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綜課程設(shè)計(jì)——電梯控制器設(shè)計(jì)目錄第一章設(shè)計(jì)的性質(zhì)與目的.第二章設(shè)計(jì)任務(wù)與要求第三章方案選擇與論證第四章設(shè)計(jì)原理4.14.24.34.4第五章5.15.25.35.45.55.6

原理圖流程圖結(jié)構(gòu)框圖程序描述部分時(shí)序仿真電梯上鎖電梯報(bào)警電梯超載電梯運(yùn)行模擬電梯開門延時(shí)模擬電梯緊急開門第七章調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及解決措施第八章設(shè)計(jì)總結(jié)8.18.2

設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較心得體會(huì)1

作者：吳

鑫

自動(dòng)化29號(hào)第一章

設(shè)計(jì)的性與目的合課程設(shè)計(jì)是繼EDA技及應(yīng)用》和《數(shù)字電子技術(shù)》課程之后開出的實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)目的是訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)過《數(shù)字電子技術(shù)》和《EDA技術(shù)及應(yīng)用》的基本知識(shí)，培養(yǎng)獨(dú)立設(shè)計(jì)比較復(fù)雜的數(shù)字邏輯系統(tǒng)的能力。設(shè)計(jì)工作建立在硬件和軟件兩個(gè)平臺(tái)的基礎(chǔ)上。硬件平臺(tái)是可編程邏輯器件，所選的器件可保證在一片芯片上設(shè)計(jì)出題目要求的數(shù)字電路系統(tǒng)。軟件平臺(tái)是ALTERA司的QuartusII。通過課程設(shè)計(jì)，學(xué)生要掌握使用EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）工具設(shè)計(jì)數(shù)邏輯的方法，包括設(shè)計(jì)輸入、編譯、軟件仿真、下載和硬件仿真等全過程。2

綜課程設(shè)計(jì)——電梯控制器設(shè)計(jì)第二章

設(shè)計(jì)任務(wù)要求1.設(shè)計(jì)一個(gè)4電梯全自動(dòng)控制電路。2.電梯運(yùn)行鎖用一按鈕代替（開鎖上電電平可以運(yùn)行，高電平不能運(yùn)行。3.每層電梯入口處設(shè)有上行、下行請(qǐng)求按鈕，電梯內(nèi)設(shè)有乘客到達(dá)層次的停站要求開關(guān)，高電平有效。4.有電梯所處樓層指示燈和電梯上行、下行狀態(tài)指示燈。5.電梯到達(dá)某一層時(shí)，該層指示燈亮，并一直保持到電梯到達(dá)另一層為止。電梯上行或下行時(shí)，相應(yīng)狀態(tài)指示燈亮。6.電梯接收到停站請(qǐng)求后，每層運(yùn)行2秒，到達(dá)停站層，停留2秒后門自動(dòng)打開，開門指示燈亮，開門6秒后電梯自動(dòng)關(guān)門。7.能記憶電梯內(nèi)、外的請(qǐng)求信號(hào)，并按照電梯的運(yùn)行規(guī)則依次響應(yīng)，請(qǐng)求信號(hào)保留至響應(yīng)后撤除。8.人數(shù)超載或超重用一按鈕代替，高電平有效，超載時(shí)電梯不能運(yùn)行，并有相應(yīng)指示。9.事故報(bào)警按鈕高電平有效，事故報(bào)警不能運(yùn)行，并有指示燈，信號(hào)保留至事故消除。10.增加手動(dòng)開門、關(guān)門控制，并可調(diào)整開、關(guān)門時(shí)間。3

