基于VHDL的四层电梯控制器Word格式.docx

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四层电梯控制器的设计主要是对实体和结构体的设计，它的VHDL描述模块流程如图3.1所示：

图3.1四层电梯控制器的VHDL描述模块流程

VHDL源代码说明：

libraryIEEE;

--库的说明

useIEEE.std_logic_1164.all;

--程序包的说明

useIEEE.std_logic_unsigned.all;

useIEEE.std_logic_arith.all;

----------（arith）

entityfourliftis--------实体名称fourlift

port（clk1:

instd_logic;

-------按键读取时钟信号

clk2:

---------led_7数码管显示扫描时钟信号

reset:

---------异步复位端口

close:

----------关门请求

f1upbutton:

---------一层上升请求端口

f2upbutton:

---------二层上升请求端口

f2dnbutton:

----------二层下降请求端口

f3dnbutton:

---------三层下降请求端口

f3upbutton:

--------三层上升请求端口

f4dnbutton:

----------四层下降请求端口

stop1button:

-------------一层停站请求端口

stop2button:

----------二层停站请求端口

stop3button:

--三层停站请求端口

stop4button:

--四层停站请求端口

stair:

bufferintegerrange1to4;

--电梯位置信号

udsig:

bufferstd_logic;

--电梯运行模式（上升1或下降0

fuplight,fdnlight,stoplight:

bufferstd_logic_vector（4downto1）;

------上升、下降、停站请求寄存信号

doorlight:

outstd_logic;

--开门状态（‘1’为开门状态）

dout:

outstd_logic_vector（6downto0）;

--数码管显示楼层段码

s:

outstd_logic_vector（2downto0））;

--数码管显示楼层位码

endentityfourlift;

architecturechioffourliftis--结构体

typelift_stateis--定义十个状态（stop_on_1,door_open,door_close,door_wait1,door_wait2,door_wait3,door_wait4,up,down,stop）;

signalstate:

lift_state;

signalclr_up:

std_logic;

--上升和停站请求清除信号

signalclr_dn:

--下降和停站请求清除信号

signalq:

std_logic_vector（3downto0）;

---分频进程中需要的信号

signalbuttonclk,liftclk:

--分频后的电梯时钟和按键读取控制时钟

begin

clklift:

process（clk1）--分频产生电梯控制时钟liftclk和按键读取控制时钟buttonclk

begin

if（clk1'

eventandclk1='

1'

）then

ifq="

1111"

thenq<

="

0000"

;

else

q<

=q+1;

endif;

endif;

buttonclk<

=q（0）;

liftclk<

=q（3）;

endprocessclklift;

statelift:

process（reset,liftclk）--状态机进程

variableposition:

integerrange4downto1;

ifreset='

then--异步复位，电梯的初始状态为一层开门状态

state<

=stop_on_1;

clr_up<

='

0'

clr_dn<

else

ifliftclk'

eventandliftclk='

then--每个上升沿

casestateis

whenstop_on_1=>

doorlight<

--开门

stair<

=1;

position:

=door_wait1;

--电梯等待4s

whendoor_wait1=>

if（close='

）thenstate<

=door_close;

--如果有关门信号，则转至关门状态

else

state<

=door_wait2;

---等待第二秒

endif;

whendoor_wait2=>

if（close='

=door_wait3;

等待第三秒

whendoor_wait3=>

if（close='

else

state<

=door_wait4;

等待第四秒

endif;

whendoor_wait4=>

whendoor_close=>

--关门，判定电梯下一个运行方式

ifudsig='

then--电梯处在上升模式

ifstair=4then

iffuplight="

andfdnlight="

andstoplight="

then--没有请求信号时，电梯停在当前层

udsig<

elsiffdnlight（4）='

orstoplight（4）='

then--本层有请求信号时，电梯开门

--转为下降

=door_open;

else--否则下降

=down;

endif;

elsifstair=3then

then

elsiffuplight（3）='

orstoplight（3）='

then--本层有上升或停站请求时，电梯开门

elsiffuplight="

0100"

then--只有3层有下降请求时，电梯开门

elsifstoplight（4）='

orfdnlight（4）='

then--4层有停站请求或下降请求，则上升

=up;

else

elsifstair=2then

elsiffuplight

（2）='

orstoplight

（2）='

