最新EDA电梯控制器设计EDA技术综合课程设计文档格式.docx
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2、用数码管显示电梯所在的楼层号,电梯初始化后状态在第一层楼。
3、每层电梯外都有上下楼请求开关,电梯内部有到各楼层的请求开关及紧急故障开关;
用数码管显示上行或下行状态,用发光二极管显示是否有紧急情况。
4、电梯每秒升(降)一层,电梯到达有停站请求的楼层后,经1秒电梯开门,开门指示灯亮,开门4秒后指示灯灭,关门,电梯继续运行。
5、当电梯被锁定或发生紧急情况后,电梯停止运行,直到解除锁定或紧急故障后才可以从停止时的状态继续运行。
6、当电梯处于上升状态时,只响应比电梯所在位置高的上楼请求信号,直到最后一个上楼请求执行完毕,再进入下降模式;
同理,电梯处于下降状态时,只响应比电梯所在位置低的下楼请求信号,直到最后一个下楼请求执行完毕,再进入上升模式。
二.[可选器件]
1.计算机组成/ISP实验箱一台(含电源)
2.电源线一根
FPGA/CPLD下载板一块(或多块,可选)(其中下载版选择以下型号CycloneEP1C6Q240C8)
3.并行口下载电缆一根
4.电压表棒一付
5.实验指导书一份
6.配套集成电路芯片若干
三.[设计框图]
系统主要分为:
主控制模块control,包含状态机,控制电梯的运行及状态转换;
消抖模块unshake,消除开关电路的抖动现象,确保逻辑的正确性;
显示模块display,内含译码功能,配合控制器显示电梯的工作状态。
模块框图见图1,总体框图详见图2。
图1各模块框图
图2系统总体框图
四.[设计思路]
1.对于电梯控制逻辑的实现,主要是控制模块control,故下面主要介绍控制模块control的设计思想。
控制模块control有一个进程k1,其中又设置了一个计数变量cnt,范围为1~2000000。
计数变量cnt其实是起到分频器的作用,产生了一个1Hz的时钟,在cnt计数2000000次的时间内(即1s),运行控制电梯升降、停留的程序,这些部分相当于以1Hz的时钟触发;
而系统主频时钟2MHz作为触发时钟不断检测用户是否有请求输入,或者电梯是否有异常情况。
对于一、二、三层信号,分别由flag1、flag2、flag3和clear1、clear2、clear3两套标志为来控制输入请求是否有效,是否应该对标志位清零。
2.主要规则是:
当一层(upone、one)、二层(uptwo、downtwo、two)或三层(downthree、three)的输入信号有效时,相应标志位flag1、flag2、flag3置‘1’,表明该层有请求。
当一层(upone、one)、二层(uptwo、downtwo、two)或三层(downthree、three)的输入信号无效时,相应标志位clear1、clear2、clear3置‘1’,表明相应得到达楼层请求已经在上一个时钟沿完成;
同时对应的标志位flag1、flag2、flag3置‘1’,表明相应楼层无请求。
updown信号值为‘1’时表明电梯处于上升状态,为‘0’时处于下降状态。
程序有两个信号表示电梯的状态:
一是位置状态,二是运行状态。
position表明电梯的位置状态,是一个取值1~3的整数,分别表示电梯处于第一、二、三层;
state表示电梯的运行状态,使枚举数据类型,共10个值,分别是:
--states为电梯所处的各个状态
--up1表示电梯正在从第1层上升
--up2表示电梯正在从第2层上升
--down1表示电梯正在向第1层下降
--down2表示电梯正在向第2层下降
--stop表示电梯停止在某一层上
--dw1表示电梯开门的第一秒
--dw2表示电梯开门的第二秒
--dw3表示电梯开门的第三秒
--dw4表示电梯开门的第四秒,判断电梯的下一个状态
--dw5表示当电梯处于上升或下降状态时,如果没有相应的上升或下降请求信号,则转入
dw5状态,使其不再在上升或下降状态停留,而响应其它信号
程序利用case语句实现这10个状态间的相互转移。
五.[引脚分配]
详见下图
[状态流程图]
1、顶层流程图解
空闲响应状态
2、以下是较具体的状态转化图
无
六.[程序清单]
消抖模块(程序分两栏排版)
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
useieee.std_logic_arith.all;
entityunshakeis
port(clk:
instd_logic;
--时钟,10HZ;
key:
--开关信号;
keyout:
outstd_logic);
--消抖之后的开关信号
end;
architectureaofunshakeis
signalcp:
std_logic;
signaljsp:
integerrange0to3;
begin
process(clk)
begin
if(clk'
eventandclk='
1'
)then
ifkey='
then
ifjsp=3then
jsp<
=jsp;
else
=jsp+1;
endif;
ifjsp=1then
cp<
='
;
0'
else
jsp<
=0;
endif;
endif;
keyout<
=cp;
endprocess;
显示模块(程序分两栏排版)
entitydisplayis
port(clk:
instd_logic;
light:
inintegerrange1to3;
serout:
outstd_logic_vector(6downto0));
architectureaofdisplayis
signaldisp:
std_logic_vector(6downto0);
iflight=1then
disp<
="
1001111"
elsiflight=2then
0010010"
elsiflight=3then
0000110"
serout<
=disp;
主控模块
--*****************************************************************************
entitycontrolis
port(upone,uptwo,downtwo,downthree:
--电梯外乘客的请求信号
one,two,three:
--电梯内乘客的请求上或下至几层楼的信号
reset:
--复位初始化开关
over,emergency,lock:
--超重、紧急停运和上锁信号
clk:
--时钟信2MHz
alarm,ovelight,locklight:
outstd_logic;
--故障、超重及锁定提示灯
p:
outintegerrange1to3;
--电梯当前位置
lightup,lightdown:
outstd_logic_vector(6downto0);