作者：吳

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自動(dòng)化29號(hào)第三章

方案選擇論證電梯共有上升、下降、開門、關(guān)門、停止、一樓、二樓、三樓、四樓等幾個(gè)狀態(tài)，設(shè)計(jì)電梯就是要弄清楚這幾個(gè)狀態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，可以假設(shè)電梯開始時(shí)在一樓，如果二三四樓有請(qǐng)求（包括電梯要停在二樓或二樓有上升或下降請(qǐng)求或停在三樓或三樓有上升或下降請(qǐng)求或停在四樓、或四樓有下降請(qǐng)求則電梯要上升，否則就停在一樓。當(dāng)電梯在二樓時(shí)，如果三樓或四樓有請(qǐng)求（包括電梯停在三樓或三樓有上升或下降請(qǐng)求或停在四樓或四樓有下降請(qǐng)求則電梯要上升，如果一樓有請(qǐng)求（包括停在一樓或一樓有上升請(qǐng)求則電梯下降。當(dāng)電梯在三樓時(shí)，如果四樓有請(qǐng)求（包括停在四樓或四樓有下降請(qǐng)求則電梯要上升如果一樓二樓有請(qǐng)求（包括停在一樓或二樓或一樓二樓有上升請(qǐng)求或二樓有下降請(qǐng)求電梯要下降否則電梯就停在三樓當(dāng)電梯在四樓，如果一二三樓有請(qǐng)求（包括停在一二三樓或一二三樓有上升請(qǐng)求或二三樓有下降請(qǐng)求則電梯下降，否則電梯停在四樓。當(dāng)電梯上鎖時(shí)，電梯處于非工作狀態(tài)，所有指示燈全滅，當(dāng)電梯超載時(shí)，超載燈亮，等電梯遇到緊急情況時(shí)，報(bào)警燈亮。因?yàn)殡娞萆仙蛳陆凳且粋€(gè)過程，這個(gè)過程持續(xù)兩秒，電梯開關(guān)門要持續(xù)六秒，所以還必須設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器和主控制器共同組成電路的原理方案圖，這是主控制器和計(jì)數(shù)器可以不用同一個(gè)時(shí)鐘脈沖驅(qū)動(dòng)，但要處理好兩個(gè)元件的連接。當(dāng)然如果主控制器是用秒脈沖驅(qū)動(dòng)，可以把兩個(gè)模塊集成一個(gè)模塊。4

綜課程設(shè)計(jì)——電梯控制器設(shè)計(jì)第四章

設(shè)計(jì)原理4.1

原理圖clk1clockoverweigh

Led1Led2Led3t

It1It2It3It4Up1Up2Up3Down2Down3Down4open

Led4upleddownled圖4.1電控制器的原理圖4.2

流程圖5

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自動(dòng)化29號(hào)oralarmoralarmoroverweightLT2LT34.3

oralarmororalarmor圖4.2電控制器流程圖結(jié)框DIRECTUPINCLKIN

時(shí)序輸出及樓選計(jì)數(shù)器(DIR)

DOWNINST_CH

電梯服務(wù)請(qǐng)求處理器RUN_STOPDELAY

電梯次態(tài)

上升請(qǐng)求寄存(UR)

下降請(qǐng)求寄存器CLOSE

電梯升降控制器(LIFTOR)

生成器(LADD)

(DR)LAMPRUN_WAITST_OUT圖4.3電控制器結(jié)構(gòu)圖4.4

程序描6

綜課程設(shè)計(jì)——電梯控制器設(shè)計(jì)libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useuseieee.std_logic_unsigned.all;contrlisstd_logic;----lock為電梯鎖開關(guān)

為警報(bào)器開關(guān)

overweight為超重開關(guān)It1、It2、It3、別表示電梯停在一二三四樓up1表示一樓有向上請(qǐng)求表示二樓有向上請(qǐng)求up3示三樓有向上請(qǐng)求down2表示二樓有向下的請(qǐng)求----down3表示三樓有向下請(qǐng)求down4表示四樓有向下請(qǐng)求quick,delay,dengwo:in分別表示快速關(guān)門延長一段時(shí)間關(guān)門不馬上關(guān)門std_logic;----二三四樓層的指示燈alarmled,overweightled,upled,downled,dooropenled:outstd_logic);----警燈超重?zé)羯闲袪顟B(tài)燈下降狀態(tài)燈開門燈xinofcontrltype

state_typet8,wait9,upwait1,upwait2,dnwait1,dnwait2);表示初始化狀態(tài)rukou表示程序執(zhí)行狀態(tài)上行狀態(tài)down下降狀態(tài)開門狀態(tài)stop停止運(yùn)行狀態(tài)------后面幾個(gè)狀態(tài)用來延時(shí)signalsignalstopcun:std_logic_vector(3-----電梯停止樓層存儲(chǔ)器signalupcun,downcun:std_logic_vector(20);7

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自動(dòng)化29號(hào)-----上升請(qǐng)求存儲(chǔ)器降請(qǐng)求存儲(chǔ)器signaldownto-----信號(hào)用來交換數(shù)據(jù)beginvariableposition:0to4;beginifled1<='0';led2<='0';led3<='0';led4<='0';alarmled<='0';----電梯上鎖alarm='1'-----警報(bào)燈亮overweightled<='1';-----超重?zé)袅羒fup1='1'upcun(0)<='1';endif;ifup2='1'upcun(1)<='1';endif;ifup3='1'upcun(2)<='1';endif;ifdown4='1'endif;ifdown3='1'endif;ifdown2='1'endif;ifIt1='1'thenstopcun(0)<='1';if;ifIt2='1'thenstopcun(1)<='1';if;ifIt3='1'stopcun(2)<='1';endif;ifIt4='1'thenstopcun(3)<='1';if;8

