1、 1 目录目录 摘 要 2 1 设计目的及要求 . 2 2 设计原理 3 2.1 设计实现原理 . 3 2.2电梯上下层运行图.4 2.3 电梯运行控制图5 3 设计内容 6 3.1 基本状态设计 . 6 3.2 模块设计 7 4 波形仿真 9 总结与致谢 . 11 参考文献 . 12 附录 13 2 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
2、，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 Altera 公司的 Quartus II 软件仿真。运用有限状态机的设计 方法， 设计了两个进程相互配合， 状态机进程作为主要进程， 信号灯控制进程作为辅助进程。 在主进程中定义了 7 个状态， 分别是 “stopon1” “dooropen” “doorclose” “doorwait4” “up” “down”和“stop”,在电梯时钟的触发下，通过当前状态和信号灯信号判定下一
3、状态。信 号灯控制进程中， 信号灯存储按键请求情况， 它的熄灭是由状态机进程中传出的信号来控制。 关键字：电梯控制器，VHDL，状态机 3 1 设计目的及要求 设计一个 6 层电梯控制器电路。 （1）用数码管显示电梯所在楼层号，电梯初始状态为第一楼层。 （2）每楼层电梯外都有上、下楼请求开关，电梯内设有乘客到达楼层的请求开关、电梯所 处楼层、上升模式及下降模式的指示。 （3）电梯每 2 秒升降一层，到达有停站请求的楼层后，经 4 秒电梯门打开，开门指示灯亮， 开门 4 秒后，指示灯灭，关门，关门时间 3 秒，电梯继续运行。可以通过快速关门和关门中 断信号控制。 （4）能记忆电梯内外的请求信号，
4、当电梯处于上升模式时，只响应比电梯所在位置高的楼 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。 2 设计原理 2.1 设计实现原理 控制器的功能模块如图 2.1 所示，包括主控制器、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。 由于其他模块相对简单很多，所以主控制器是核心部分。 图 2.1 总体设计方案 4 2.2 电梯上下层运行流程图 图 2.2 电梯上升流程图 图 2.3 电梯下降流程图 5 2.3 电梯运行控制流程图 图 2.
5、4 电梯运行控制流程图 6 3 设计内容 3.1 基本状态设计 电梯控制器为其中的核心部件，控制其电梯的运行情况，而其控制则由按钮来决定，通 过按钮指示灯判断电梯的工作状态及显示其运行情况。 实验板上输入过大的脉冲序列， 通过 分频器将高频转换为低频，即 buttonclk，通过此时钟信号控制电梯信号灯。当按钮为高电平 时，电梯开始工作，并通过按钮信号灯决定电梯的运行。电梯所处位置显示通过译码器，再 通过数据选择器显示到数码管上。 udsig 和 doorlight 显示电梯门和电梯的状态。 stoplight61 fuplight61 fdnlight61 显示按钮指示。Reset 按钮使电
6、梯恢复到初始位置。楼层 position 变化相应的数码管也跟着变。 采用了七个状态实现了有限状态机： 首先说明一下状态。状态机设置了 7 个状态，分别是电梯停留在 l 层(stoponl)、开门 (dooropen)、关门(doorclose)、开门等待 4 秒(doorwait4)、上升(up)、下降(down)和停止(stop)。 在实体说明定义完端口之后， 在结构体 architecture 和 begin 之间需要有如下的定义语句， 来 定义状态机。 图 3.1 状态机转换图 7 3.2 模块设计 3.2.1 电梯主控制模块 图 3.2 电梯主控制模块 电梯主控制模块端口说明： buttonclk 按钮时钟信号 liftclk 电梯时钟信号 reset 复位键 f1upbutton 一楼上楼按钮 f2upbutton 二楼上楼按钮 f3upbutto
