湖南大學(xué)　電氣與信息工程學(xué)院　程　俊，黎福海，代　揚(yáng)

        摘　要：介紹了基于VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)的電梯控制器，并進(jìn)行了電路綜合和仿真。該控制器遵循方向優(yōu)先的原則，提供16個(gè)樓層多用戶的載客服務(wù)并指示電梯的運(yùn)行情況。

        關(guān)鍵詞：VHDL；控制器；EDA；電梯

        現(xiàn)代硬件設(shè)計(jì)運(yùn)用EDA（Electronic DesignAutomation）技術(shù)采用并行工程和“自頂向下”的設(shè)計(jì)方法，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)入手，在頂層進(jìn)行層次劃分和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在功能模塊一級(jí)進(jìn)行仿真、糾錯(cuò)，并用VHDL，VerilogHDL等硬件描述語(yǔ)言對(duì)高層次的系統(tǒng)行為進(jìn)行描述，在系統(tǒng)一級(jí)進(jìn)行驗(yàn)證，最后用邏輯綜合優(yōu)化工具生成門(mén)級(jí)邏輯電路的網(wǎng)表，其對(duì)應(yīng)的物理實(shí)現(xiàn)可以是印刷電路板或?qū)Ｓ眉呻娐贰?/P>

        VHDL（Very High Speed Integrated CircuitHardware Description Language）即超高速集成電路硬件描述語(yǔ)言，主要用于描述數(shù)字系統(tǒng)的行為、結(jié)構(gòu)、功能和接口。本文采用VHDL語(yǔ)言來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)用電梯控制器，其代碼具有良好的可讀性和易理解性，源程序經(jīng)Xilinx公司的Foundation軟件仿真，目標(biāo)器件選用FPGA器件。

        1　電梯控制器的功能

        本電梯控制器分為主控制器和分控制器。主控制器是電梯內(nèi)部的控制器，每個(gè)樓層有一個(gè)分控制器。主控制器的功能：

        1）完成16個(gè)樓層多用戶的載客服務(wù)控制。

        2）電梯運(yùn)行時(shí)顯示電梯的運(yùn)行方向和所在的樓層。

        3）當(dāng)電梯到達(dá)選擇的樓層時(shí)，電梯自動(dòng)開(kāi)門(mén)。

        4）具有提前關(guān)電梯門(mén)和延時(shí)關(guān)電梯門(mén)的功能。

        5）響應(yīng)分控制器的有效請(qǐng)求，如果到達(dá)有請(qǐng)求的樓層，電梯自動(dòng)開(kāi)門(mén)。

         分控制器的功能：

        1）顯示電梯的運(yùn)行狀態(tài)和所在的樓層。

        2）顯示乘客的上升和下降請(qǐng)求。

         分控制器的有效請(qǐng)求原則：

        1）電梯處于等待狀態(tài)時(shí)，上升和下降請(qǐng)求都響應(yīng)。

        2）電梯處于上升狀態(tài)時(shí)，有上升請(qǐng)求的分控制器所在樓層數(shù)大于電梯所在的樓層數(shù)。

        3）電梯處于下降狀態(tài)時(shí)，有下降請(qǐng)求的分控制器所在樓層數(shù)小于電梯所在的樓層數(shù)。

        2　控制器的設(shè)計(jì)

        控制器的功能模塊如圖1所示，包括主控制器、分控制器、樓層選擇器、狀態(tài)顯示器、譯碼器和樓層顯示器。乘客在電梯中選擇所要到達(dá)的樓層，通過(guò)主控制器的處理，電梯開(kāi)始運(yùn)行，狀態(tài)顯示器顯示電梯的運(yùn)行狀態(tài)，電梯所在的樓層數(shù)通過(guò)譯碼器譯碼從而在樓層顯示器中顯示。分控制器把有效的請(qǐng)求傳給主控的樓層數(shù)。由于分控制器相對(duì)簡(jiǎn)單很多，所以主控制器是核心部分。

        主控制器系統(tǒng)由VHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，其輸入輸出端口定義如下：

  　
        結(jié)構(gòu)體分為3個(gè)進(jìn)程，分別完成寄存器的置位復(fù)位、電梯運(yùn)行狀態(tài)判斷、時(shí)序電路及電梯運(yùn)行樓層變化和響應(yīng)提前延時(shí)請(qǐng)求。程序中定義了以下幾個(gè)信號(hào)：urr（16 b上升寄存器），drr（16 b的下降寄存器），ur（上升寄存器各位相或），dr（下降寄存器各位相或），let（判斷狀態(tài)的使能信號(hào)），輸出端口qout，lamp的內(nèi)部信號(hào)lift，ladd，時(shí)序內(nèi)部信號(hào)time。

        樓層請(qǐng)求寄存器的復(fù)位和置位　如果乘客進(jìn)入電梯后所選的樓層大于所在的樓層，而且電梯處于上升或者是ladd為“01”的等待狀態(tài)，