全自動(dòng)電梯控制器實(shí)習(xí)報(bào)告.doc

1、廈 門 大 學(xué) 電子 工 程 系FPGA生產(chǎn)實(shí)習(xí)報(bào)告 題 目 全自動(dòng)電梯控制器專 業(yè) 電子工程 班 級(jí) 04電子 學(xué)生姓名 a ka 學(xué)生學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 黃龍楊老師2007年7月26日 目 錄第一部分 摘要第二部分 設(shè)計(jì)要求第三部分 方案論證與系統(tǒng)分析第四部分 模塊設(shè)計(jì)第五部分 系統(tǒng)仿真第六部分 總結(jié)一、摘要:本問(wèn)從設(shè)計(jì)電梯控制器系統(tǒng)分析入手，并進(jìn)行了電路設(shè)計(jì)、綜合和仿真。主要分為5個(gè)模塊，一是顯示模塊；一是門的開(kāi)關(guān)控制模塊;一個(gè)是電梯內(nèi)部的樓層選擇模塊，一是外部的選擇模塊，還有一個(gè)總的控制模塊。用于協(xié)調(diào)各部分的工作。關(guān)鍵詞:VHDL；控制器；FPGA；電梯 二、設(shè)計(jì)要求：（1）每層門外有上、

2、下請(qǐng)求按鈕（第一層只有上，第八層只有下），內(nèi)有選擇到達(dá)樓層按鈕。有升、降以及正運(yùn)行到哪層的指示。 （2）能記憶內(nèi)外所有請(qǐng)求信號(hào).按照運(yùn)行規(guī)則逐個(gè)響應(yīng),執(zhí)行完畢清除該請(qǐng)求信號(hào)。 （3)電梯運(yùn)行規(guī)則：上升時(shí)，只響應(yīng)電梯所在樓層以上的上樓請(qǐng)求，逐個(gè)響應(yīng)完以后運(yùn)行到下降請(qǐng)求的最高樓層,開(kāi)始下降.下降時(shí)，只響應(yīng)電梯所在樓層以下的下樓請(qǐng)求。逐個(gè)響應(yīng)完以后運(yùn)行到有上升請(qǐng)求的最低層。然后上升。執(zhí)行完所有請(qǐng)求后停在最后響應(yīng)的樓層。 (4)以外面光電傳感器感應(yīng)信號(hào)來(lái)判斷電梯到達(dá)哪個(gè)樓層,到達(dá)某層數(shù)碼管顯示該層,一直等到到達(dá)新的層顯示更新。如果要響應(yīng)某層請(qǐng)求,到達(dá)該層1秒后開(kāi)門，開(kāi)門燈亮，默認(rèn)開(kāi)門10秒后關(guān)門，開(kāi)門

3、燈滅，然后繼續(xù)運(yùn)行。 如果內(nèi)部提前按關(guān)門按鈕則立即關(guān)門，若內(nèi)部一直按開(kāi)門按鈕則直到松開(kāi)該按鈕再關(guān)門.（5）開(kāi)機(jī)時(shí)電梯停在一層,所有請(qǐng)求全清除.三、方案論證與系統(tǒng)分析：本實(shí)驗(yàn)可以采取多種方案,比如單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，純硬件打結(jié)等，但此次的方法-采用可編程邏輯器件通過(guò)對(duì)器件內(nèi)部的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，是一種基于芯片的設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)者可以根據(jù)需要定義器件內(nèi)部邏輯和引出端,將電路板設(shè)計(jì)的大部分工作放在芯片的設(shè)計(jì)中進(jìn)行,通過(guò)對(duì)芯片設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)的邏輯功能。靈活的內(nèi)部功能塊組合,引出端定義等,可大大減輕電路設(shè)計(jì)和電路板設(shè)計(jì)和電路板設(shè)計(jì)的工作量和難度,有效的增強(qiáng)設(shè)計(jì)的靈活性,提高工作效率1。同時(shí)采用可編程邏輯器件，

