2022年电梯控制系统VHDL设计方案.docx

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1、精品学习资源设计题目：电梯掌握系统设计者： 040074*日 期： 2021-9-16欢迎下载精品学习资源目录一、课题设计要求分析3二、程序设计思想： 3三、电梯流程图 7四、状态转换图 10五、程序说明10六、设计思想43七、程序调试（仿真波形说明及图）44八、结论 47欢迎下载精品学习资源一、课题设计要求分析本课题要求设计一个电梯掌握系统，传统的电梯掌握系统仅仅要求实现对一栋电梯的掌握，而此题要求设计一个实现两栋电梯联动的基于VHDL 的电梯掌握系统；具体要求如下：需要大楼为 4 层， 2 部电梯，每部电梯内部都有如下按键： 1-4 楼的按键选择，开门键，关门键，报警键；每部电梯的每层楼外

2、面都有上楼键和下楼键（1楼只有上楼键，六楼只有下楼键）；电梯的设计参照日常生活中电梯实际运行规律设计； 两部电梯之间相互联动，即同时按下任何一部电梯的外部向上或向下键之后，两部电梯同时接受此指令，然后由系统判定，与该恳求所在楼层最近并且运行方向相同的电梯执行指令，另一部电梯不执行该指令；我们设计的电梯掌握器是掌握电梯按顾客要求自动上下的装置；本文采纳VHDL语言来设计实现两栋电梯联动的四层电梯掌握器，代码具有良好的可读性和以懂得性，源程序使用Altera 公司的 MAX+plusII软件仿真，本课题的设计具有肯定的扩展性，而且可以作为更多层电梯掌握器实现的基础；二、程序设计思想：我们使用一个核

3、心掌握器进行联动的算法调度；在此基础上，我们增加了输出所在层数的七段码显示程序和功能；我们在充分考虑全部的输入信号和输出的状态信号，把全部信号集合在一个核心掌握器中，具体BLOCK 图见下图：欢迎下载精品学习资源CONTROLclk up1_1 up1_2 up1_3 dow n1_2 dow n1_3 dow n1_4up2_1 up2_2 up2_3 dow n2_2dow n2_3 dow n2_4stop1_1 stop1_2 stop1_3 stop1_4 stop2_1 stop2_2 stop2_3 stop2_4 w arn1 w arn2no_w arn1 no_w arn2

4、open1 open2 close1 close2resetINPUTVCC INPUTVCC INPUT VCC INPUT VCC INPUT VCCINPUT VCC INPUT VCCINPUT VCC INPUT VCCINPUT VCC INPUT VCCINPUT VCC INPUTVCC INPUTVCC INPUT VCC INPUTVCC INPUTVCC INPUTVCC INPUT VCCINPUT VCC INPUT VCCINPUT VCCINPUT VCCINPUT VCC INPUTVCC INPUT VCC INPUTVCC INPUT VCC INPUTVC

5、C INPUT VCCclk up1_1up1_2 up1_3 down1_2 down1_3 down1_4 up2_1up2_2 up2_3 down2_2 down2_3 down2_4 stop1_1 stop1_2 stop1_3 stop1_4 stop2_1 stop2_2 stop2_3 stop2_4 warn1 warn2 no_warn1 no_warn2 open1 open2 close1 close2resetOUTPUTmode11.0OUTPUTmode21.0SEVENfloor12.0floor22.0mode11.0mode21.0 warn_out12.

6、0 warn_out22.0wait1 wait2 door_out1door_out2a2.0clkq6.0OUTPUTfloor_seven16.066SEVENa2.0clkq6.0OUTPUTfloor_seven26.067SEVENa2.0clkq6.0OUTPUTw arn_seven16.068SEVENa2.0clkq6.069OUTPUT OUTPUT OUTPUTOUTPUTw ait1 w ait2 door1door280由输入信号，中心处理器，输出信号，以及电梯运行状态的七段码进行显示模块；下面具体解读具体的管脚安排：第一我们可以从中心掌握算法来看：欢迎下载精品学习