綜課程設(shè)計(jì)——電梯控制器設(shè)計(jì)-----將各種請(qǐng)求存入存儲(chǔ)器-----將上升請(qǐng)求存儲(chǔ)器擴(kuò)展成四位&'0';-----將下降請(qǐng)求擴(kuò)展成四位dd2orstateisifdd3="0000"state<=start;position=0led1<='1';position:=position+1;state<=rukou;if;-----電梯開始運(yùn)行，一樓燈亮，如沒有請(qǐng)求，電梯狀態(tài)不變ifposition=1thenifupcun(0)='1'thenstate<=dooropen;if;-----梯在一樓，如果當(dāng)前層有請(qǐng)求，進(jìn)入開門狀態(tài)，同時(shí)清除請(qǐng)求，否則電梯上升position=2thenifdowncun(0)='1'then;upcun(1)<='0';downcun(0)<='0';state<=dooropen;dd3>"0011"state<=up;dd3<"0010"state<=down;if;-----梯在二樓，如果當(dāng)前層有請(qǐng)求，進(jìn)入開門狀態(tài)，同時(shí)將請(qǐng)求清除，如果三四樓有請(qǐng)求，電梯上升，否則下降9

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自動(dòng)化07129號(hào)elsifposition=3thenifstopcun(2)='1'upcun(2)='1'ordowncun(1)='1'state<=dooropen;

then;downcun(1)<='0';elsifdd3>"0111"thenstate<=up;elsifdd3<"0100"thenstate<=down;endif;在三樓，如果當(dāng)前層有請(qǐng)求，進(jìn)入開門狀態(tài)，同時(shí)將請(qǐng)求清除，如果四樓有請(qǐng)求，電梯上升，否則下降thenstopcun(3)<='0';downcun(2)<='0';state<=dooropen;elsestate<=down;endif;endif;在四樓，如果當(dāng)前層有請(qǐng)求，進(jìn)入開門狀態(tài)，同時(shí)將請(qǐng)求清除，否則下降whenup=>upled<='1';state<=upwait1;狀態(tài)，上行狀態(tài)燈亮whenupwait1=>state<=upwait2;持續(xù)兩秒whenupwait2=>upled<='0';position:=position+1;新的樓層，上行指示燈滅ifthenled1<='1';led2<='0';led3<='0';led4<='0';指示燈亮elsifposition=2thenled2<='1';led1<='0';led3<='0';led4<='0';指示燈亮elsifposition=3thenled3<='1';led2<='0';led1<='0';led4<='0';指示燈亮10

綜課程設(shè)計(jì)——電梯控制器設(shè)計(jì)position=4led4<='1';led1<='0';led2<='0';led3<='0';-----四樓指示燈亮led1<='0';led2<='0';led3<='0';led4<='0';if;ifposition=2dd3>"0011"upcun(1)='0'downcun(0)='0'then-----如果在二樓且當(dāng)前層沒有請(qǐng)求電梯繼續(xù)上升position=3dd3>"0111"downcun(1)='0'then-----如果在三樓且當(dāng)前層沒有請(qǐng)求電梯繼續(xù)上升position=4ifdowncun(2)='1'downcun(2)<='0';endif;ifthenstopcun(3)<='0';endif;position=3ifdowncun(1)='1'thendowncun(1)<='0';endif;ifupcun(2)='1'thenupcun(2)<='0';endif;ifthenstopcun(2)<='0';endif;position=2ifdowncun(0)='1'thendowncun(0)<='0';endif;ifupcun(1)='1'thenupcun(1)<='0';endif;ifthenstopcun(1)<='0';if;if;if;-----電梯進(jìn)入開門狀態(tài)，且將與所樓層相關(guān)的請(qǐng)求清除-----下降狀態(tài)，下降指示燈亮-----運(yùn)行持續(xù)兩秒11