4、設(shè)計(jì)人員在實(shí)驗(yàn)室可反復(fù)編程，修改錯(cuò)誤，以期盡快開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品,迅速占領(lǐng)市場(chǎng)。基于芯片的設(shè)計(jì)方法可以減少芯片的數(shù)量，縮小系統(tǒng)體積，降低能源消耗，提高系統(tǒng)的性能和可靠性。 現(xiàn)在分析一下該系統(tǒng)的特點(diǎn)。該設(shè)計(jì)采用方向優(yōu)先控制方式方案，方向優(yōu)先控制是指電梯運(yùn)行到某一樓層時(shí)先考慮這一樓層是否有請(qǐng)求:有 ，則停止;無(wú)，則繼續(xù)前進(jìn)。停下來(lái)后再啟動(dòng)時(shí)的步驟：考慮前方上方或下方是否有請(qǐng)求：有，則繼續(xù)前進(jìn);無(wú)，則停止;檢測(cè)后方是否有請(qǐng)求，有請(qǐng)求則轉(zhuǎn)向運(yùn)行，無(wú)請(qǐng)求則維持停止?fàn)顟B(tài)。這種運(yùn)作方式下，電梯對(duì)用戶的請(qǐng)求響應(yīng)率為100，且響應(yīng)的時(shí)間較短。電梯在維修停止?fàn)顟B(tài)的時(shí)候可以進(jìn)入省電模式，又能節(jié)省大量電能.電梯方向有限控制

5、方式控制器系統(tǒng)方框圖如圖1所示，電路圖如圖2所示. 圖1 電梯控制器系統(tǒng)方框圖，圖2 電梯控制器電路圖。 圖1頂層原理圖：四、模塊設(shè)計(jì)1。電梯內(nèi)部的樓層選擇模塊modulefloorselect( rst，n1,n2，n3,n4,n5，n6，n7，n8，clear1,clear2,clear3,clear4，clear5，clear6，clear7，clear8,floor，floorto,dup，ddown，start） output7：0 floorto，ddown，dup;input rst，n1，n2,n3，n4，n5，n6，n7,n8,clear1，clear2,clear3,cle

6、ar4,clear5,clear6，clear7，clear8，start;input 7：0 floor；reg7:0 floorto，dup，ddown；always (rst or n1 or clear1)begin if（!rst） floorto0=0; else if(n1) floorto0=1;else if(clear1=1&start=0）floorto0=0；else ；endalways (rst or n2 or clear2)begin if（!rst） floorto1=0； else if（n2) floorto1=1；else if(clear2=1

7、&start=0）floorto1=0；else ；endalways (rst or n3 or clear3）begin if（！rst) floorto2=0； else if（n3） floorto2=1;else if(clear3=1&&start=0）floorto2=0；else ;endalways (rst or n4 or clear4)begin if（!rst) floorto3=0; else if(n4) floorto3=1;else if(clear4=1start=0)floorto3=0；else ；endalways （rst o

8、r n5 or clear5)begin if（!rst) floorto4=0； else if（n5) floorto4=1；else if(clear5=1&&start=0)floorto4=0；else ;endalways （rst or n6 or clear6)begin if(!rst） floorto5=0; else if(n6) floorto5=1；else if（clear6=1&start=0)floorto5=0；else ；endalways (rst or n7 or clear7)begin if（！rst) floorto6=0；

9、 else if（n7) floorto6=1；else if(clear7=1start=0）floorto6=0；else ;endalways (rst or n8 or clear8)begin if(！rst） floorto7=0； else if(n8） floorto7=1；else if(clear8=1&start=0）floorto7=0;else ;endalways (floorto）begincase(floor)8b00000001: begin dup=8'b11111110floorto; ddown=8'b00000000&f

10、loorto；end8'b00000010： begin dup=8'b11111100floorto； ddown=8'b00000001&floorto；end8b00000100： begin dup=8b11111000floorto； ddown=8'b00000011floorto；end8b00001000: begin dup=8'b11110000floorto； ddown=8'b00000111&floorto；end8b00010000： begin dup=8b11100000floorto; ddown