7、资源CONTROLclk up1_1 up1_2 up1_3 dow n1_2 dow n1_3 dow n1_4up2_1 up2_2 up2_3 dow n2_2 dow n2_3 dow n2_4 stop1_1 stop1_2 stop1_3 stop1_4 stop2_1 stop2_2 stop2_3 stop2_4 w arn1w arn2no_w arn1 no_w arn2open1 open2 close1 close2resetINPUT VCC INPUT VCC INPUTVCC INPUT VCC INPUT VCC INPUTVCC INPUT VCC INPUT

8、 VCC INPUTVCC INPUT VCC INPUT VCC INPUT VCCINPUT VCCINPUT VCCINPUT VCCINPUT VCC INPUT VCC INPUTVCC INPUTVCC INPUTVCC INPUTVCC INPUT VCCINPUT VCCINPUT VCCINPUT VCCINPUT VCC INPUTVCC INPUTVCC INPUTVCC INPUT VCCclk up1_1 up1_2 up1_3 down1_2 down1_3 down1_4up2_1 up2_2 up2_3 down2_2 down2_3 down2_4 stop1

9、_1 stop1_2stop1_3floor12.0floor22.0mode11.0mode21.0 warn_out12.0 warn_out22.0OUTPUT OUTPUT OUTPUT OUTPUT OUTPUT OUTPUTOUTPUTstop1_4 stop2_1 stop2_2 stop2_3 stop2_4 warn1 warn2 no_warn1 no_warn2 open1 open2 close1close2wait1 wait2door_out1door_out2OUTPUTOUTPUTOUTPUTfloor12.0floor22.0mode11.0mode21.0w

10、 arn_out12.0 w arn_out22.0 w ait1w ait2 door1door2reset62一下是中心掌握算法输入输出管教说明：clk: 时钟信号up1_1,up1_2,up1_3,down1_2,down1_3,down1_4,up2_1,up2_2,up2_3,down2_2,dow n2_3,down2_4:对应楼层的上下楼按键欢迎下载精品学习资源stop1_1,stop1_2,stop1_3,stop1_4,stop2_1,stop2_2,stop2_3,stop2_对4应:梯按键warn1,warn2:对应电梯的报警按键no_warn1,no_warn2:解除报

11、警楼层的停电欢迎下载精品学习资源open1,open2对: 应电梯的开门键close1,close2：对应电梯的关门键floor1,floor2: 当前位置电梯 1， 2 的位置mode1,mode2:o当前电梯状态： 00 升， 01 降， 10 停止， 11 报警warn_out1,warn_out2:报警输出在第几层reset:in std_logic；-复位键wait1:wait2: 等待状态输出door_out1,door_out2:门状态输出我们的程序尽可能的把电梯的全部的状态都模拟出来，因此我们设置了全部需要的按键，都是参考实际电梯装置全部的按键进行设置的；除此之外，为了设置观看

12、电梯运行状态的输出信号，如电梯现在所运行的楼层，电梯是上楼仍是下楼，是停止仍是报警，我们都有相应的状态和它对应；通过这样的规划程欢迎下载精品学习资源序，我们实现了电梯全部状态的输出，以及显示；同时也使得我们可以很好的调试我们的程序；Block 图的另外一部分就是：其中就是我们增加的功能，使得电梯的运行层数在实际的制作过程中，可以显示当前的电梯所在层数；这样我们的程序能够更好的向实物方向进展；程序的设计中，我们设计了内部的处理信号和中间变量，进行状态的储存和输出状态的储备；以利于我们进行电梯算法的处理实现，具体如下：type state_type isc1,c2,c3,c4,warn,open_

13、door,wait_time； -电梯工作状态signal signal_up1,signal_up2:std_logic_vector3 downto 1；-上升信号储备signal signal_down1,signal_down2:std_logic_vector4 downto 2；-下降信号储备signal signal_mode1,signal_mode2:std_logic_vector1downto 0；-电梯工作方式信号signal signal_floor1,signal_floor2:std_logic_vector2 downto 0；- 电梯当前位置signal si

