1、1）、需求分析；1、問題描述與要求：用Verilig語言設(shè)計一個電梯控制器，通過實驗板對設(shè)計進行演示；要求樓層的高度大于等于，并且所設(shè)計的電梯調(diào)度算法滿足提高服務(wù)質(zhì)量、降低運行成本的原則。BACK2）、系統(tǒng)描述；1、設(shè)定電梯控制器適用的樓層為8層.2、在電梯的內(nèi)部有一個控制面板,它負責(zé)按下請求到的樓層,并且顯示當(dāng)前尚未完成的目的地請求,當(dāng)?shù)竭_該樓層以后自動撤銷本樓層的請求,即將面板燈熄滅.3、除1層和7層分別只有上/下按鈕外，每個樓層（電梯門口旁）的召喚面板都有兩個按鈕，分別指示上樓和下樓請求。當(dāng)按下后，對應(yīng)按鈕燈亮。如果電梯已經(jīng)到達該樓層，按鈕燈熄滅。4、電梯的外部面板會顯示電梯當(dāng)前所在的樓

2、層,及上行還是下行(暫停顯示剛才運行時的狀態(tài)).當(dāng)電梯在運行時,對應(yīng)的樓層燈間固定顯示一段時間進入下一樓層;在暫停時,燈一直在該樓層保持亮的狀態(tài)。5、電梯調(diào)度方案：電梯向一個方向運行時，只對本方向前方的請求進行應(yīng)答，直到本方向前方無請求時，才對反方向的請求進行應(yīng)答。當(dāng)前內(nèi)部控制面板上有的請求,只要經(jīng)過所在樓層均會立即響應(yīng).在所有內(nèi)部外部請求都已完成后，電梯轉(zhuǎn)入等待。 電梯模型：（如下附圖）第層每樓層的召喚按鈕面板，顯示信息有：當(dāng)前電梯所在位置（樓層）和電梯的運行方向（上下）控制信息：使用電梯的請求（向上或向下）第7層第層第層第層第層第層電梯電梯內(nèi)部的控制面板，顯示信息有：電梯當(dāng)前的位置和電梯當(dāng)

3、前的運行方向（上下），以及請求到達的樓層控制信息有：請求要到達的目的樓層BACK*3）、算法設(shè)計；1、電梯基本組成部分及其實現(xiàn)：(1) FLOOR:記錄電梯所處樓層的記數(shù)器用模計數(shù)器實現(xiàn)，由001111的加減記數(shù)來表示電梯所在樓層的變化(2) RB:電梯運行狀態(tài)寄存器組用一位寄存器來表示電梯當(dāng)前是運行還是暫停，再用一位寄存器表示當(dāng)前或剛才的運行方向，這樣就可以在電梯停止時也可以判斷電梯剛才的狀態(tài)，從而確定下個時刻電梯的后續(xù)方向?qū)τ贔LOOR，我們通過三個LED顯示. (3)RC:電梯目的地信息寄存器，記錄電梯還有哪些要去樓層的任務(wù)每個樓層對應(yīng)一個狀態(tài)觸發(fā)器，同時控制一個LED顯示(4)RD:

4、各個樓層召喚信息寄存器，它記錄了各樓層還有哪些向上向下的請求每個樓層對應(yīng)兩個狀態(tài)觸發(fā)器，同時控制兩個LED顯示向上向下請求(5)CALL:電梯各個樓層的召喚面板，用戶通過它發(fā)出向上向下的請求；(6)DESTINATION:電梯目的地指定命令面板，用戶通過它申請要去的樓層；(7)CONTRAL:電梯的集中控制器。2、電梯控制基本結(jié)構(gòu)圖：CONTROLRCRBFLOORRDLEDLEDCALLDESTINATIONNLEDLED3、電梯工作過程的具體描述：a)、當(dāng)電梯開始啟動的時候，將當(dāng)前所處的樓層置為第一層，電梯為暫停狀態(tài)，方向向上，然后等待控制器的調(diào)度b)、等待過程當(dāng)中（FLOOR保持在該樓層