0010"

then--只有2层有下降请求时，电梯开门

orfdnlight（3）='

orfuplight（3）='

elsifstair=1then

iffuplight="

elsifstoplight

（1）='

orfuplight

（1）='

then

elsifudsig='

then--电梯处在下降模式

elsiffdnlight（4）='

elsiffdnlight（3）='

elsiffdnlight="

andfuplight="

elsiffuplight

（1）='

orstoplight

（1）='

orfuplight

（2）='

orfdnlight

（2）='

then--一层有停站请求或上升请求，则下降

elsiffdnlight

（2）='

else

whenup=>

--电梯处于上升状态

=stair+1;

--电梯楼层数加一

=position+1;

ifposition<

4and（stoplight（position）='

orfuplight（position）='

）then

=stop;

--电梯在123层，本层有停站或上升请求时，则停止

elsifposition=4and（stoplight（position）='

orfdnlight（position）='

--电梯处在4层，并且有4层停站或下降请求，则停止

whendown=>

--电梯处在下降状态

=stair-1;

--电梯楼层数减一

=position-1;

ifposition>

1and（stoplight（position）='

andfdnlight（position）='

elsifposition=1and（stoplight（position）='

whenstop=>

whendoor_open=>

ifstair<

4and（fuplight（position）='

orstoplight（position）='

--清除当前层上升和停站请求

ifstair>

1and（fdnlight（position）='

--清除当前层下降和停站请求

endcase;

endif;

endprocessstatelift;

ctrlight:

process（reset,buttonclk）--信号灯控制进程

then--复位，寄存信号清零

fuplight<

fdnlight<

stoplight<

ifbuttonclk'

eventandbuttonclk='

iff1upbutton='

then--记忆各层上升请求

fuplight

（1）<

iff2upbutton='

fuplight

（2）<

iff3upbutton='

fuplight（3）<

ifclr_up='

then--上升和停站请求清零

fuplight（stair）<

stoplight（stair）<

iff2dnbutton='

then--记忆各层下降请求

fdnlight

（2）<

iff3dnbutton='

fdnlight（3）<

iff4dnbutton='

fdnlight（4）<

ifclr_dn='

then--下降和停站请求清零

fdnlight（stair）<

ifstop1button='

then--记忆各层停站请求

stoplight

（1）<

ifstop2button='

stoplight

（2）<

ifstop3button='

stoplight（3）<

ifstop4button='

stoplight（4）<

endprocessctrlight;

showlift:

process（stair,clk2）--楼层显示进程

s<

000"

ifstair=1then

dout<

0110000"

elsifstair=2then

1101101"

elsifstair=3then

1111001"

elsifstair=4then

0110011"

endprocessshowlift;

endarchitecturechi;

四层电梯控制器的仿真：

在波形仿真中，根据实际，我们有必要做一些假设，即是：

外部请求上升的乘客，进入电梯后一定是按更高层的停站按钮；

外部请求下降的乘客，进入电梯后一定是按更低层的停站按钮；

如果有乘客进入电梯，则一定有停站请求；

同一时刻有很多人按键的概率很小，所以我们认为请求信号都有一定的先后顺序。

设定仿真时间长度为60s，liftclk信号为周期1s的时钟信号,buttonclk信号为周期0.1s的时钟信号。

doorlight信号逻辑‘1’表示开门，逻辑‘0’表示关门。

udsig信号为逻辑‘1’表示电梯处在上升模式，逻辑‘0’表示处在下降模式。

fuplight,fdnlight,stoplight是四位二进制向量，波形图中的0001表示一层有请求，0010表示二层有请求，0100表示三层有请求，1000表示四层有请求。

图1所示的波形是在一层有上升请求的仿真波形，在reset信号产生一个脉冲时，电梯回复初始状态，即stopon_1状态，然后等待4s，关门检测没有请求信号，于是电梯此时停在一层。

当电梯时钟上升沿检测到一层上升请求信号fuplight

（1）为‘1’时，电梯开门，fuplight

（1）清零，等待4s，关门检测到二层停站请求，于是电梯上升到二层停止，开门stoplight

（2）清零，stair信号由001变为010，电梯最终停在二层。

图1有上升请求的仿真波形

图2所示的波形是三层有下降请求的