14、gnal_stop1,signal_stop2:std_logic_vector4downto 1；- 电梯内部停止恳求信号signal state_1,state_2:state_typ；e -电梯状态信号signal door1,door2:std_logic；-门状态信号signal signal_warn1,signal_warn2:std_logic；-报警信号signal signal_open1,signal_open2:std_logic:=0；欢迎下载精品学习资源其中包括电梯工作信号，上升信号储备，下降信号储备，电梯工作方式信号， 电梯当前位置，电梯内部恳求信号，电梯状态信号

15、，们状态信号，报警信号 等；仍包括储备变量如下： 掌握输入信号的安排a_d1,a_c1,b_d1,c_a1,d_b1,d_a1一: 号电梯跨楼层恳求abcd 分别为一二三四层 如a_c表示电梯在第 a层有人要求到第 c 层停下open_count1,open_byhand1开: 门时间计数a_d2,a_c2,b_d2,c_a2,d_b2,d_a2跨: 楼层恳求 abcd 分别为一二三四层如 a_c 表示电梯在第 a 层有人要求到第 c 层停下欢迎下载精品学习资源open_count2,open_byhand2开: count1:延时计数门时间计数欢迎下载精品学习资源pass_time1,pas

16、s_time2楼: 层过渡时间state_temp1,state_temp：2 状态缓存变量变量包括：储备各层电梯恳求，进行开门时间的计数变量，储备各种停电梯恳求，延时计数，楼层过度时间计数，对状态的储备变量；三、电梯流程图电梯程序设计流程图如下 :CLOCK 触发外输入信号触发动作信号输出核心算法掌握观看显示欢迎下载精品学习资源具体流程如如下：下面分模块进行说明：下面是输入模块的处理流程图：Clk一 个 时复位报警关 门 ， 开门扫描进入掌握程序钟周期下面是核心掌握的流程图：需要电梯的人所在楼层扫描信号检测当前电梯状态检测电梯所在楼层 号判定流程图见下图欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资

17、源扫描人所在楼层扫描人所按按钮是上楼/下楼信 息 送入处理欢迎下载精品学习资源号流程判定见下图欢迎下载精品学习资源扫描检测电梯当前状态 向 上 运行 向 下 运行信 息 停 止 不处理动 WARN报警模式欢迎下载精品学习资源 核心算法描述：欢迎下载精品学习资源一号电梯运动情形采集信号输入二号电梯运动情形进 行 分 别 讨论，各个电梯在各种状态下的响应两个电梯联动实现四、状态转换图五、程序说明一、输入信号，中间掌握信号，输出信号的定义如下：library ieee；use ieee.std_logic_1164.a；ll use ieee.std_logic_unsigned.a；llentit

18、y control isportclk:in std_logic ；-时钟信号up1_1,up1_2,up1_3,down1_2,down1_3,down1_4,up2_1,up2_2,up2_3,down2_2,down2_3,down2_4:in std_logic；-对应楼层的上下楼按键stop1_1,stop1_2,stop1_3,stop1_4,stop2_1,stop2_2,stop2_3,stop2_4:instd_logic；-对应楼层的停电梯按键warn1,warn2:in std_logic；-对应电梯的报警按键no_warn1,no_warn2:in std_logic；

19、-解除报警open1,open2:in std_logic；-对应电梯的开门键close1,close2:in std_logic；-对应电梯的关门键floor1,floor2:out std_logic_vector2 downto 0；-当前位置电梯 1，2 的位置欢迎下载精品学习资源mode1,mode2:out std_logic_vector1 downto 0；-当前电梯状态： 00 升， 01 降， 10 停止， 11 报警warn_out1,warn_out2:out std_logic_vector2 downto 0；-报警输出在第几层reset:in std_logic；

20、-复位键wait1:out std_logic；wait2:out std_logic；door_out1,door_out2:out std_logic；- 门状态输出end control；欢迎下载精品学习资源architecture behave of control istype state_type isc1,c2,c3,c4,warn,open_door,wait_time；-电梯工作状态欢迎下载精品学习资源signal signal_up1,signal_up2:std_logic_vector3 downto 1；-上升信号储备signal signal_down1,signa