5、），首先檢測RC和RD，判斷當(dāng)前樓層（第i層）以上的樓層是否發(fā)出召喚或者已經(jīng)有人已經(jīng)發(fā)請求，若有則向上運行；否則以同樣的方法判斷是否向下運行；若不向下運行則重復(fù)等待狀態(tài)保持原狀態(tài)循環(huán)進行操作直到檢測到有向上或向下的任務(wù)c)、若已經(jīng)判明要向上運行，則首先使RB中的運行暫停觸發(fā)器置為運行，且標志向上運行，控制LED在該樓層亮T1時間后將所在樓層加，這時新的當(dāng)前樓層（第i+1層）燈亮起，接著電梯檢索RC和RD，判斷當(dāng)前樓層是否發(fā)出向上召喚或者已經(jīng)有人已經(jīng)發(fā)出目的地為第i+1層的請求，若有則在第i+1層?？浚环駝t檢索RC和RD，判斷第i+1層以上的樓層是否發(fā)出召喚或者已經(jīng)有人已經(jīng)發(fā)出目的地為第i+1層

6、以上的請求，若有則向上運行；否則（必定是有第i+1層向下的請求）在第i+1層若不在當(dāng)前的第i+1層?？?，就使燈閃爍，繼續(xù)中開始的操作如果?？烤托薷倪\行狀態(tài)為停止，撤銷所在樓層的召喚請求和目的地任務(wù)，接受用戶的目的地請求，控制電梯在T2時間后電梯進入中的等待狀態(tài)注釋：、只要不是當(dāng)前暫停在的樓層的用戶發(fā)出的召喚命令都存入RD，以供控制器檢索和判斷、只要不是當(dāng)前暫停在的樓層的用戶發(fā)出的目的地請求都存入RC，供運行過程當(dāng)中控制器的檢索和判斷。BACK*4、電梯控制流程圖：BACK*5、系統(tǒng)控制器ASM圖：BACK*4）、硬件實現(xiàn)；為了更好地實現(xiàn)電梯的功能我們將其劃分為數(shù)據(jù)處理單元和控制單元?？刂破魍ㄟ^

7、control模塊實現(xiàn)它統(tǒng)一向其它各個模塊發(fā)出控制信號，并且接收condition和counter模塊的反饋信號，使得個子運算按照算法設(shè)計中的順序有序的進行，在S0S14的狀態(tài)之間進行合理的跳轉(zhuǎn)，從而完成電梯的各項邏輯功能。 下面分別簡述使用verilog語言實現(xiàn)的各個模塊的功能及其接口。 （1）、destination:該模塊是為了描述電梯內(nèi)的目的請求的記錄和撤銷。input: set_dest:當(dāng)按下對應(yīng)樓層的目的地請求且當(dāng)前電梯來停在cur_floor時，便可以記錄這個請求。rst:在電梯進入初始狀態(tài)時，撤銷記錄中的目的地請求。ce:在電梯進入暫停在cur_floor狀態(tài)時ce=1;控制

8、撤銷cur_floor的目的地請求，并不記錄在當(dāng)前狀態(tài)下該樓層的目的地請求。cur_Floor:當(dāng)前樓層作為判斷的條件。output:get_dest: 通過輸出LED顯示當(dāng)前未完成的目的地請求。源代碼如下：module destination(set_dest,rst,ce,cur_Floor,get_dest);input 6:0 set_dest;input 2:0 cur_Floor;input rst,ce;output 6:0 get_dest;reg 6:0 get_dest;always (rst or ce or set_dest0 or cur_Floor)beginif(

9、rst=1)get_dest0=0;else begin if(set_dest0=0) begin if(ce=0|cur_Floor!=1) get_dest0=1;電梯不在1樓，目的地為1 else get_dest0=0; 電梯在1樓 目的地不顯示 end else begin if(ce=1&cur_Floor=1) get_dest0=0; end endendalways (rst or ce or set_dest1 or cur_Floor)beginif(rst=1)初始化get_dest1=0;else if(set_dest1=0)沒有請求beginif(ce=0|cu

10、r_Floor!=2)get_dest1=1;elseget_dest1=0;endelsebeginif(ce=1&cur_Floor=2)get_dest1=0;endendalways (rst or ce or set_dest2 or cur_Floor)beginif(rst=1)get_dest2=0;else if(set_dest2=0)beginif(ce=0|cur_Floor!=3)get_dest2=1;elseget_dest2=0;endelse beginif(ce=1&cur_Floor=3)get_dest2=0;endendalways (rst or c

