畢業論文-基于eda技術的電梯控制器實現與仿真—六層電梯控制器的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 在樓層時的操作情況作出了描述，例如：開門、關門延時、超載報警、故障報警以及電梯內的請求信號處理，具體說明給出如下： process(clk) begin if clk39。event and clk=39。139。 then if clr=39。139。 then q1=0。q2=0。wahaha=39。039。清除故障報警 elsif full=39。139。 then alarm=39。139。 q1=0。超載報警 if q1=3 then door=10。 else door=00。 end if。 elsif q=1 then q=0。alarm=39。039。 if q2=3 then wahaha=39。139。 故障報警 else if opendoor=39。139。 then door=10。q1=0。q2=0。up=39。039。down=39。039。開門操作 elsif en_up=39。139。 then 上升預操作 if deng=39。139。 then door=10。q1=0。q2=q2+1。關門中斷 elsif quick=39。139。 then q1=3。提前關門 elsif q1=6 then door=00。updown=39。139。up=39。139。 關門完畢，電梯進入上升狀態 elsif q1=3 then door=01。q1=q1+1。 電梯進入關門狀態 else q1=q1+1。door=00。 電梯進入等待狀態 end if。 elsif en_dw=39。139。 then 下降預操作 if deng=39。139。 then door=10。q1=0。q2=q2+1。 elsif quick=39。139。 then q1=3。 elsif q1=6 then door=00。updown=39。039。down=39。139。 elsif q1=3 then door=01。q1=q1+1。 else q1=q1+1。door=00。 end if。 end if。 。 else q=1。alarm=39。039。 清除超載報警 if d1=39。139。 then d11=d1。 對電梯內人請求信號進行檢測和寄存 elsif d2=39。139。 then d22=d2。 elsif d3=39。139。 then d33=d3。 elsif d4=39。139。 then d44=d4。 elsif d5=39。139。 then d55=d5。 elsif d6=39。139。 then d66=d6。 end if。 if c_u1=39。139。 then c_u11=c_u1。 對電梯外人上升請求信號進行檢測和寄存 elsif c_u2=39。139。 then c_u22=c_u2。 elsif c_u3=39。139。 then c_u33=c_u3。 elsif c_u4=39。139。 then c_u44=c_u4。 elsif c_u5=39。139。 then c_u55=c_u5。 end if。 if c_d2=39。139。 then c_d22=c_d2。 對電梯外人下降請求信號進行檢測和寄存 elsif c_d3=39。139。 then c_d33=c_d3。 elsif c_d4=39。139。 then c_d44=c_d4。 elsif c_d5=39。139。 then c_d55=c_d5。 elsif c_d6=39。139。 then c_d66=c_d6。 end if。 dd=d66amp。d55amp。d44amp。d33amp。d22amp。d11。 電梯內人請求信號并置 cc_u=39。039。amp。c_u55amp。c_u44amp。c_u33amp。c_u22amp。c_u11。 電梯外人上升請求信號并置 cc_d=c_d66amp。c_d55amp。c_d44amp。c_d33amp。c_d22amp。39。039。 電梯外人下降請求信號并置 dd_cc=dd or cc_u or cc_d。 電梯內、外人請求信號進行綜合 end if。 ud=updown。 電梯運動狀態顯示 led_d=dd。 電梯內人請求信號顯示 led_c_u=cc_u。 電梯外人上升請求信號顯示 led_c_d=cc_d。 電梯外人下降請求信號顯示 end if。 程序調試 （ 1）建立好工作目錄，以便設計工程項目的存儲，打開 QuartusII 軟件，其初始界面如圖 8 所示。 （ 2）在工具欄中選擇“新建”按鈕。選擇“ VHDL File”，如圖 9 所示。 （ 3） 在文本輸入界面內進行程序輸入，如圖 10所示。 （ 4） 輸入完畢后，需要對程序進行保存。注意文件名和實體定義名必須保持一致，即 dianti，文件后綴名為 vhd。 （ 5） 保存以后，對程序進行編譯。在編譯前，需要把文件設置為頂層文件或工程文件 Project。選擇菜單“ Project”中的“ Set as TopLevel Entity”。 （ 6） 在“ QuartusII”里選擇“ Processing”下拉菜單中的“ Start Compilation”， 此時， QuartusII 軟件會對程序進行糾錯等處理。當程序被確認無誤后會出現如下界面，如圖 11所示。 編譯完成，程序調試結束。 四 程序仿真 建立波形輸入 （ 1）編譯完成后，新建波形編輯器進行設計仿真。選擇菜單“ File” 中的“ New”項，在 New 窗口中選擇“ Vector Waveform File”，單擊 OK 按鈕，即出現空白的波形編譯器（圖 12）。 （ 2）設置仿真時間區域，在“ Edit”菜單中選擇“ End Time”項，在彈出窗口中設置，設置完后對文件進行保存。同樣使用文件名 dianti，后綴名則改為 vwf。 （ 3）將工程 dianti 的端口信號名選入波形編輯器中。方法是在編輯器左邊 Name下的空白處右擊選擇“ Insert Node Or Bus”項，彈出對話框如圖 13 所示，在Node Filter 框中選“ Pins： all”，單擊 List 按鈕，下方的 Nodes Found 窗口中出現設計工程的所 有端口引腳名。 （ 5）創立輸入波形。從圖 13 左邊框中往右邊框加入需要的信號節點，就可對輸入信號逐一賦值，便可對程序進行仿真，觀察輸出信號，得出結論。如對時鐘信賦于周期如下圖 14 所示。設置好的輸入波形如圖 15 所示。 電梯功能的實現與仿真 仿真步驟 （ 1）仿真器參數設置。選擇菜單“ Assignment”中的“ Settings”，在“ Settings”窗口下選擇“ Category”下的“ Simulator”，右側設置如下圖 16 所示。 （ 2）啟動仿真器。現在所有設置進行完畢，在菜單 Processing 項下選擇 Start Simulation，直到出現 Simulation was successful，仿真結束。仿真結果如下圖 17 和圖 18。 電梯功能實現與仿真結果分析 以下將以“電梯停在一樓時，接受到請求信號 c_d c_d c_u4 和 d6”為例，分析操作這些請求信號完成的過程，并在電梯運行到四樓時對超載報警、提前關門、延時關門、故障報警進行仿真分析。 圖 17 電梯控制程序仿真圖 圖 18電梯控制程序仿真局部放大圖 1 從上面兩個仿真圖可以看出： 1. 電梯停在一樓時 ，接受到請求信號 c_d c_d c_u4 和 d6，并把請求信號寫入相應的寄存器。 led 顯示電梯所在樓層； led_d、 ledc_u 和 led_c_d 顯示用戶的請求。 2. 電梯經過準備上升狀態后，進入上升狀態，到達 2 樓， 3 樓時，不停繼續前進。 3. 電梯上升到 4樓時，響應請求（ c_u4），開門載客；進入預備上升狀態。 圖 19 電梯控制程序仿真局部放大圖 2 從上圖可以看出： 1. 電梯上升到 6樓時，響應請求（ d_6） ,開門卸客；進入預備下降狀態。 2. 電梯下降經過 5 樓， 4 樓都不停，到達 3 樓開門卸客，電梯 進入預備下降狀態。 圖 20 電梯控制程序仿真局部放大圖 3 從上圖可以看出： 1. 電梯到達 3 樓時，響應請求（ c_d3），開門載客；進入預備下降狀態。 2. 電梯在預備下降狀態下，電梯應超載（ full=39。139。），發出超載警報 alarm；超載信號消失（ full=39。039。），電梯重新進入預備下降狀態。 4. 電梯接受到提前關門信號 quick，電梯跳過關門等待時間。仿真圖中 q1 從 1跳到 3；進入關門狀態。 5. 電梯接受到 deng、 c_d3 和 d3 電梯重新進入預備下降狀態，并且 c_d3 和 d3信號都可以對 q2（ q23 時）進行清零處理。 6. 當連續的關門中斷的次數超過 3 次時，不認為是出自乘客的需要，而認為是故障，并報警，等技術員處理完故障時，用 clr 信號才可以清除報警。 圖 21 電梯控制程序仿真局部放大圖 4 從上圖可以看出： 1. 電梯排除故障后繼續運行。 2. 電梯執行完所有請求時電梯將停在 1樓待機。 五 設計總結 電梯控制器系統設計已經全部完成，基本實現了預期效果，實現了電梯按預定運行規則上升、下降、載客等功能，并設計了提前關門功能，使電梯運行更便捷，設計了關門延時功能、超載報警功能、故障報警功能，使電梯運行更 加安全更加可靠。 在本設計中，因為考慮了擴展性，所以在信號定義的時候就使用了二進制的向量，而不是整數。在設計方法上也做了特殊的設計，所以使得擴展性較好。如果要實現 n 層電梯的控制，首先在