11、=8b00001111&floorto;end8b00100000: begin dup=8'b11000000floorto; ddown=8b00011111&floorto;end8b01000000： begin dup=8b10000000&floorto； ddown=8b00111111floorto；end8'b10000000: begin dup=8'b00000000floorto；ddown=8'b01111111&floorto；enddefault:；endcase endendmodule2。電梯外部

12、的選擇模塊module slavec(up,down，up_1，up_2，up_3,up_4,up_5，up_6,up_7，down_2，down_3,down_4，down_5,down_6，down_7，down_8,upclear1，upclear2,upclear3，upclear4，upclear5,upclear6,upclear7，downclear7,downclear2,downclear3，downclear4,downclear5，downclear6，downclear8，rest，start）；input up_1,up_2,up_3,up_4，up_5,up_6,u

13、p_7，down_2,down_3，down_4，down_5，down_6,down_7,down_8，upclear1,upclear2,upclear3,upclear4，upclear5,upclear6,upclear7,downclear7,downclear2，downclear3，downclear4，downclear5,downclear6，downclear8，rest,start；output7：0 up，down； reg7：0 up,down;always （rest)begin up7=0；down0=0；endalways (up_1 or upclear1 o

14、r rest）begin if(rest）begin if（up_1)up0=1;else if（start=0upclear1=1) up0=0;end else up0=0；end always (up_2 or upclear2 or rest)begin if(rest)begin if（up_2）up1=1；else if(start=0&upclear2=1) up1=0；end else up1=0;endalways (up_3 or upclear3 or rest）begin if(rest)begin if（up_3）up2=1；else if(start=0&a

15、mp;upclear3=1） up2=0；end else up2=0；endalways (up_4 or upclear4 or rest）begin if（rest)begin if（up_4)up3=1;else if（start=0upclear4=1） up3=0;end else up3=0；endalways (up_5 or upclear5 or rest）begin if(rest)begin if(up_5）up4=1；else if(start=0upclear5=1） up4=0;end else up4=0;endalways （up_6 or upclear6

16、or rest)begin if（rest）begin if(up_6）up5=1；else if(start=0&upclear6=1) up5=0；end else up5=0；endalways （up_7 or upclear7 or rest)begin if(rest)begin if（up_7）up6=1;else if（start=0upclear7=1） up6=0;end else up6=0；endalways （down_2 or downclear2 or rest)begin if（rest)begin if（down_2)down1=1;else if（d

17、ownclear2=1start=0)down1=0；else ;end else down1=0;endalways （down_3 or downclear3 or rest)begin if（rest）begin if(down_3)down2=1;else if(downclear3=1&&start=0)down2=0；else ;end else down2=0;endalways （down_4 or downclear4 or rest）begin if(rest)begin if（down_4）down3=1；else if(downclear4=1&

18、start=0)down3=0;else ;end else down3=0；endalways （down_5 or downclear5 or rest）begin if（rest）begin if（down_5)down4=1;else if(downclear5=1&start=0）down4=0；else ;end else down4=0;endalways （down_6 or downclear6 or rest)begin if（rest)begin if（down_6)down5=1;else if（downclear6=1&start=0）down5=0；

19、else ;end else down5=0;endalways (down_7 or downclear7 or rest)begin if(rest）begin if(down_7）down6=1;else if（downclear7=1&&start=0)down6=0;else ;end else down6=0;endalways （down_8 or downclear8 or rest)begin if(rest）begin if(down_8）down7=1;else if（downclear8=1&start=0）down7=0;else ；end e

20、lse down7=0;endendmodule3。顯示模塊：電梯內(nèi)和電梯外的有關(guān)當(dāng)前所在樓層和電梯上升或下降的顯示module dis(floor，direc，stop，disfloor，down，up）；input7:0 floor； input direc,stop;output6:0 disfloor; output down,up;reg6：0 disfloor； reg down,up;always （floor)begin disfloor=7b0000000；case(floor） 8'b00000001:disfloor=7b0110000； 8'b00000