11、e or set_dest3 or cur_Floor)beginif(rst=1)get_dest3=0;else if(set_dest3=0)beginif(ce=0|cur_Floor!=4)get_dest3=1;elseget_dest3=0;endelse beginif(ce=1&cur_Floor=4)get_dest3=0;endendalways (rst or ce or set_dest4 or cur_Floor)beginif(rst=1)get_dest4=0;else if(set_dest4=0)beginif(ce=0|cur_Floor!=5)get_d

12、est4=1;elseget_dest4=0;endelse beginif(ce=1&cur_Floor=5)get_dest4=0;endendalways (rst or ce or set_dest5 or cur_Floor)beginif(rst=1)get_dest5=0;else if(set_dest5=0)beginif(ce=0|cur_Floor!=6)get_dest5=1;elseget_dest5=0;endelse beginif(ce=1&cur_Floor=6)get_dest5=0;endendalways (rst or ce or set_dest6

13、or cur_Floor)beginif(rst=1)get_dest6=0;else if(set_dest6=0)beginif(ce=0|cur_Floor!=7)get_dest6=1;elseget_dest6=0;endelse beginif(ce=1&cur_Floor=7)get_dest6=0;endendendmodule（2）、call:該模塊是為了描述電梯外的召喚的記錄和撤銷。input: set_call:當(dāng)按下對應(yīng)樓層的召喚請求且當(dāng)前電梯未停在cur_floor，便可以記錄這個召喚。rst:當(dāng)電梯進入初始狀態(tài)時，撤銷目的地面板上的請求。ce:在電梯進入暫停在cur

14、_floor的狀態(tài)時，控制撤銷cur_floor 的所在所在召喚請求，并不記錄當(dāng)前狀態(tài)下該樓層的召喚。cur_Floor:當(dāng)前樓層作為判斷的條件。output:get_call: 通過輸出LED顯示當(dāng)前未完成的目的地請求。源代碼如下：module call(set_call,rst,cur_Floor,ce,get_call);input 11:0 set_call;input 2:0 cur_Floor;input rst,ce;output 11:0 get_call;reg 11:0 get_call;always (rst or ce or set_call0 or cur_Floor

15、)beginif(rst=1)get_call0=0;else if(set_call0=0)beginif(ce=0|cur_Floor!=1)get_call0=1;elseget_call0=0;endelse beginif(ce=1&cur_Floor=1)get_call0=0;endendalways (rst or ce or set_call1 or cur_Floor)beginif(rst=1)get_call1=0;else if(set_call1=0)beginif(ce=0|cur_Floor!=2)get_call1=1;elseget_call1=0;ende

16、lse beginif(ce=1&cur_Floor=2)get_call1=0;endendalways (rst or ce or set_call2 or cur_Floor)beginif(rst=1)get_call2=0;else if(set_call2=0)beginif(ce=0|cur_Floor!=2)get_call2=1;elseget_call2=0;endelse beginif(ce=1&cur_Floor=2)get_call2=0;endendalways ( rst or ce or set_call3 or cur_Floor)beginif(rst=1

17、)get_call3=0;else if(set_call3=0)beginif(ce=0|cur_Floor!=3)get_call3=1;elseget_call3=0;endelse beginif(ce=1&cur_Floor=3)get_call3=0;endendalways ( rst or ce or set_call4 or cur_Floor)beginif(rst=1)get_call4=0;else if(set_call4=0)beginif(ce=0|cur_Floor!=3)get_call4=1;elseget_call4=0;endelse beginif(c

18、e=1&cur_Floor=3)get_call4=0;endendalways ( rst or ce or set_call5 or cur_Floor)beginif(rst=1)get_call5=0;else if(set_call5=0)beginif(ce=0|cur_Floor!=4)get_call5=1;elseget_call5=0;endelse beginif(ce=1&cur_Floor=4)get_call5=0;endendalways ( rst or ce or set_call6 or cur_Floor)beginif(rst=1)get_call6=0

19、;else if(set_call6=0)beginif(ce=0|cur_Floor!=4)get_call6=1;elseget_call6=0;endelse beginif(ce=1&cur_Floor=4)get_call6=0;endendalways ( rst or ce or set_call7 or cur_Floor)beginif(rst=1)get_call7=0;else if(set_call7=0)beginif(ce=0|cur_Floor!=5)get_call7=1;elseget_call7=0;endelse beginif(ce=1&cur_Floo

