EDA设计实验基于VHDL的电梯控制系统.docx

1、EDA设计实验基于VHDL的电梯控制系统课程设计学生姓名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 讲师 院 系： 班 级： 摘要：电梯作为垂直方向的交通工具，在高层建筑和公共场所已成为不可或缺的设备。中国是全球最大的电梯市场，也具有最强的电梯生产能力，但由于缺乏自主知识产权和核心技术，自主品牌占市场的份额很少。随着社会需求的变化，电梯朝着节能、环保及智能化方向发展。EDA技术打破了软件和硬件间的壁垒，是计算机的软件技术与硬件实现、设计效率与产品能合二为一，它代表了电子技术和应用技术的发展方向。VHDL主要用于描述数字系统的接口，结构和功能，它的语法简单易懂，移植性好。本设计采用VHDL，源程序Al

2、tera公司的Quartus II软件仿真。通过寄存器储存电梯请求信息，检测电梯运行状态，控制电梯按要求运作。关键词：EDA VHDL 电梯控制系统设计要求：设计一个6层自动升降电梯控制电路，该控制器遵循方向优先原则完成6层楼的载客服务，同时指示电梯运行情况和电梯内外请求信息，具体要求如下：（1）每层电梯入口处设有上、下请求开关，电梯内设有乘客到达楼层的请求开关。 （2）设有电梯所处楼层指示和电梯运行模式（上升或下降）指示。（3）能记忆电梯内外的所有请求信号，并按照电梯运行规则次序响应，响应动作完成后清除请求信号。（4）能检验是否超载，并设有报警信号。（5）方向优先原则。当电梯处于上升模式时，

3、只响应比电梯所在位置高的上楼请求信息，由下而上逐个执行，直到最后一个上楼请求执行完毕，故更高层有下楼请求，则直接到有下楼请求的最高层接客，然后进入下降模式。电梯处于下降模式时，与上升模式相反。设计原理：电梯控制器通过乘客在电梯内外的请求信号控制上升或下降，而楼层信号由电梯本身的装置触发，从而确定电梯处在哪个楼层。乘客在电梯中选择所要到达的楼层，通过主控制器的处理，电梯开始运行，状态显示器显示电梯的运行状态，电梯所在的楼层数通过LED数码管显示，电梯门的状态分为开门，关闭，“00”表示关闭，“10”表示开启。其系统结构框图如图1 图1 系统结构框图电路符号如图2： 图2 电路符号CLK：时钟信号

4、输入端。full：超载信号输入端。alarm：超载报警信号输出端。clr：清除报警信号输入端。up1-up5:电梯外请求信号输入端。down2-down6:电梯外请求信号输入端。k1-k6:电梯内请求信号输入端。g1-g6：到达楼层信号输入端（由于实验板无传感器，所以手动控制拨码开关表示到大楼层信号）door1.0:电梯门控制信号输入端。led6.0:LED数码管显示控制输出端。ud:电梯状态显示输出端。up：控制电机向上转输出端。down：控制电机向下转输出端。设计方法：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_u

5、nsigned.all;use ieee.std_logic_arith.all;entity elevator isport(clk:in std_logic; full:in std_logic; clr:in std_logic; up1,up2,up3,up4,up5:in std_logic; down2,down3,down4,down5,down6:in std_logic; k1,k2,k3,k4,k5,k6:in std_logic; g1,g2,g3,g4,g5,g6:in std_logic; door:out std_logic_vector(1 downto 0);

6、led:out std_logic_vector(6 downto 0); ud:out std_logic; alarm:out std_logic; up,down:out std_logic);end elevator;architecture one of elevator issignal k11,k22,k33,k44,k55,k66:std_logic;signal up11,up22,up33,up44,up55:std_logic;signal down22,down33,down44,down55,down66:std_logic;signal kk,uu,dd,uu_dd

7、:std_logic_vector(5 downto 0);signal opendoor:std_logic;signal updown:std_logic;signal en_up,en_down:std_logic;signal a:std_logic;beginkk=k66 & k55 & k44 & k33 & k22 & k11;uu=0 & up55 & up44 & up33 & up22 & up11;dd=down66 & down55 & down44 & down33 & down22 & 0;uu_dd=kk or uu or dd;ud=updown;process

8、(clk)beginif clkevent and clk=1 then if k1=1 then k11=k1; elsif k2=1 then k22=k2; elsif k3=1 then k33=k3; elsif k4=1 then k44=k4; elsif k5=1 then k55=k5; elsif k6=1 then k66=k6; end if; if up1=1 then up11=up1; elsif up2=1 then up22=up2; elsif up3=1 then up33=up3; elsif up44=1 then up44=up4; elsif up

9、5=1 then up55=up5; end if; if down2=1 then down22=down2; elsif down3=1 then down33=down3; elsif down4=1 then down44=down4; elsif down5=1 then down55=down5; elsif down6=1 then down66=down6; end if; if clr=0 then alarm=0; a=1; elsif full=0 then alarm=1; door=10; else alarm=0; a=1; if a=1 then if opend

10、oor=1 then door=10; up=0; down=0; elsif en_up=1 then door=00; updown=1; up=1; down=0; elsif en_down=1 then door=00; updown=0; down=1; up=0; end if; end if;end if;-if g1=1 then led=0000110; if k11=1 or up11=1 then k11=0; up11=0; opendoor000001 then en_up=1; opendoor=0; elsif uu_dd=000000 then opendoo