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自動(dòng)化29號(hào)-----到達(dá)新的樓層，下降指示燈滅ifposition=1led1<='1';led2<='0';led3<='0';led4<='0';position=2led2<='1';led1<='0';led3<='0';led4<='0';position=3led3<='1';led2<='0';led1<='0';led4<='0';position=4led4<='1';led2<='0';led3<='0';led1<='0';led1<='0';led2<='0';led3<='0';led4<='0';if;ifposition=3dd3<"0100"upcun(2)='0'downcun(1)='0'state<=down;-----電梯在三樓且當(dāng)前層沒有請(qǐng)求電梯繼續(xù)下降position=2upcun(1)='0'downcun(0)='0'state<=down;-----電梯在二樓且當(dāng)前層沒有請(qǐng)求電梯繼續(xù)下降position=1ifthenupcun(0)<='0';endif;ifthenstopcun(0)<='0';endif;position=2ifupcun(1)='1'upcun(1)<='0';endif;ifdowncun(0)='1'thendowncun(0)<='0';if;ifthenstopcun(1)<='0';endif;position=3ifupcun(2)='1'thenif;ifdowncun(1)='1'thenendif;ifthenstopcun(2)<='0';endif;12

綜課程設(shè)計(jì)——電梯控制器設(shè)計(jì)if;if;-----電梯進(jìn)入開門狀態(tài)且將與所在層相關(guān)的請(qǐng)求清除=>state<=wait1;wait1=>dooropenled<='1';state<=wait2;-----電梯到達(dá)樓層后，停兩秒再開wait2=>ifstate<=wait7;-----快速關(guān)門，電梯開門后過三秒門delay='1'state<=wait3;-----延時(shí)關(guān)門，電梯開門后過九秒關(guān)門state<=wait5;-----正常情況下電梯開門后過六秒門if;-----延時(shí)過程wait9=>dooropenled<='0';ifthenstate<=wait6;-----不馬上關(guān)門，門合上后再次打dd3>"0000"state<=rukou;-----請(qǐng)求沒有執(zhí)行完畢，繼續(xù)執(zhí)行序13

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自動(dòng)化29號(hào)-----請(qǐng)求執(zhí)行完畢，電梯停止運(yùn)行if;stop=>ifthenstopcun(0)<='1';-----如果電梯不是停在一樓，將電返回到一樓led1<='0';led2<='0';led3<='0';led4<='0';alarmled<='0';position:=0;-----電梯停止運(yùn)行，進(jìn)入上鎖狀態(tài)if;if;p1;xin;14

綜課程設(shè)計(jì)——電梯控制器設(shè)計(jì)第五章

部分時(shí)序真圖5.1

電梯上5.2

電梯上鎖，有請(qǐng)求也不執(zhí)行；電梯報(bào)當(dāng)有緊急情況時(shí)，報(bào)警燈亮，有請(qǐng)求不會(huì)執(zhí)行；5.3

電梯超15

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自動(dòng)化29號(hào)當(dāng)電梯超載時(shí)，超載警報(bào)燈亮，有請(qǐng)求不執(zhí)行5.4

電梯運(yùn)模擬16

綜課程設(shè)計(jì)——電梯控制器設(shè)計(jì)這個(gè)圖模擬的是多個(gè)請(qǐng)求時(shí)，電梯的運(yùn)行情況。先是一樓有向上請(qǐng)求想到二樓去同時(shí)二樓有向上請(qǐng)求到四樓去，接著四樓有下降請(qǐng)求回到一樓，電梯運(yùn)行情況是：電梯在一樓（一樓指示燈led1）時(shí)開門持續(xù)6秒（波形上可以看到開門燈亮關(guān)門后，電梯向上運(yùn)行（上行指示燈亮2秒二樓后（二樓指示燈亮梯開門（同樣開門燈持續(xù)亮六秒著電梯繼續(xù)上升，上行指示燈亮2秒，到三樓，三樓指示led3，電梯繼續(xù)向上運(yùn)行，上行指示燈亮2，到達(dá)四樓時(shí)四樓指示燈亮，同時(shí)電梯門打開（開門燈亮6秒關(guān)門后，電梯向下運(yùn)行（下降指示燈秒達(dá)三樓時(shí)三樓指示燈亮，電梯繼續(xù)向下運(yùn)行（下降指示燈秒樓時(shí)二樓指示燈亮電梯繼續(xù)向下運(yùn)行（下降指示燈亮兩秒到達(dá)一樓時(shí)，電梯門打開（開門燈亮門后沒有其它請(qǐng)求，電梯停止運(yùn)行。四樓有個(gè)向下的請(qǐng)求要到三樓去，二樓有個(gè)向下的請(qǐng)求要到一樓，電梯運(yùn)17