21、010:disfloor=7b1101101; 8b00000100:disfloor=7b1111001; 8'b00001000:disfloor=7b0110011； 8b00010000：disfloor=7b1011011; 8'b00100000:disfloor=7'b1011111; 8'b01000000:disfloor=7'b1110000; 8'b10000000:disfloor=7b1111111； default： disfloor=7'b0000000； endcase endalways （direc o

22、r stop) begin if（stop=1)begin down=0; up=0； end else if（direc=1) begin up=1；down=0； end else begin down=1； up=0；endendendmodule4。門控制模塊;module door(start,autoclose,clk,stop,enclose，enopen,rst);output autoclose,start;input clk,enclose,stop,enopen，rst；reg autoclose,start,stop1；reg1:0 tcount;reg7:0 coun

23、t；always （posedge rst or posedge stop or posedge clk)beginif(rst=1）begin start=0;count<=7'd0;stop1=1；endelse beginif（stop=1）stop1<=1；else if（count7'd5）stop1=0；else ; if(stop1=1) begin count<=count+1；if（count<=7'd2）begin autoclose<=1；start<=0；endelse if（count<=7'd

24、5） begin autoclose<=0；start<=0;if（enopen） count<=7'd4；else if（enclose） count=7d4； end else begin if(stop=0)begin autoclose=1；start<=1;end else begin autoclose<=1;start=0;end endendelse begin autoclose=1;count<=7d0；start=1;end end end endmodule 5主控制模塊module main(dir,stop，clear,c

25、learup，cleardown，rst,floor，up_s,down_s,up_f，down_f）；input rst;input7:0 floor,up_s，down_s，up_f，down_f;output stop，dir；output7：0 clearup，cleardown,clear;reg stop,dir；reg7:0 clear，up,down,testup，testdown,clearup,cleardown；always (up_s or up_f or down_s or down_f or floor or rst）begin up=（up_sup_f）;down

26、=（down_sdown_f）;testup=upfloor；testdown=downfloor;endalways (floor or rst or up or down)beginif(!rst）begin stop=0；dir=1；clear=8'b00000000；clearup=8'b00000000;cleardown=8'b00000000;endelse begin if(up!=0|down！=0)begin if（dir)if(up=0）dir=0;else if（down=0）dir=1;else ；if（up!=0&dir=1) beg

27、in case(floor)8'b00000001：if（testup0=0)begin stop=0;clearup0=0；end else begin stop=1;clearup0=1；end8b00000010:if(testup1=0）begin stop=0；clearup1=0;end else begin stop=1;clearup1=1；end8'b00000100:if（testup2=0）begin stop=0;clearup2=0；end else begin stop=1;clearup2=1；end8b00001000：if(testup3=0）

28、begin stop=0；clearup3=0;end else begin stop=1;clearup3=1；end8b00010000：if(testup4=0)begin stop=0；clearup4=0；end else begin stop=1；clearup4=1;end8'b00100000:if(testup5=0）begin stop=0;clearup5=0；end else begin stop=1;clearup5=1;end8'b01000000:if（testup6=0)begin stop=0;clearup6=0；end else begin

29、 stop=1；clearup6=1;end8'b10000000：if（testup7=0)begin stop=0；clearup7=0；end else begin stop=1；clearup7=1；enddefault：begin clearup=8'b00000000；stop=0；end endcase endelse if(down！=0&dir=0)begin case（floor)8'b00000001:if（testdown0=0)begin stop=0;cleardown0=0；end else begin stop=1;cleardown0=1；end8b00000010:if（testdown1=0)begin stop=0；cleardown1=0;end else begin stop=1；cleardown1=1;end8b00000100:if(testdown2=0)begin stop=0；cleardown2=0；end els