11、r=0; end if;elsif g2=1 then led=1011011; if updown=1 then if k22=1 or up22=1 then k22=0; up22=0; opendoor000011 then en_up=1; opendoor=0; elsif uu_dd000010 and uu_dd/=000000 then en_down=1; opendoor=0; end if; else if k22=1 or down22=1 then k22=0; down22=0; opendoor=1; elsif uu_dd000010 and uu_dd/=0

12、00000 then en_down=1; opendoor000011 then en_up=1; opendoor=0; end if; end if; elsif g3=1 then led=1001111; if updown=1 then if k33=1 or up33=1 then k33=0; up33=0; opendoor000111 then en_up=1; opendoor=0; elsif uu_dd000100 and uu_dd/=000000 then en_down=1; opendoor=0; end if; else if k33=1 or down33

13、=1 then k33=0; down33=0; opendoor=1; elsif uu_dd000100 and uu_dd/=000000 then en_down=1; opendoor000111 then en_up=1; opendoor=0; end if; end if;-elsif g4=1 then led=1100110; if updown=1 then if k44=1 or up44=1 then k44=0; up44=0; opendoor001111 then en_up=1; opendoor=0; elsif uu_dd001000 and uu_dd/

14、=000000 then en_down=1; opendoor=0; end if; else if k44=1 or down44=1 then k44=0; down44=0; opendoor=1; elsif uu_dd001000 and uu_dd/=000000 then en_down=1; opendoor001111 then en_up=1; opendoor=0; end if; end if;elsif g5=1 then led=1101101; if updown=1 then if k55=1 or up55=1 then k55=0; up55=0; ope

15、ndoor011111 then en_up=1; opendoor=0; elsif uu_dd010000 and uu_dd/=000000 then en_down=1; opendoor=0; end if; else if k55=1 or down55=1 then k55=0; down55=0; opendoor=1; elsif uu_dd010000 and uu_dd/=000000 then en_down=1; opendoor011111 then en_up=1; opendoor=0; end if; end if; elsif g6=1 then led=1

16、111101; if k66=1 or down66=1 then k66=0; down66=0; opendoor=1; elsif uu_dd100000 and uu_dd/=000000 then en_down=1; opendoor=0; else en_up=0;en_down=0;up=0;updown=0; end if; end if; end if; if g6=1 then up=0;updown=0; end if; if g1=1 then down=0;updown=0; end if;end process;end one; 仿真结果： 图1 仿真图1 图1状

17、态为:当up1被按下后，电梯门开启，door置为“10，”乘客进入电梯，电梯检测到超重，full置0，alarm置1发出警报，直到电梯不超载为止，full置1，alarm置0。电梯内部乘客按下k5键（去五楼请求），电梯关门，door置为“00”，电机控制位up置“1”，电梯开始上升，与此同时，电梯状态指示ud置1，表示上升。传感器输入电梯所在楼层信号，用g1-g6表示，置1表示电梯所在楼层。在上升过程中，LED数码管显示电梯所在楼层数。到达五楼时，up置0，door置“10”。由于六楼有下降请求，电梯继续上升接客。接到客后，乘客按下k1，down置1，电梯下行，到达一楼卸客后，关门待命。实验体

18、会：在这次实课程设计中，我们虽然碰到了很多困难和问题,到最后还是靠自己的努力与坚持独立的完成了任务。当遇到了自己无法解决的困难与问题的时候，还请教老师给予指导和帮助。这次设计给我最深的印象就是扩大自己的知识面，了解更多与本专业有关的科技信息，与时代共同进步，才能在将来成为有用的科技人才，觉得平时所学的知识有了实用的价值，达到了理论与实际相结合的目的，不仅学到了不少知识，而且锻炼了自己的能力，使自己对以后的路有了更加清楚的认识，同时，对未来有了更多的信心。参考文献：1黄正巾，徐坚等. CPLD系统设计与应用M.北京：电子工业出版社，2002,110123.2蒋璇，臧春花.数字系统设计与PLD应用

19、技术M.北京：电子工业出版社, 2001,2334.3孟宪元.可编程ASIC集成数字系统M.北京：电子工业出版社,2003,231243.4潘松，王国栋. VHDL实用教程（修订版）M.成都：成都电子科技大学出版社,2002,4587.5宋万杰，罗丰，吴顺君.CPLD技术及其应用M.西安：西安电子科技大学出版社,2005,2556.6王锁萍.电子设计自动化（EDA）教程M.成都：成都电子科技大学出版社,2006,6790.7 邱玉春. 李文俊.VHDL系统设计M.电子产品世界,2007, 5053.8 苏长赞. 电梯设计与应用M. 北京:人民邮电出版社,2008,7691.9 楼然苗. CPLD设计指导M. 北京航空航天大学出版社，2007,223225.10 彭为. 数字系统设计M. 电子工业出版社，2006,6171.11 吴国经. 单片机应用技术M. 中国电力出版社，2004,112131.12 戴佳. VHDL程序设计实例精讲M. 电子工业出版社，2007,8892.13 朱清慧. VHDL教程. 清华大学出版社M.2008,201210.14 何立民EDA应用技术选编M北京：北京航空航天大学出版社，2008,445115 李华EDA实用接口技术M. 北京航空航天大学出版社2003,176182.