電梯控制器的設(shè)計與分析.ppt

第9章電梯控制器的設(shè)計與分析,9.1系統(tǒng)設(shè)計要求9.2系統(tǒng)設(shè)計方案9.3主要VHDL源程序9.4系統(tǒng)仿真/硬件驗證9.5設(shè)計技巧分析9.6系統(tǒng)擴展思路,9.1系統(tǒng)設(shè)計要求,隨著社會的發(fā)展，電梯的使用越來越普遍，已從原來只在商業(yè)大廈、賓館使用，過渡到在辦公樓、居民樓等場所使用，并且對電梯功能的要求也不斷提高，相應(yīng)地其控制方式也在不停地發(fā)生變化。對于電梯的控制，傳統(tǒng)的方法是使用繼電器接觸器控制系統(tǒng)進行控制，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，微型計算機在電梯控制上的應(yīng)用日益廣泛，現(xiàn)在已進入全微機化控制的時代。,電梯的微機化控制主要有以下幾種形式：PLC控制；單板機控制；單片機控制；單微機控制；多微機控制；人工智能控制。隨著EDA技術(shù)的快速發(fā)展，CPLD/FPGA已廣泛應(yīng)用于電子設(shè)計與控制的各個方面。本設(shè)計就是使用一片CPLD/FPGA來實現(xiàn)對電梯的控制的。,9.2系統(tǒng)設(shè)計方案,根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，并考慮到系統(tǒng)的可驗證性，整個系統(tǒng)的輸入輸出接口設(shè)計如圖9.1所示：系統(tǒng)工作用2Hz基準(zhǔn)時鐘信號CLKIN，樓層上升請求鍵UPIN，樓層下降請求鍵DOWNIN，樓層選擇鍵入鍵ST_CH，提前關(guān)門輸入鍵CLOSE，延遲關(guān)門輸入鍵DELAY，電梯運行的開關(guān)鍵RUN_STOP，電梯運行或停止指示鍵LAMP，電梯運行或等待時間指示鍵RUN_WAIT，電梯所在樓層指示數(shù)碼管ST_OUT，樓層選擇指示數(shù)碼管DIRECT。,圖9.1電梯控制器DTKZQ的輸入輸出接口圖,電梯的控制狀態(tài)包括運行狀態(tài)、停止?fàn)顟B(tài)及等待狀態(tài)，其中運行狀態(tài)又包含向上狀態(tài)和向下狀態(tài)。主要動作有開、關(guān)門，?？亢蛦?。乘客可通過鍵入開、關(guān)門按鈕，呼喚按鈕，指定樓層按鈕等來控制電梯的行與停。據(jù)此，整個電梯控制器DTKZQ應(yīng)包括如下幾個組成部分：時序輸出及樓選計數(shù)器；電梯服務(wù)請求處理器；電梯升降控制器；上升及下降寄存器；電梯次態(tài)生成器。該電梯控制器設(shè)計的關(guān)鍵是確定上升及下降寄存器的置位與復(fù)位。整個系統(tǒng)的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)圖如圖9.2所示。,圖9.2電梯控制器的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)圖,9.3主要VHDL源程序,-DTKZQ.VHDLIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITYDTKZQIS,PORT(CLKIN:INSTD_LOGIC;-2Hz時鐘輸入信號UPIN:INSTD_LOGIC;-樓層上升請求鍵DOWNIN:INSTD_LOGIC;-樓層下降請求鍵ST_CH:INSTD_LOGIC;-結(jié)合DIRECT完成樓層選擇的鍵入CLOSE:INSTD_LOGIC;-提前關(guān)門輸入鍵DELAY:INSTD_LOGIC;-延遲關(guān)門輸入鍵RUN_STOP:INSTD_LOGIC;-電梯運行的開關(guān)鍵LAMP:OUTSTD_LOGIC;-電梯運行或停止指示鍵,RUN_WAIT:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);-結(jié)合LAMP指示電梯運行或等待時間ST_OUT:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);-電梯所在樓層指示數(shù)碼管DIRECT:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);-樓層選擇指示數(shù)碼管ENDENTITYDTKZQ;ARCHITECTUREARTOFDTKZQIS,SIGNALUR,DR:STD_LOGIC_VECTOR(16DOWNTO1);-上升或下降樓層請求寄存器SIGNALDIR,LIFTOR:STD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);-樓選指示及樓層數(shù)計數(shù)器SIGNALWAI_T:STD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0);-運行或等待計數(shù)器SIGNALDIVID,HAND:STD_LOGIC;-時鐘2分頻和樓選復(fù)位變量SIGNALLADD:STD_LOGIC_VECTOR(1DOWNTO0);-電梯運行狀態(tài)變量SIGNALCLOSEX,DELAYX,LAMP0:STD_LOGIC;-提前關(guān)門及延遲變量,BEGIN-內(nèi)部信號值的輸出DIRECT=DIR+1;ST_OUT=LIFTOR+1;RUN_WAIT=0,HAND=WAI_T(2)AND(NOTWAI_T(1)ANDWAI_T(0);CLOSEX=CLOSEAND(NOTLADD(1);DELAYX=DELAYAND(NOTLADD(1);-分頻及樓選信號產(chǎn)生進程P1:PROCESS(CLKIN)BEGIN,IF(CLKINEVENTANDCLKIN=1)THENDIVID=NOTDIVID;IF(DIR=1111)THENDIRUR(1)UR(2)UR(3)UR(4)UR(5)UR(6)UR(7)UR(8)UR(9)UR(10)UR(11)UR(12)UR(13)UR(14)UR(15)UR(16)NULL;ENDCASE;,ELSIF(HAND=1)THENCASENUMISWHEN1=UR(1)UR(2)UR(3)UR(4)UR(5)UR(6)UR(7)UR(8)UR(9)UR(10)UR(11)UR(12)UR(13)UR(14)UR(15)UR(16)NULL;ENDCASE;ENDIF;,IF(TDR(1)DR(2)DR(3)DR(4)DR(5)DR(6)DR(7)DR(8)DR(9)DR(10)DR(11)DR(12)DR(13)DR(14)DR(15)DR(16)NULL;ENDCASE;ELSIF(HAND=1)THENCASENUMIS,WHEN1=DR(1)DR(2)DR(3)DR(4)DR(5)DR(6)DR(7)DR(8)DR(9)DR(10)DR(11)DR(12)DR(13)DR(14)DR(15)DR(16)NULL;ENDCASE;ENDIF;,ELSEUR=0000000000000000;DR0)THENLADD(1)IF(UR(2)ORDR(2)0)THENLADD(1)00000000000000)OR(UR(1)ORDR(1)=0)THENLADD0)THENLADD(1)0000000000000)OR(UR(2DOWNTO1)ORDR(2DOWNTO1)=00)THENLADD0)THENLADD(1)000000000000)OR(UR(3DOWNTO1)ORDR(3DOWNTO1)=000)THENLADD0)THENLADD(1)00000000000)OR(UR(4DOWNTO1)ORDR(4DOWNTO1)=0000)THENLADD0)THENLADD(1)0000000000)OR(UR(5DOWNTO1)ORDR(5DOWNTO1)=00000)THENLADD0)THENLADD(1)000000000)OR(UR(6DOWNTO1)ORDR(6DOWNTO1)=000000)THENLADD0)THENLADD(1)00000000)OR(UR(7DOWNTO1)ORDR(7DOWNTO1)=0000000)THENLADD0)THENLADD(1)0000000)OR(UR(8DOWNTO1)ORDR(8DOWNTO1)=00000000)THENLADD0)THENLADD(1)000000)OR(UR(9DOWNTO1)ORDR(9DOWNTO1)=000000000)THENLADD0)THENLADD(1)00000)OR(UR(10DOWNTO1)ORDR(10DOWNTO1)=0000000000)THENLADD0)THENLADD(1)0000)OR(UR(11DOWNTO1)ORDR(11DOWNTO1)=00000000000)THENLADD0)THENLADD(1)000)OR(UR(12DOWNTO1)ORDR(12DOWNTO1)=000000000000)THENLADD0)THENLADD(1)00)OR(UR(13DOWNTO1)ORDR(13DOWNTO1)=0000000000000)THENLADD0)THENLADD(1)0)OR(UR(14DOWNTO1)ORDR(14DOWNTO1)=00000000000000)THENLADDIF(UR(16)ORDR(16)0)THENLADD(1)=0;,ELSELADDNULL;ENDCASE;ENDIF;ENDIF;ELSELADD=00;ENDIF;ENDPROCESS;,-電梯運行樓層計數(shù)及提前/延遲關(guān)門控制進程P4:PROCESS(WAI_T,LADD,CLOSEX,DELAYX,DIVID)BEGINIF(DIVIDEVENTANDDIVID=1)THENIF(WAI_T=000ORCLOSEX=1)THENWAI_T=110;ELSEIF(DELAYX=0)THENWAI_T=WAI_T-1;ELSEWAI_T=010;ENDIF;,IF(LADD=11)THENLIFTORUR(1)UR(2)UR(3)UR(4)UR(5)UR(6)UR(7)0)THENLADD(1)IF(UR(2)ORDR(2)0)THENLADD(1)00000000000000)OR(UR(1)ORDR(1)