20、r=5)get_call7=0;endendalways (rst or ce or set_call8 or cur_Floor)beginif(rst=1)get_call8=0;else if(set_call8=0)beginif(ce=0|cur_Floor!=5)get_call8=1;elseget_call8=0;endelse beginif(ce=1&cur_Floor=5)get_call8=0;endendalways (rst or ce or set_call9 or cur_Floor)beginif(rst=1)get_call9=0;else if(set_c

21、all9=0)beginif(ce=0|cur_Floor!=6)get_call9=1;elseget_call9=0;endelse beginif(ce=1&cur_Floor=6)get_call9=0;endendalways (rst or ce or set_call10 or cur_Floor)beginif(rst=1)get_call10=0;else if(set_call10=0)beginif(ce=0|cur_Floor!=6)get_call10=1;elseget_call10=0;endelse beginif(ce=1&cur_Floor=6)get_ca

22、ll10=0;endendalways (rst or ce or set_call11 or cur_Floor)beginif(rst=1)get_call11=0;else if(set_call11=0)beginif(ce=0|cur_Floor!=7)get_call11=1;elseget_call11=0;endelse beginif(ce=1&cur_Floor=7)get_call11=0;endendendmodule（3）、floor:描述電梯當(dāng)前所處的樓層（從001111的七層）。input: rst:初始狀態(tài)時電梯所處的樓層歸為第一層。inc_Floor:正脈沖，

23、控制電梯在向上運行時樓層加1。red_Floor: 正脈沖，控制電梯在向下運行時樓層減1。output:cur_Floor:輸出LED顯示當(dāng)前電梯所在樓層。源代碼如下：module floor(inc_Floor,red_Floor,rst,cur_Floor);input inc_Floor,red_Floor,rst;output 2:0 cur_Floor;reg 2:0 cur_Floor;reg floor_clk;always (rst or inc_Floor or red_Floor) begin if(rst)floor_clk=0; else begin if(inc_Fl

24、oor | red_Floor)floor_clk=1; else floor_clk=0; end endalways(posedge floor_clk or posedge rst)beginif(rst=1)cur_Floor=3b001;else if(inc_Floor=1)cur_Floor=cur_Floor+1;elseif(red_Floor=1)cur_Floor=cur_Floor-1;elsecur_Floor=cur_Floor;endendmodule（4）、stop_run:描述電梯的運行狀態(tài)（停止或運行）。input:rst:初始狀態(tài)時，電梯狀態(tài)未停止。sto

25、p_r:當(dāng)其有一個正向的電平跳變時，電梯狀態(tài)由停止變?yōu)檫\行；有一個負向電平跳變時電梯由運行變?yōu)橥Ｖ?。output: out_state_run:通過輸出LED顯示當(dāng)前的電梯運行狀態(tài)。源代碼如下：module stop_run (rst,stop_r,out_state_run);/stop-0,run-1input rst,stop_r;output out_state_run;reg out_state_run;always (stop_r or rst)beginif(rst=1|stop_r=0)out_state_run=0;else out_state_run=1;endendmod

26、ule（5）、up_down:描述電梯當(dāng)前或暫停前的運行方向（向上或向下）。input:rst:初始時電梯的運行方向向上。up_d:當(dāng)其有一個正向的電平跳變時，電梯的運行方向由向上變?yōu)橄蛏?；有一個負向電平跳變時電梯的運行方向由向下變?yōu)橄蛏?。output:out_state_dir:通過輸出LED燈顯示當(dāng)前或電梯暫停前的運行方向。源代碼如下：module up_down (rst,up_d,out_state_dir);/up-0,down-1input rst,up_d;output out_state_dir;reg out_state_dir;always (rst or up_d)beg

27、inif(rst=1|up_d=0)out_state_dir=0;else out_state_dir=1;endendmodule（6）、counter:計數(shù)器，可以通過技術(shù)控制電梯的運行和暫停的狀態(tài)下保持一段時間。input:ce_count:當(dāng)其為0時計數(shù)器不計數(shù)，但將其初始計數(shù)值賦給計數(shù)器，并將0作為結(jié)果返回給計數(shù)器；當(dāng)其為1時，計數(shù)器開始減計數(shù)，每當(dāng)來一個clk下降沿時計數(shù)值減1，當(dāng)計數(shù)值減為0時將其返回給控制器。clk:電路的時鐘脈沖。output:consignal:返回給控制器的反饋信號，當(dāng)其為1時，表明計數(shù)完畢。源代碼如下：module counter(ce_count,c

