第9章 电梯控制器的设计与分析
第9章 电梯控制器的设计与分析
9.1 系统设计要求
9.2 系统设计方案
9.3 主要VHDL源程序
9.4 系统仿真/硬件验证
9.5 设计技巧分析
9.6 系统扩展思路
9.1 系统设计要求
随着社会的发展,电梯的使用越来越普遍,已从原来只在商业大厦,宾馆使用,过渡到在办公楼,居民楼等场所使用,并且对电梯功能的要求也不断提高,相应地其控制方式也在不停地发生变化.对于电梯的控制,传统的方法是使用继电器—接触器控制系统进行控制,随着技术的不断发展,微型计算机在电梯控制上的应用日益广泛,现在已进入全微机化控制的时代.
电梯的微机化控制主要有以下几种形式:① PLC控制;② 单板机控制;③ 单片机控制;④ 单微机控制;⑤ 多微机控制;⑥ 人工智能控制.随着EDA技术的快速发展,CPLD/FPGA已广泛应用于电子设计与控制的各个方面.本设计就是使用一片CPLD/FPGA来实现对电梯的控制的.
9.2 系统设计方案
根据系统设计要求,并考虑到系统的可验证性,整个系统的输入输出接口设计如图9.1所示:系统工作用2 Hz基准时钟信号CLKIN,楼层上升请求键UPIN,楼层下降请求键DOWNIN,楼层选择键入键ST_CH,提前关门输入键CLOSE,延迟关门输入键DELAY,电梯运行的开关键RUN_STOP,电梯运行或停止指示键LAMP,电梯运行或等待时间指示键RUN_WAIT,电梯所在楼层指示数码管ST_OUT,楼层选择指示数码管DIRECT.
图9.1 电梯控制器DTKZQ的输入输出接口图
电梯的控制状态包括运行状态,停止状态及等待状态,其中运行状态又包含向上状态和向下状态.主要动作有开,关门,停靠和启动.乘客可通过键入开,关门按钮,呼唤按钮,指定楼层按钮等来控制电梯的行与停.
据此,整个电梯控制器DTKZQ应包括如下几个组成部分:① 时序输出及楼选计数器;② 电梯服务请求处理器;③ 电梯升降控制器;④ 上升及下降寄存器;⑤ 电梯次态生成器.该电梯控制器设计的关键是确定上升及下降寄存器的置位与复位.整个系统的内部组成结构图如图9.2所示.
图9.2 电梯控制器的内部组成结构图
9.3 主要VHDL源程序
--DTKZQ.VHD
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
ENTITY DTKZQ IS
PORT(CLKIN:IN STD_LOGIC; --2 Hz时钟输入信号
UPIN:IN STD_LOGIC; --楼层上升请求键
DOWNIN:IN STD_LOGIC; --楼层下降请求键
ST_CH:IN STD_LOGIC;
--结合DIRECT完成楼层选择的键入
CLOSE:IN STD_LOGIC; --提前关门输入键
DELAY:IN STD_LOGIC; --延迟关门输入键
RUN_STOP:IN STD_LOGIC; --电梯运行的开关键
LAMP:OUT STD_LOGIC; --电梯运行或停止指示键
RUN_WAIT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
--结合LAMP指示电梯运行或等待时间
ST_OUT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); --电梯所在楼层指示数码管
DIRECT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)); --楼层选择指示数码管
END ENTITY DTKZQ;
ARCHITECTURE ART OF DTKZQ IS
SIGNAL UR,DR:STD_LOGIC_VECTOR(16 DOWNTO 1);
--上升或下降楼层请求寄存器

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