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        一種可擴展的三層電梯控制器的實現

        作者: 時間:2011-08-28 來源:網絡 收藏

        引言

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/161529.htm

          本文采用VHDL語言來設計實用三層,其代碼具有良好的可讀性和易理解性,源程序經A1tera公司的MAX+plus II軟件仿真,目標器件選用CPLD器件。通過對三層的設計,可以發現本設計有一定的性,而且可以作為更多層的基礎。

        如果要n層電梯的控制,首先在端口的地方就要加入所有的按鍵,而指示燈只要把向量中的3改成n就可以了。同時需要在按鍵控制進程里加入其他按鍵觸發指示燈的語句。在電梯的升降狀態將3改成n,在電梯的開門狀態中將2改成n一1,在關門狀態,將position=3改成position=n,關鍵是修改position=2的部分,如果按照每層羅列,將十分煩瑣,所以得尋求各層判斷條件的共性,解決方法之一就是,新建一個全局向量one為std—logic—veoter(n downto 3)應改寫成0,然后和stoplight與fuplight向量比較,如果有更高層次的請求,那么stoplight或fuplight向量,如果stoplight和fuplight向量都小于one向量,表示沒有更高層次的內部上升請求,此時將fdnlight向量和one向量比較,如果大于,則表示高層有下降要求,電梯得上升。如果沒有任何請求信號,則電梯停止,否則電梯下降。如此就可以大大簡化程序,但是要注意的是one向量必須實時更新,以作為判斷依據,可以另外寫一個進程,用buttonclk來觸發。

          1 三層電梯控制器將的功能

          (1)每層電梯入口處設有上下請求開關,電梯內設有顧客到達層次的停站請求開關。

          (2)設有電梯入口處位置指示裝置及電梯運行模式(上升或下降)指示裝置。

          (3)電梯每秒升(降)一層樓。

          (4)電梯到達有停站請求的樓層,經過1秒電梯門打開,開門指示燈亮,開門4秒后,電梯門關閉(開門指示燈滅),電梯繼續進行,直至執行完最后一個請求信號后停留在當前層。

          (5)能記憶電梯內外所有請求,并按照電梯運行規則按順序響應,每個請求信號保留至執行后消除。

          (6)電梯運行規則一當電梯處于上升模式時,只響應比電梯所在位置高的上樓請求信號,由下而上逐個執行,直到最后一個上樓請求執行完畢;如果高層有下樓請求,則直接升到由下樓請求的最高層,然后進入下降模式。當電梯處于下降模式時則與上升模式相反。

          (7)電梯初始狀態為一層開門狀態。

          2 設計方案和論證

          2.1 控制器的設計方案

          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、狀態顯示器、譯碼器和樓層顯示器。乘客在電梯中選擇所要到達的樓層,通過主控制器的處理,電梯開始運行,狀態顯示器顯示電梯的運行狀態,電梯所在樓層數通過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求傳給主控制器進行處理,同時顯示電梯的運行狀態和電梯所在樓層數。由于分控制器相對簡單很多,所以主控制器是核心部分。

          

        電梯控制器的功能模塊

          2.2 三層電梯控制器的設計思路

          電梯控制器采用狀態機來實現,思路比較清晰。可以將電梯等待的每秒鐘以及開門、關門都看成一個獨立的狀態。由于電梯又是每秒上升或下降一層,所以就可以通過一個統一的1秒為周期的時鐘來觸發狀態機。根據電梯的實際工作情況,可以把狀態機設置10個狀態,分別是“電梯停留在第1層”、“開門”、“關門”、“開門等待第1秒”、“開門等待第2秒”、“開門等待第3秒”、“開門等待第4秒”、“上升”、“下降”和“停止狀態”。各個狀態之間的轉換條件可由上面的設計要求所決定。

          3 三層電梯控制器的綜合設計

          3.1 三層電梯控制器的實體設計

          首先考慮輸入端口,一個異步復位端口reset,用于在系統不正常時回到初始狀態;在電梯外部,必須有升降請求端口,一層是最低層,不需要有下降請求,三層是最高層,不需要有上升請求,二層則上升、下降請求端口都有;在電梯的內部,應該設有各層停留的請求端口:一個電梯時鐘輸入端口,該輸入時鐘以1秒為周期,用于驅動電梯的升降及開門關門等動作;另有一個按鍵時鐘輸入端口,時鐘頻率比電梯時鐘高。

          其次是輸出端口,有升降請求信號以后,就得有一個輸出端口來指示請求是否被響應,有請求信號以后,該輸出端口輸出邏輯‘l’。被響應以后則恢復邏輯‘O’;同樣,在電梯內部也應該有這樣的輸出端口來顯示各層停留是否被響應;在電梯外部,需要一個端口來指示電梯現在所處的位置;電梯開門關門的狀態也能用一個輸出端口來指示;為了觀察電梯的運行是否正確,可以設置一個輸出端口來指示電梯的升降狀態。

          


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