--lightup显示'
u'
则电梯在上升模式,
--lightdown显示'
d'
则电梯在下降模式;
arrive:
outstd_logic);
--arrive为'
时表明电梯到达楼层,并在开门状态
architecturebehaveofcontrolis
typestatesis(up1,up2,down1,down2,stop,dw1,dw2,dw3,dw4,dw5);
--states为电梯所处的各个状态
--此dw5状态,使其不再在上升或下降状态停留,而响应其它信号
signalstate:
states;
signalclear1,clear2,clear3,flag1,flag2,flag3,fl1,fl2,fl3:
std_logic;
--这些都是标志位,控制电梯的状态转换
--flag1、flag2、flag3代表各层相应的请求信号
--clear1、clear2、clear3代表相应层的请求已经完成,可以接收新的任务
signalposition:
integerrange1to3;
--电梯的当前停留位置
signallup,ldown:
--与lightup和lightdown功能相同
signalarr:
--与arrive功能相同
signalala,ov,loc:
--与alarm,ovlight,locklight功能相同
k1:
variablecnt:
integerrange1to2000000;
variableupdown:
--此变量表明电梯处于上升或下降状态
eventandclk='
if(upone='
orone='
)then--一层有上楼请求
flag1<
elsifclear1='
then--一层的请求已完成
--当没有新请求信号则清零
if(uptwo='
ordowntwo='
ortwo='
)then--二层有请求
flag2<
elsifclear2='
then--二层的请求已完成
--当没有新请求信号则二层清零
if(downthree='
orthree='
)then--三层有请求
flag3<
elsifclear3='
then--三层的请求已完成
--当没有新请求信号则三层清零
if(emergency='
)then
ala<
elsif(over='
ov<
elsif(lock='
loc<
ifcnt<
2000000then--通过计数2000000获得1s的时钟信号
cnt:
=cnt+1;
--计数信号小于20000000则加1
ifreset='
then--复位时,电梯初值设置在一层,状态为stop
position<
=1;
state<
=stop;
ovelight<
--各状态指示灯均灭
locklight<
alarm<
lup<
1111111"
ldown<
fl1<
=flag1;
fl2<
=flag2;
fl3<
=flag3;
--fl1、fl2、fl3置'
表示相应楼层有请求信号,并把相应的任务完成信号clear
--置'
表示有新的任务等待完成
if(fl1='
clear1<
if(fl2='
clear2<
if(fl3='
clear3<
casestateis--状态机描述
whenup1=>
-------------up1:
正在从一层上升
iffl2='
then--若上升期间二层期间无请求,则直接上三层
clear1<
clear3<
state<
=up2;
position<
=2;
else
fl2<
--完成了对二层请求的响应;
clear2<
endif;
whenup2=>
--------------up2:
正在从二层上升
clear1<
clear2<
state<
position<
=3;
ifposition=2then--如果电梯在第二层
--那么下一个位置在第三层
fl3<
--完成了对第三层请求的相应
elsifposition=1then--如果电梯在第一层
--那么下一个位置在第二层
--二层的请求已经完成
whendown1=>
--正在向第一层下降
clear3<
--下一状态是stop
ifposition=2then--如果电梯在第二层
--那么下一个位置在第一层
fl1<
--一层的请求已经完成
elsifposition=3then
whendown2=>
--正在向第二层下降
--如果在下降期间,二层没有请求,就直接下到一层
iffl2='
--下一状态转至down1,电梯将会再下降一层
=down1;
--电梯的下一个位置在第二层
--若下降期间二层有请求,则在二层停下
--位置转至二层
fl2<
--完成了对二层请求的响应
whenstop=>
--在停止状态
if(emergency='
orover='
state<
else
=dw1;
--下一状态转至dw1,电梯会进入开门状态
arr<
--arr置'
表明电梯到达并开门
lup<
--上升指示灯灭
ldown<
--下降指示灯灭
whendw1=>
--在dw1状态时,等待1s
=dw2;
--下一状态转至dw2
whendw2=>
=dw3;
whendw3=>
=dw4;
whendw4=>
--开门灯灭
ifposition=1then--如果电梯在第一层
updown:
--则进入上升模式
fl1<
--一层的任务完成
then--如果二层有请求
=up1;
--先响应二层的请求,再响应上升一层的请求
arr<
--维持灯熄灭状态
lup<
1000001"
--上升灯亮,显示字母’U’
elsiffl3='
then--若三层有请求
state<
--响应完二层请求信号后,再响应第三层的请求
--开门灯维持熄灭状态
--上升灯亮,显示字母’U’
elsifposition=3then
--进入下降状态
fl3<
--到达三层的任务已完成
then--若二层有请求
=down2;
--先响应二层请求,再转入下降一层的状态
ldown<
1000010"
--下降灯亮,显示’d’
elsiffl1='
--响应完二层请求信号后再响应一层的请求
elsifposition=2then
--到达二层的任务已经完成
ifupdown='
--当电梯处于上升状态,不响应一层的请求
iffl3='
state<
arr<
lup<
else
=dw5;
--若三层无请求,就转至dw5状态
endif;
ifupdown='
--当处于下降状态,不响应三层的请求
iffl1='
then
ldown<
--若一层无请求,就转至dw5状态
whendw5=>
--只要到了dw5的状态,无论原来处于上升或下降状态,对三层和一层的信号都可相响应
iffl3='
arr<
lup<
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