21、l_down2:std_logic_vector4 downto 2；-下降信号储备signal signal_mode1,signal_mode2:std_logic_vector1downto 0；-电梯工作方式信号signal signal_floor1,signal_floor2:std_logic_vector2 downto 0；- 电梯当前位置signal signal_stop1,signal_stop2:std_logic_vector4downto 1；- 电梯内部停止恳求信号signal state_1,state_2:state_typ；e -电梯状态信号signal

22、door1,door2:std_logic；-门状态信号signal signal_warn1,signal_warn2:std_logic；-报警信号signal signal_open1,signal_open2:std_logic:=0；begincon:processclk-掌握输入信号的安排variable a_d1,a_c1,b_d1,c_a1,d_b1,d_a1:std_log；ic -一号电梯跨楼层恳求 abcd分别为一二三四层 如 a_c 表示电梯在第 a层有人要求到第 c 层停下variable open_count1,open_byhand1:intege；r -开门时间

23、计数variable a_d2,a_c2,b_d2,c_a2,d_b2,d_a2:std_log；ic -跨楼层恳求 abcd 分别为一二三四层 如 a_c表示电梯在第 a层有人要求到第 c 层停下欢迎下载精品学习资源variable open_count2,open_byhand2:intege；r-variable count1:integer；延时计数-开门时间计数欢迎下载精品学习资源variable pass_time1,pass_time2:intege；r -楼层过渡时间variable state_temp1,state_temp2:state_typ；e -状态缓存变量欢迎下载

24、精品学习资源二、对复位信号，报警信号，开关门信号处理if clkevent and clk=1 then if reset=1 then复位信号欢迎下载精品学习资源else求floor1=000 ；floor2=000 ；mode1=10；mode2=10；door_out1=0；door_out2=0；signal_mode1=10；signal_mode2=10；signal_floor1=000 ；signal_floor2=000 ；state_1=c1；state_2=c1；signal_up1=000；signal_up2=000；signal_stop1=0000；signal_

25、stop2=0000；signal_down1=000；signal_down2=000；door1=0； door2=0；signal_warn1=0；signal_warn2=0；warn_out1=000；warn_out2=000；-count1:=0；signal_open1=0； signal_open2=0； open_count1:=0；open_count2:=0；a_d1:=0；a_c1:=0；b_d1:=0；c_a1:=0；d_b1:=0；d_a1:=0；a_d2:=0；a_c2:=0；b_d2:=0；c_a2:=0；d_b2:=0；d_a2:=0；报 警请欢迎下载精品学

26、习资源if warn1=1 or warn2=1 then if warn1=1 thensignal_warn1=1；end if；if warn2=1 thensignal_warn2=1；end if；else-手动开关门掌握 运行状态不理睬开门键 if close1=1 thendoor1=0；door_out1=0；end if；if close2=1 thendoor2=0；door_out2=0；end if；if open1=1 then-if open_byhand15 then-door1=1；door_out1=1；open_byhand1:=open_byhand1+；

27、1-else-open_byhand1:=0；door1=0；-door_out1=0；-end if；if signal_mode1=10 then signal_open1=1；end if；end if；if open2=1 then-if open_byhand25 then-door2=1；-door_out2=1；-open_byhand2:=open_byhand2+；1-else-open_byhand2:=0；door2=0；-door_out2=0；-end if；if signal_mode2=10 then signal_open2=1；end if；欢迎下载精品学习资

28、源end if；恳求if stop1_1=1 thensignal_stop11=1；end if；if stop1_2=1 thensignal_stop12=1；end if；if stop1_3=1 thensignal_stop13=1；end if；if stop1_4=1 thensignal_stop14=1；end if；if stop2_1=1 thensignal_stop21=1；end if；if stop2_2=1 thensignal_stop22=1；end if；if stop2_3=1 thensignal_stop23=1；end if；if stop2_4

29、=1 thensignal_stop24=1；end if；停电梯欢迎下载精品学习资源三、分类进行具体争论电梯的动作情形：ifup1_1=1 then-第一层有人上楼if signal_up11=0 and signal_up21=0 then除去余外按键if signal_mode1=00 and signal_mode2=00 then if signal_floor1=signal_floor2 then signal_up11=1；elsesignal_up21=1；end if；end if；ifsignal_mode1/=00andsignal_mode1/=11and signa