28、lk,consignal);input ce_count,clk;output consignal; reg consignal; integer count;always(negedge clk) begin if(!ce_count) begin consignal=0; count1) begin consignal=0; count=count-1; end else consignal=1; end endendmodule （7）、condition:選擇各種條件，對其進行判斷并將判斷結(jié)果返回給控制器。input:sel_con:當(dāng)其為00是判斷cur_floor以上是否還有目的地

29、請求或者召喚請求；當(dāng)其為01時，判斷cur_floor以下是否還有目的地請求或者召喚請求；當(dāng)其為10時，判斷第cur_floor層是否還有目的地請求或者向上的召喚請求；當(dāng)其為11時，判斷第cur_floor層是否還有目的地請求或者向下的召喚請求。get_dest:未完成的目的地請求。get_call:未完成的召喚請求。clk：時鐘脈沖。cur_Floor：當(dāng)前樓層，作為判斷條件。output:result:是把sel_con中對應(yīng)條件判斷的結(jié)果送給控制器。源代碼如下：/judge whether there are calls or destinations above the cur_Flo

30、or/judge the condition K1,K2,K3,K4module condition(get_dest,get_call,cur_Floor,sel_condition,clk,result);input 6:0 get_dest;input 11:0 get_call;input 1:0 sel_condition;input clk;input 2:0 cur_Floor;output result;reg result;integer flag,i;always (negedge clk)begincase(sel_condition)2b00:begin/judge t

31、he condition K1case(cur_Floor)3b001:beginif(get_dest1|get_dest2|get_dest3|get_dest4|get_dest5|get_dest6|get_call1|get_call2|get_call3|get_call4|get_call5|get_call6|get_call7|get_call8|get_call9|get_call10|get_call11)result=1;elseresult=0;end3b010:beginif(get_dest2|get_dest3|get_dest4|get_dest5|get_d

32、est6|get_call3|get_call4|get_call5|get_call6|get_call7|get_call8|get_call9|get_call10|get_call11)result=1;elseresult=0;end3b011:beginif(get_dest3|get_dest4|get_dest5|get_dest6|get_call5|get_call6|get_call7|get_call8|get_call9|get_call10|get_call11)result=1;elseresult=0;end3b100:beginif(get_dest4|get

33、_dest5|get_dest6|get_call7|get_call8|get_call9|get_call10|get_call11)result=1;elseresult=0;end3b101:beginif(get_dest5|get_dest6|get_call9|get_call10|get_call11)result=1;elseresult=0;end3b110:beginif(get_dest6|get_call11)result=1;elseresult=0;enddefault:result=0;endcaseend2b01:begin/judge the conditi

34、on K2case(cur_Floor)3b111:beginif(get_dest0|get_dest1|get_dest2|get_dest3|get_dest4|get_dest5|get_call0|get_call1|get_call2|get_call3|get_call4|get_call5|get_call6|get_call7|get_call8|get_call9|get_call10)result=1;elseresult=0;end3b110:beginif(get_dest0|get_dest1|get_dest2|get_dest3|get_dest4|get_ca

35、ll0|get_call1|get_call2|get_call3|get_call4|get_call5|get_call6|get_call7|get_call8)result=1;elseresult=0;end3b101:beginif(get_dest0|get_dest1|get_dest2|get_dest3|get_call0|get_call1|get_call2|get_call3|get_call4|get_call5|get_call6)result=1;elseresult=0;end3b100:beginif(get_dest0|get_dest1|get_dest

36、2|get_call0|get_call1|get_call2|get_call3|get_call4)result=1;elseresult=0;end3b011:beginif(get_dest0|get_dest1|get_call0|get_call1|get_call2)result=1;elseresult=0;end3b010:beginif(get_dest0|get_call0)result=1;elseresult=0;enddefault:result=0;endcaseend2b10:begin/judge the condition K3if(cur_Floor=7)

