 數(shù)據(jù)選擇器邏輯功能表 2. 譯碼器 邏輯功能表如 表 表 譯碼器邏輯功能表 功能模塊 電梯主控制模塊 如圖 : 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 圖 電梯主控制模塊 電梯主控制模塊端口說明: buttonclk 按鈕時(shí)鐘信號(hào) liftclk 電梯時(shí)鐘信號(hào) reset 復(fù)位鍵 f1upbutton 一樓上樓按鈕 f2upbutton 二樓上樓按鈕 f3upbutton 三樓上樓按鈕 f4upbutton 四樓上樓按鈕 f5upbutton 五樓上樓按鈕 f2dnbutton 二樓下樓按鈕 f3dnbutton 三樓下樓按鈕 f4dnbutton 四樓下樓按鈕 f5dnbutton 五樓下樓按鈕 f6dnbutton 六 樓下樓按鈕 stop1button 電梯內(nèi)部一樓按鈕 stop2button 電梯內(nèi)部二樓按鈕 stop3button 電梯內(nèi)部三樓按鈕 stop4button 電梯內(nèi)部四樓按鈕 stop5button 電梯內(nèi)部五樓按鈕 stop6button 電梯內(nèi)部六樓按鈕 fuplight[6..1] 每樓層上升指示燈 fdnlight[6..1] 每樓層下降指示燈 stoplight[6..1] 電梯內(nèi)部樓層指示燈 position[2..0] 樓層位置顯示 doorlight 電梯門狀態(tài)顯示 udsig 電梯上升下降顯示 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 14 分頻器模塊 如圖 : 圖 分頻器模塊 模塊端口說明: clk_in 電源輸入端 div_out 分頻后時(shí)鐘輸出端 譯碼器模塊 如圖 : 圖 aaa[2..0] 樓層位置輸出端 bbb[3..0] 譯碼輸出端 數(shù)據(jù)選擇器模塊 如圖 : 圖 數(shù)據(jù) 選擇器模塊 數(shù)據(jù)選擇器模塊端口說明: input[3..0] 譯碼器輸入端 output[6..0] 數(shù)據(jù)選擇器輸出端 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 第 4 章 六層電梯模塊 仿真 電梯控制器控制仿真分析 示例 1: 圖 ,也就是 f5upbuttton 信號(hào)的一個(gè)脈沖 [9],可以看到電梯從一層上升到五層, position 信號(hào)由 1變到 5, doorlight信號(hào) ‘1 ’ 表示開門, ‘0’ 表示關(guān)門。描述了在六 層電梯中出現(xiàn)的各種可能的情況作為控制電梯的主要進(jìn)程。結(jié)構(gòu)體負(fù)責(zé)描述電路器件的內(nèi)部邏輯功能或電路結(jié)構(gòu)。這些都滿足上面調(diào)用的 IEEE 庫中的程序包 [7]。端口模式主要就是 IN、BUFFER、 OUT 端口。 VHDL 的實(shí)體描 述了電路器件的外部情況及各信號(hào)端口的基本性質(zhì)。本設(shè)計(jì)采用了 STD_LOGIC_116STD_LOGIC_ARITH、 STD_LOGIC_UNSIGNED 程序包。 六層電梯控制器 VHDL 設(shè)計(jì) 六層電梯控制器的源代碼可知。 在信號(hào)燈控制進(jìn)程中,由于使用了專門的頻率較高的按鍵時(shí)鐘,所以使得按鍵的靈敏度增大,但是時(shí)鐘頻率不能過高,否則容易使按鍵過于靈敏。狀態(tài)機(jī)進(jìn)程中的很多判斷條件是以信號(hào)燈進(jìn)程產(chǎn)生的信號(hào)燈信號(hào)為依據(jù)的,而信號(hào)燈進(jìn)程中信號(hào)燈的熄滅又是由狀態(tài)機(jī)進(jìn)程中傳出的 clearup和 cleardn 信號(hào)來控制。在實(shí)體說明定義完端口之后,在結(jié)構(gòu)體 architecture 和 begin 之間需要有如下的定義語句, 來定義狀態(tài)機(jī)。 六層電梯控制器的結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì) 首先說明一下狀態(tài)。 其次是輸出端口,有升降請(qǐng)求信號(hào)以后,就得有一個(gè)輸出端口來指示請(qǐng)求是否被響應(yīng),有請(qǐng)求信號(hào)以后,該輸出端口輸出邏輯‘ l’。樓層 position 變化相應(yīng)的數(shù)碼管也跟
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