30、l_mode2=00 thensignal_up11=1；end if；ifsignal_mode2/=00andsignal_mode2/=11and欢迎下载精品学习资源signal_mode1=00 thensignal_up21=1；end if；ifsignal_mode2/=00andsignal_mode2/=11and signal_mode1/=00 and signal_mode1/=11 thenif signal_floor1=signal_floor2 then signal_up11=1；elsesignal_up21=1；end if；end if；end if；e

31、nd if；除去余外按键if up2_1=1 thenif signal_up11=0 and signal_up21=0 then除去余外按键if signal_mode1=00 and signal_mode2=00 then if signal_floor1signal_floor2 thensignal_up11=1；elsesignal_up21=1；end if；end if；ifsignal_mode1/=00andsignal_mode1/=11and signal_mode2=00 thensignal_up11=1；end if；ifsignal_mode2/=00ands

32、ignal_mode2/=11and signal_mode1=00 thensignal_up21=1；end if；ifsignal_mode2/=00andsignal_mode2/=11and signal_mode1/=00 and signal_mode1/=11 thenif signal_floor1signal_floor2 then signal_up11=1；elsesignal_up21=1；end if；end if；end if；end if；除去余外按键if up1_2=1 then其次层有人上楼欢迎下载精品学习资源if signal_up12=0 and sig

33、nal_up22=0 then除去余外按键if signal_mode1=01 and signal_mode2=01 then if signal_floor1=signal_floor2 then signal_up12=1；elsesignal_up22=1；end if；end if；if signal_mode1=01 and signal_mode2=00 then if signal_floor2=010 thensignal_up22=1；elsesignal_up11=1；end if；end if；if signal_mode1=01 and signal_mode2=10

34、 then if signal_floor2=010 thensignal_up22=1；elsif signal_floor1=001 then signal_up12=1；elsif signal_floor1=010 and signal_floor2=100 thensignal_up12=1；elsesignal_up22=1；end if；end if；if signal_mode1=00and signal_mode2=00 then if signal_floor1=010 thensignal_up12=1；elsif signal_floor1=001 and signal

35、_floor2/=010 then signal_up12=1；elsif signal_floor1=011 and signal_floor2=011 then signal_up12=011 then signal_up12=1；elsesignal_up22=1；end if；end if；if signal_mode1=00 and signal_mode2=01 then if signal_floor1=010 thensignal_up12=1；elsesignal_up22010 thensignal_up22=1；elsif signal_floor1=010 then s

36、ignal_up12=1；elsif signal_floor1=001 and signal_floor2=010 then signal_up22=1；elsesignal_up12010 thensignal_up12=1；elsif signal_floor2=010 and signal_floor1=010 then signal_up12=1；elsif signal_floor2=001 and signal_floor1=100 then signal_up22=1；elsesignal_up12=1；end if；end if；if signal_mode1=10 and

37、signal_mode2=01 then signal_up12=1；end if；if signal_mode1=10 and signal_mode2=10 then if signal_floor1=010 thensignal_up12=1；elsif signal_floor1/=010 and signal_floor2=010 then signal_up22=1；elsif signal_floor1/=100 then signal_up12=1；elsif signal_floor1=100 and signal_floor2=100 then signal_up12=1；

38、elsesignal_up22=1；end if；end if；end if；end if；if up2_2=1 then欢迎下载精品学习资源if signal_up12=0 and signal_up22=0 then除去余外按键if signal_mode1=01 and signal_mode2=01 then if signal_floor1signal_floor2 thensignal_up12=1；elsesignal_up22010 thensignal_up12=1；elsif signal_floor2=010 then signal_up12=1；elsif signal

39、_floor2=001 and signal_floor1=010 thensignal_up12=1；elsesignal_up22=1；end if；end if；if signal_mode1=01 and signal_mode2=10 then signal_up22=1；end if；if signal_mode1=00and signal_mode2=00 then if signal_floor2=010 thensignal_up22=1；elsif signal_floor2=001 and signal_floor1/=010 then signal_up22=1；elsif signal_floor2=011 and signal_floor1=011 thensignal_up22=011 then signal_up22=1；elsesignal_up12