用VHDL语言设计电梯控制器

石家庄经济学院 数字逻辑课程设计报告 题    目      电梯控制器的设计        姓    名      meng    hao        学    号                          班    号     3 班                    指导老师                        成    绩                           2011年6月 目      录 1.  课程设计目的    2. 设计任务 3. 开发工具选择    3.  设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载     4． 模块描述    5.  VHDL实现    6.  调试仿真    7.  课程设计回顾总结      参 考 文 献     1.  课程设计目的 1) 使学生更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小型数字系统的方法，独立完成调试过程，增强学生理论联系实际的能力，提高学生电路设计和分析的能力。 2) 通过实践教学引导学生在理论指导下有所创新，为后继专业课的学习和日后工程实践奠定基础。 2、设计要求 1) 综合应用课程中学到的理论知识，独立完成一个设计任务。 2) 根据所要完成的设计任务，采用硬件描述语言 VHDL进行描述，依靠计算机，借助EDA开发工具，实现系统功能。 3) 整理设计报告及相关的文档（包括总体设计思想，设计说明，程序源代码，仿真结果图、设计总结等）。 3 . 设计任务 任务和要求：可使用拨键开关输入欲到达的楼层。要求有数码管显示当前楼层，目标楼层，并且可以输入三个目标楼层，按输入的顺序达到，达到时有开门指示灯。在电梯移动时，有相应的指示灯显示其方向。 注意：电梯经过一个楼层和在楼层停留应各自设定一个固定时间。 4．开发工具选择 quarters  Ⅱ 5.1 5.设计方案 实验要求设计一个3层的电梯的梯控制器，采用状态机来实现，这样思路清晰，便于理解。可以分为10个状态，为“一楼”、“等待状态1”、 “等待状态2”、“等待状态3”、 “等待状态4”、 “开门”、“关门”、“上升”、“下降”、“停止”。各状态之间按需要转换。由状态机进程和信号指示灯进程一起控制。 输入由电梯外部的请求，电梯内部的请求，时钟信号组成。输出由指示灯和电梯位置组成。 6.模块描述 分为4各部分 人员输入模块为按键模块 电梯控制模块为电梯条件判断状态模块 信号灯指示模块为指示灯显示模块 电梯终端模块为电梯服务模块 7. VHDL实现 代码分为实体，结构体两大块； 结构体中又分为电梯进程和指示灯进程； 电梯进程为10个状态机之间转换的代码； 指示灯进程为内外部请求指示灯的代码。 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_arith.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity sandianti is port(anclk:in std_logic;    --按键时钟信号                        ticlk:in std_logic;    --电梯时钟信号 reset:in std_logic;    --复位 fiup:in std_logic;    --1楼外部上升请求 seup:in std_logic;    --2楼外部上升请求 sedn:in std_logic;    --2楼外部下降请求 thdn:in std_logic;    --3楼外部下降请求 uplight:buffer std_logic_vector(3 downto 1);---上升请求指示灯 dnlight:buffer std_logic_vector(3 downto 1);---下降请求指示灯 yilou,erlou,sanlou:in std_logic;----停站请求 splight:buffer std_logic_vector(3 downto 1);--停站请求指示灯 weizhi:buffer integer range 1 to 3;---位置指示 door:out std_logic; ---门状态指示 updown:buffer std_logic);--上升下降状态指示 end sandianti; architecture menghao of sandianti is type lift_state is          ----状态机 (lift1,dooropen,doorclose,wait1,wait2,wait3,wait4,up,down,stop); signal meng:lift_state; signal clearup:std_logic;  ----清除上升状态 signal cleardn:std_logic;  ----清除下降状态 begin ctrlift:process(reset,ticlk)------电梯控制进程 variable hao:integer range 3 downto 1;----显示楼层 同weizh作用一样，但显示方便 begin if reset='1' then meng<=lift1; clearup<='0'; cleardn<='0'; else if ticlk'event and ticlk='1' then case meng is when lift1=> door<='1'; weizhi<=1;hao:=1; meng<=wait1; when wait1=> meng<=wait2; when wait2=> clearup<='0'; cleardn<='0'; meng<=wait3; when wait3=> meng<=wait4; when wait4=> meng<=doorclose; when doorclose=> door<='0'; if updown='0' then if weizhi=3 then if splight="000" and uplight="000" and dnlight="000" then updown<='1'; meng<=doorclose; else updown<='1';meng<=down; end if; elsif weizhi=2 then if splight="000" and uplight="000" and dnlight="000" then updown<='0'; meng<=doorclose; elsif splight(3)='1' or (splight(3)='0' and dnlight(3)='1') then updown<='0'; meng<=up; else updown<='1';meng<=down; end if; elsif weizhi=1 then if splight="000" and uplight="000" and dnlight="000" then updown<='0'; meng<=doorclose; else updown<='0';meng<=up; end if; end if; elsif updown='1' then if weizhi=1 then if splight="000" and uplight="000" and dnlight="000" then updown<='0'; meng<=doorclose; else updown<='0'; meng<=up; end if; elsif weizhi=2 then if splight="000" and uplight="000" and dnlight="000" then updown<='1'; meng<=doorclose; elsif splight(1)='1' or (splight(1)='0' and uplight(1)='1') then updown<='1'; meng<=down; else updown<='0';meng<=up; end if; elsif weizhi=3 then if splight="000" and uplight="000" and dnlight="000" then updown<='1'; meng<=doorclose; else updown<='1';meng<=down; end if; end if; end if; when up=> weizhi<=weizhi+1; hao:=hao+1; if hao<3 and (splight(hao)='1' or uplight(hao)='1') then meng<=stop; elsif hao=3 and (splight(hao)='1' or dnlight (hao)='1') then meng<=stop; else meng<=doorclose; end if; when down=> weizhi<=weizhi-1; hao:=hao-1; if hao>1 and (splight(hao)='1' or dnlight(hao)='1') then meng<=stop; elsif hao=1 and (splight(hao)='1' or uplight(hao)='1') then meng<=stop; else meng<=doorclose; end if; when stop=> meng<=dooropen; when dooropen=> door<='1'; if updown='0' then if weizhi<=2 and (splight(weizhi)='1' or uplight(weizhi)='1') then clearup<='1'; else clearup<='1'; cleardn<='1'; end if; elsif updown='1' then if weizhi>=2 and (splight(weizhi)='1' or dnlight(weizhi)='1') then cleardn<='1'; else clearup<='1';cleardn<='1'; end if; end if; meng<=wait1; end case; end if; end if; end process ctrlift; ctrlight:process(reset,anclk)  -----指示灯进程 begin if reset='1' then splight<="000";uplight<="000";dnlight<="000"; else if anclk'event and anclk='1' then if clearup='1' then splight(weizhi)<='0';uplight(weizhi)<='0'; else if fiup='1' then uplight(1)<='1'; elsif seup='1' then uplight(2)<='1'; end if; end if; if cleardn='1' then splight(weizhi)<='0';dnlight(weizhi)<='0'; else if sedn='1' then dnlight(2)<='1'; elsif thdn='1' then dnlight(3)<='1'; end if; end if; if yilou='1' then splight(1)<='1'; elsif erlou='1' then splight(2)<='1'; elsif sanlou='1' then splight(3)<='1'; end if; end if; end if; end process ctrlight; end architecture menghao; 8. 调试仿真 1.电梯在2楼外部有上升请求，电梯从1楼升到2楼，开门，在电梯内部有3楼停站，电梯到达3楼，之后内外没有请求，电梯停在3楼。 2. 电梯在3楼外部有下降请求，电梯从1楼升到3楼，开门，在电梯内部有1楼停站，电梯到达1楼，之后内外没有请求，电梯停在1楼。 3．电梯在2楼外部有上升请求，电梯从1楼升到2楼，开门，在电梯内部有3楼停站，电梯到达3楼，开门，之后电梯在2楼外部有下降请求，电梯从3楼下到2楼，开门，在电梯内部有1楼停站，电梯到达1楼，开门，之后内外没有请求，电梯停在1楼。 4.电梯在1楼外部有上升请求，进入电梯，内部有3楼停站请求，在电梯上升过程中，在2楼外部有下降请求，不理会，电梯到达3楼，之后相应2楼外部下降请求，在2楼停止开门，之后内部有1楼停站请求，下降到1楼，之后内外没有请求，电梯停在1楼。 9. 课程设计回顾总结 在编程的过程中，由于考虑的情况不够全面，也出现了不少问题，例如代码出错了，所以当仿真的时候仿真波形和实际不符，经过改正之后可以了实现了。由于第一次写这种比较复杂的，情况这么多的代码，开始的初期有很大的障碍，之后经过查阅相关资料，还是实现了设计要求的功能，这个代码，功能还是有些不太全，有些缺陷，并不能和实际情况完全一样，还有很多的情况没有考虑进去，但是时间有限，只能这样了。通过这次的课程设计，把理论和实际结合了起来，让我更加理解了VHDL语言在日常生活中的应用。 参 考 文 献 《数字逻辑与数字系统》   --张兴忠等编著