【正文】 k：系統(tǒng)時鐘信號； rst：系統(tǒng)復位信號； inner_f1~inner_f4：分別為電梯內(nèi)用戶到 4 樓的請求信號； outer_u1~outer_u3：分別為 3樓用戶的請求上樓信號； outer_d2~outer_d4：分別為 4樓用戶的請求下樓信號； up_req：用戶上升請求樓層指示； down_req：用戶下降請求樓層指示； inner_req：電梯內(nèi)用戶到達樓層請求信號； led7: 七段數(shù)碼管樓層顯示信號； delay： 延時關(guān)門信號； close：快速關(guān)門信號： door：門控信號， 00 為關(guān)門， 01 為等待關(guān)門， 11為開門； alarm：報警信號； u_d：上升／下降指示， 0為下降， 1為上升； state：電梯運行狀態(tài)指示，其中 state（ 2）： 1 為運行允許標志， 0為運行禁止標志， state（ 1）： 1 為上行任務(wù)標志， 0 為下行任務(wù)標志； state（ 0）： 1 為正在上行標志， 0為正在下行標志； current_floor：當前所在樓層； door_time:門開關(guān)控制計數(shù)信號。當該層有人請求時，則該層的請求信號燈亮，直到電梯響應(yīng)該層的請求時，請求信號燈才滅。 外部上升請求信號響應(yīng) 四層電梯控制系統(tǒng)的外部上升請求信號有 3個，根據(jù)運行規(guī)律，采用逐層判斷的方法，先從 3樓開始判斷，最后到 1樓。外部上升請求信號 流程圖如圖 所示。 （ 2）當 2樓有外部上升請求時 ： 同樣的方法可以判斷 2 樓是否有上升請求和控制指示燈的亮滅。 外部下降請求信號響應(yīng) 外部下降請求信號有 3 個，采用逐層判斷的方法，先從 4層開始判斷，最后到 2 樓。 基于 FAGA 的四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 13 圖 下降請求指示燈亮滅轉(zhuǎn)換流程圖 （ 1）當 4樓有外部下降請求時： 由于 4樓是最高層，不能往上運行，所以只要 4樓外部有上升請求時，只需要判斷電梯是否到達 4樓且電梯停止運行，當響應(yīng)完畢時， 4樓外部下降信號指示燈滅。 （ 3）當 2樓有外部上升請求時： 2樓外部下降請求指示燈亮，若電梯處于下降狀態(tài)響應(yīng)下降請求（ state（ 1 downto 0）＝ 00）或上升狀態(tài)響應(yīng)下降請求（ state（ 1 downto 0）＝ 01），則當電梯停止運行（ run＝ 0）且停在 2樓時， 2 樓的外部下降請求指示燈滅；若電梯處于上升狀態(tài)響應(yīng)上升請求時（ state（ 1 downto 0）＝ 11）， 2 樓的內(nèi)部請求和2 樓的外部上升請求信號也可將電梯停在 2 樓，因此不能簡單的通過電梯是否停止來判斷信號燈熄滅，因此電梯在這種狀態(tài)下，只有當 34 樓沒有內(nèi)部 請求且 3樓沒有外部上升請求時，電梯停止運行（ run＝ 0）且停在 2 樓， 2 樓的外部下降信號指示燈才可以熄滅；若電梯處于上升狀態(tài)來響應(yīng)下降請求（ state（ 1 downto 0）＝ 01）， 2 樓的外部上升請求同樣可以使電梯停在 2 樓，因此電梯在這種狀態(tài)下，只有當電梯 3樓沒有外部上升請求時，當電梯停止運行（ run＝ 0）且停在 2樓， 2樓的外部上升請求指示燈即熄滅。先判斷是否有 1 樓內(nèi)部請求，若有則 1 樓內(nèi)部信號指示燈亮，且保持到請求被響應(yīng)，則 1 樓內(nèi)部請求信號指示燈滅。內(nèi)部請求信號指示燈亮滅轉(zhuǎn)換流程圖如圖 所示。當系統(tǒng)置位時，樓層顯示信號根據(jù)電梯運行方向和運行狀態(tài)來決定。電梯的運行方向由后續(xù)的電梯運行程序來決定。樓層檢測流程圖如圖 所示。數(shù)碼管顯示當前電梯所在樓層，即 current_floor。其中，一般情況下開門時間為 4 秒（ 0door_time8），準備關(guān)門狀態(tài)為 1秒 (7door_time10)，即電梯一般情況下開門 5秒后關(guān)門。 同時電梯還設(shè)有報警，當電梯在本層停留時間超過 10 秒（ q20）則電梯開始報警，準備關(guān)門，并在 3 秒后自動關(guān)門。 圖 開關(guān)門控制流程圖 基于 FAGA 的四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 18 電梯運行模塊 電梯運行模塊是控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，這個模塊中的很多判斷條件是以信號燈的狀態(tài)為依據(jù)，而后根據(jù)本模塊輸出的電梯上升、下降、停止等狀態(tài)信號反過來又控制信號燈的狀態(tài)。當電梯處于下降模式時，電梯只響應(yīng)比所在樓層低的下樓信號，由上至下依次響應(yīng)，直到最后一個上樓請求執(zhí)行完畢，若更低樓層有上升請求，則直接下降到有上升請求的最低樓接客，然后進入上升模式。 當系統(tǒng)復位時，電梯處于停止和等待的狀態(tài)。 若電梯正在運行（ run＝ 1）：當電梯處于下降狀態(tài)時且 1樓有上升請求 或有內(nèi)部到達 1樓的請求時，電梯停止運行并開門。 （ 3）當電梯在 3樓時： 電梯運行狀態(tài)與 2樓類似。 若電梯正在運行（ run＝ 1），當電梯處于下降狀態(tài)且 4 樓外部有下降請求或有到 4樓的內(nèi)部請求時，電梯停止運行并開門。該系統(tǒng)選擇器件為 EP1K30QC2082。系統(tǒng)仿真圖如圖 所示。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）。 4秒后電梯準備關(guān)門（ door＝ 10），再過 1秒后電梯關(guān)門（ door＝ 00）。 （ 1） 電梯復位 如圖 所示，當復位時，電梯處于 1 樓停止的狀態(tài)。 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。 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。如圖 、 所示。電梯先應(yīng)答 3 樓的下降信號再應(yīng)答 2 樓的下降信號。 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。 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。 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。 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)。 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)。 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。通過設(shè)計，深入學習了 EDA 有關(guān)知識，了解了 FPGA 的應(yīng)用。 （ 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。 （ 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。 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，我的動手能力和學習能力得到了提高，這對我今后的學習、生活中都有著巨大的幫助； （ 2）此次設(shè)計讓自己對于大學四年學習到的知識，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。在這個過程中，從資料的查詢和學習，系統(tǒng)設(shè)計的思路，到實際的操作，都離不開嚴飛老師的耐心指導和幫助。在此，感謝嚴飛老師以及大學四年老師們對我的教導和幫助，也感謝我的母校給了我一個成長的環(huán)境和不斷進步的空間。 我還要感謝我的家人，回顧這 20 多年來，是你們給了我最無私的愛。 最后，由衷的感謝在百忙之中抽出時間審閱 論文的專家教授老師，再次感謝給了我很多幫助的指導老師嚴飛老師，謝謝！