37、result=1;elsebeginif(get_call2*cur_Floor-2|get_destcur_Floor-1)result=1;elseresult=0;endend2b11:begin/judge the condition K4if(cur_Floor=0)result=1;elsebeginif(get_call2*cur_Floor-3|get_destcur_Floor-1)result=1; elseresult=0;endend endcase endendmodule（8）、control:接受其它各個模塊的反饋信號并控制其它各個模塊進行協(xié)同工作。input:

38、clk: 時鐘脈沖。Reset復(fù)位端，低電平有效，將電路狀態(tài)清0。consignal:來自counter模塊的反饋信號。Result_Con:來自condition模塊的反饋信號。output:rst,sel_Con,inc_Floor,red_Floor,ce,up_d,stop_r, ce_Count為向其它模塊的輸出控制信號。源代碼如下：module control(clk,reset,result_Con,consignal,sel_Con,inc_Floor,red_Floor,ce,up_d,stop_r,rst,ce_Count);parameter S0=4b0000,S1=4

39、b0001,S2=4b0010,S3=4b0011,S4=4b0100,S5=4b0101,S6=4b0110,S7=4b0111,S8=4b1000,S9=4b1001,S10=4b1010,S11=4b1011,S12=4b1100,S13=4b1101,S14=4b1110,HLT=4b1111;input clk,reset,result_Con,consignal;output 1:0 sel_Con;output inc_Floor,red_Floor,ce,up_d,stop_r,rst,ce_Count;reg 1:0 sel_Con;reg inc_Floor,red_Flo

40、or,ce,up_d,stop_r,rst,ce_Count;reg3:0 state;always (posedge clk or negedge reset)beginif(!reset)state=S0;else begincase(state)S0:state=S1;S1:if(result_Con)state=S3;elsestate=S2;S2:if(result_Con)state=S9;elsestate=S1;S3:state=S4;S4:if(consignal)beginstate=S5;end elsestate=S4;S5:state=S6;S6:if(result_

41、Con)state=S8;elsestate=S7;S7:if(result_Con)state=S4;elsestate=S8;S8:if(consignal)beginstate=S1;end else state=S8;S9:state=S10;S10:if(consignal)beginstate=S11;end elsestate=S10;S11:state=S12;S12:if(result_Con)state=S14;elsestate=S13;S13:if(result_Con)state=S10;elsestate=S14;S14:if(consignal)beginstat

42、e=S2;end else state=S14;default:state=HLT;endcaseendendalways (state)begincase(state)S0:beginrst=1;endS1:begince=1;rst=0;ce_Count=0;sel_Con=2b00;endS2:begin ce=1;ce_Count=0;sel_Con=2b01;endS3:beginup_d=0;stop_r=1;ce=0;endS4:begince_Count=1;endS5:begince_Count=0;inc_Floor=1;endS6:begininc_Floor=0;sel

43、_Con=2b10;endS7:beginsel_Con=2b00;endS8:begince=1;stop_r=0;ce_Count=1;endS9:beginup_d=1;stop_r=1;ce=0;endS10:begince_Count=1;endS11:begince_Count=0;red_Floor=1;endS12:beginred_Floor=0;sel_Con=2b11;endS13: beginsel_Con=2b01;endS14:begince=1;stop_r=0;ce_Count=1;enddefault:state=HLT;endcaseendendmodule

44、BACK*5）、測試方案；首先在電梯開始加電時不加請求，觀察電梯是否狀態(tài)穩(wěn)定的停在樓在電梯內(nèi)控制面板加3,5層的目的地請求, 觀察電梯能否正常暫停在這兩層,并撤銷控制面板的請求.在行駛過2,4層后分別按下這兩層的向上向下召喚請求,看電梯是否在當(dāng)前不響應(yīng)這個請求.以后下行時響應(yīng)4層,再次上行時響應(yīng)2層,并撤銷電梯外部召喚.在未到第6層的電梯運行時把電梯內(nèi)控制面板加上第6層的請求，檢查電梯是不是正常停下, 并撤銷控制面板的請求。在未到第7層的電梯運行時按下7層的向上向下召喚請求,觀察電梯是否能同時撤銷向上向下的召喚.下行以后,只在5樓是目的地,在它停的時候無請求,觀察它是否穩(wěn)定停止在5樓. 在行駛過3,4層后分別按下這兩層的向上向下召喚請求,看電梯是否在