课程设计EDA电梯控制器.doc

目录 概述 2 一、设计任务与要求 2 二、总体框图 3 1．控制器的设计方案‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥?3 2．三层电梯控制器的设计思路 三层电梯控制器的模块 三、选择器件 5 四、功能模块 5 1．主控制器模块‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥?5 2． 楼层显示模块‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11 3．状态显示模块‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥14 五、总体设计 16 1．顶层电路原理图‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥16 2．全局仿真结果‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥17 3．管脚分配图‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥18 4．硬件连接及验证情况‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥18 六、硬件验证 19 七、心得体会 20 三层电梯控制 概述 电梯的使用越来越普遍，已从原来只在商业大厦、宾馆使用，过渡到在办公室、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：①PLC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CPLD/FPGA来实现对电梯的控制。 一、设计任务与要求 1．每层电梯入口设有上下请求开关，电梯内设有乘客到达层次的停站请求开关。 2．设有电梯所处位置及电梯运行模式（上升或下降）指示装置。 3．电梯3秒升降一层楼的高度。 4．电梯到达有停站请求的楼层后，经过1s电梯门打开，开门指示灯亮，开门4s后，电梯门关闭（开门指示灯灭），电梯继续运行，直到执行完最后一个请求信号后停在当前层。 5．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，每个请求信号保留至执行后清除。 6．电梯运行规则：当电梯处于上升模式时，只响应比电梯所在位置高的上楼请求信号，由下而上逐个执行，直到最后一个上楼请求执行完毕，如更高层有下楼请求，则直接升到有下楼请求的最高层接管，然后便如下降模式。当电梯处于下降模式时，则于上升模式相反。 7．电梯初始化状态为一层开门。 8．楼层信号用数码管显示。 9．电梯工作模式利用16*16点阵显示。 10．开门灯用发光二极管显示。 二、总体框图 1 控制器的设计方案??? 控制器的功能模块如图1所示，包括主控制器、分控制器、楼层选择器、状态显示器、译码器和楼层显示器。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，电梯所在楼层数通过译码器译码从而在楼层显示器中显示。分控制器把有效的请求传给主控制器进行处理，同时显示电梯的运行状态和电梯所在楼层数。由于分控制器相对简单很多，所以主控制器是核心部分。图1 电梯控制原理图 2 三层电梯控制器的设计思路? 电梯控制器采用状态机来实现，思路比较清晰。可以将电梯等待的每秒钟以及开门、关门都看成一个独立的状态。电梯可以通过一个统一的1秒为周期的时钟来触发状态机根据电梯的实际工作情况，可以把状态机设置10个状态，分别是“电梯停留在第1层”、“开门”、“关门”、“开门等待第1秒”、“开门等待第2秒”、“开门等待第3秒”、“开门等待第4秒”、“上升”、“下降”和“停止状态”。各个状态之间的转换条件可由设计要求所决定。三层电梯控制器的模块 图2 三层电梯控制模块 三、选择器件 1、配有软件的计算机一台。2、FPGA适配器板：标准配置是EPF10K10接口板。3、16*16位发光二极管（LED）点阵。4、选用FPGA芯片。5、下载接口是数字芯片的下载接口(JTAG),主要用于FPGA芯片的数据下载。6、八位八段数码管。7、时钟源和导线若干。Veryhardd模块设计文件 veryhardd.vhd library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity veryhardd is port(up1,up2,clk,down2,down3,k1,k2,k3:in std_logic; site:out std_logic_vector(3 downto 1); a1,a2,a3:out std_l