用CPLD器件及VHDL語言實現(xiàn)電梯控制系統(tǒng)

　　1 引言

　　隨著社會的發(fā)展。使用電梯越來越普遍，已從原來只在商業(yè)大廈、賓館過渡到在辦公室、居民樓等多種建筑中，并且對電梯功能的要求也不斷提高，其相應控制方式也在不斷發(fā)生變化。電梯的微機化控制主要有：PLC控制、單板機控制、單片機控制、單微機控制、多微機控制和人工智能控制等。隨著EDA技術的快速發(fā)展，PLD器件已廣泛應用于電子設計與控制的各個方面。這里使用CPLD器件，采用VHDL語言設計一個16 樓層單個載客箱的電梯控制系統(tǒng)，此控制系統(tǒng)具有使用安全可靠，功能全面的特點，方便人們生活。

　　2 系統(tǒng)總體設計

　　該系統(tǒng)采用單片CPLD器件實現(xiàn)一個多樓層單個載客箱的電梯控制器，該控制器可控制電梯完成 16個樓層的載客服務，而且遵循方向優(yōu)先的原則，能夠提前關電梯門和延遲關電梯門、提供電梯運行的開關控制鍵同時指示電梯運行情況、樓層間的運行時間以及電梯所在樓層的等待時間。根據(jù)系統(tǒng)設計要求，并考慮到系統(tǒng)設計的可驗證性，整個系統(tǒng)的輸入、輸出接口設計如圖1所示。

　　各輸入端口的功能如下：

　　CLKIN：基準時鐘信號，為系統(tǒng)提供2 Hz的時鐘脈沖，上升沿有效；
　　UPIN：電梯上升請求鍵。由用戶向電梯控制器發(fā)出上升請求。高電平有效；
　　DOWNIN：電梯下降請求鍵，由用戶向電梯控制器發(fā)出下降請求，高電平有效；
　　ST_CH[2．．0]：樓層選擇鍵人鍵，結合DIRECT完成樓層選擇的鍵入，高電平有效；
　　CLOSE：提前關門輸入鍵．可實現(xiàn)無等待時間的提前關門操作，高電平有效；
　　DELAY：延遲關門輸入鍵。可實現(xiàn)有等待時間的延遲關門操作，高電平有效；
　　RUN STOP：電梯運行或停止開關鍵。可實現(xiàn)由管理員控制電梯的運行或停止，高電平有效。
　　以下為輸出端口：

　　LAMP：電梯運行或等待指示鍵，指示電梯的運行或等待狀況。高電平有效；
　　RUN_WAIT[3…0]：電梯運行或等待時間指示鍵，指示電梯運行狀況或等待時間的長短，高電平有效；
　　ST_OUT[3…0]：電梯所在樓層指示數(shù)碼管，指示電梯當前所在的樓層數(shù)。即1~16層，高電平有效；
　　DIRECT[3…0]：樓層選擇指示數(shù)碼管，指示用戶所要選擇的樓層數(shù)，高電平有效。
　　該設計中，電梯的控制狀態(tài)包括運行狀態(tài)、停止狀態(tài)及等待狀態(tài)，其中運行狀態(tài)又包含向上和向下狀態(tài)。主要動作有開、關門，停靠和啟動。乘客可通過鍵入開、關門按鈕，呼喚按鈕，指定樓層按鈕控制電梯。因此，整個電梯控制器應包括5個組成部分：時序輸出及樓選計數(shù)器；電梯服務請求處理器；電梯升降控制器；上升及下降寄存器和電梯次態(tài)生成器，圖2為電梯控制器系統(tǒng)框圖。圖3為電梯控制器的內部組成結構。