作者：吳

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自動(dòng)化29號(hào)行情況為：電梯開始時(shí)在一樓，一樓指示燈亮，電梯向上運(yùn)行（上升指示燈亮2秒達(dá)二樓，二樓指示燈亮，電梯繼續(xù)向上運(yùn)行（上升指示燈亮秒到達(dá)三樓，三樓指示燈亮，電梯仍向上運(yùn)行（上升指示燈亮秒達(dá)四樓，四樓指示燈亮，電梯門打開（開門燈6電梯關(guān)門后，電梯向下運(yùn)行（下降指示燈亮2秒三（三樓指示燈亮開（開門指示燈亮秒電梯繼續(xù)下（下降指示燈亮秒二（二樓指示燈亮梯開（開門指示燈亮6秒梯繼續(xù)下降（下降指示燈亮2秒達(dá)一樓，電梯門打開，電梯運(yùn)行結(jié)束。5.5

電梯開延時(shí)模擬電梯受到一個(gè)不馬上關(guān)門信號(hào)’1梯關(guān)上的門重新打開，并18

綜課程設(shè)計(jì)——電梯控制器設(shè)計(jì)延長一段時(shí)間門。5.6

電梯緊開門19

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自動(dòng)化29號(hào)在這幅波形圖上，當(dāng)?shù)诙伍_門時(shí)有一個(gè)快速關(guān)門信號(hào)quick=’）開門燈亮了四就滅了電梯關(guān)了三次開門時(shí)收到個(gè)延時(shí)信（1門燈亮了秒才滅。注釋：由于有的信號(hào)名字太長無法全部顯示出來特意標(biāo)（每幅圖都一樣的名稱依次為：alarmdooropenleddown2It1It2It3It4led3lockoverweightup3upled第七章

調(diào)試過程出現(xiàn)的問題解決措施ErrorVHDLatvhd（neartext“if“endoranidentifier”isakeyworda這通常是警告你你寫的程序在11行附近的if后面沒有if與之呼應(yīng)。由于程序中用到判斷條件的語句非常多，所以這個(gè)錯(cuò)誤會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)。Error:VHDLhaha.vhd(16):ofidentifier"haha"doesnotagreewithusagevoid這是在警告你程序16行定義的haha的類型與其使用形不對(duì)應(yīng)，很可能是haha為變量，卻被當(dāng)作信號(hào)來賦值或者是為信號(hào)，卻被當(dāng)作變量使。Error:VHDLatcontrl.vhd(4)text這表明程序第四行有錯(cuò)誤，很可能知識(shí)用中文打了幾個(gè)標(biāo)點(diǎn)符號(hào)而已，這個(gè)要注意了千萬不要忽略了這個(gè)小錯(cuò)誤很可能你就是找不出來在那干著急。Error:VHDLatvariable“position”isusedbutnot這個(gè)錯(cuò)誤是因?yàn)槟闶褂昧俗兞縱ariable但是卻在之前沒有先進(jìn)行定義，當(dāng)然也可能是你定義了，但在使用時(shí)由于筆下誤而打錯(cuò)了。還有一個(gè)值得注意的問題是在組合邏輯中不能使用if條語句，而應(yīng)該用20

綜課程設(shè)計(jì)——電梯控制器設(shè)計(jì)語句來代替。還有問題就是在使用邏輯變量時(shí)，和1一定要加上單引號(hào)，但對(duì)于整型變量卻不用加單引號(hào)。錯(cuò)誤一般提示都比較明顯，很容易就可以改正過來，比較難改的是警告因?yàn)殄e(cuò)誤一般都是語法造成的只要學(xué)會(huì)了VHDL語言掌握其使用方法就很容易改正錯(cuò)誤，但警告不同，警告一般都是思維邏輯錯(cuò)誤造成的，當(dāng)然一般的警告不必管，但如果警告過多如超過條以上你就得小心了你需要把思路重新整理一下，看看有沒有明顯的邏輯錯(cuò)誤，如果沒有，在看看是哪個(gè)地方出毛病了，當(dāng)把警告消除到10個(gè)以內(nèi)基本就可以運(yùn)行程序出現(xiàn)結(jié)果了。第八章

設(shè)計(jì)總結(jié)8.1

設(shè)計(jì)方分析比較我設(shè)計(jì)的方案比較精簡，因?yàn)槲野央娞菰谒膫€(gè)樓層的請(qǐng)求做了一個(gè)綜合，因?yàn)殡娞菰诿總€(gè)樓層都會(huì)收到來自各個(gè)樓層的不同請(qǐng)求（如是停還是上升或下降在程序中將所有請(qǐng)求綜合起來不用考慮當(dāng)前電梯的狀態(tài)是上