数字电路课程设计三层电梯.doc

目录1、 序言第1章 电梯程序的设计构思 3第2章 电梯程序分析 42.1功能端口 42.2控制器的端口 52.3举例说明 5第3章 电梯程序的调试与仿真 63.1程序调试 63.2程序仿真 7第4章 电梯程序的下载 84.1不同的芯片应有不同的型号 84.2再次编译。看占得百分比 94.3设定引脚 9第5章 硬件调试 9 第6章 个人心得 10参考文献 11序言上学期我们学习了数字电路，本学期我们将对理论学习的一次运用。在本次实训中，我们将用VHDL所完成的电路设计。VHDL就是超高速集成电路硬件描述语言。覆盖面广，描述能力强，是一个多层次的硬件描述语言。在VHDL语言中，设计的原始描述可以非常简练，经过层层加强后，最终可成为直接付诸生产的电路或版图参数描述。具有良好的可读性，即容易被计算机接受，也容易被读者理解。对于这次我所设计的三层电梯控制器。我们在学习的EDA技术的基础上，希望在以开发更安全、更快捷的三层电梯控制系统为前提下，结合电子设计技术，对电梯控制进行设计。第1章 电梯程序的设计构思本设计把电梯的请求信号划分为上升请求和下降请求。当处于一楼时，不管是梯内梯外，电梯都只可能接收到上升的请求信号。此时，电梯就进入预上升状态，准备作上升运行。如果电梯没有接收到请求信号，电梯则在一楼待机。其分析图如图6所示。处于二楼时，电梯则可能出现三种情况： 电梯并没有接收到梯内梯外的任何请求信号时，电梯返回一楼待机； 电梯接收到上升请求信号，进入预上升状态； 电梯接收到下降请求信号，进入预下降状态。处于三楼时，不管是梯内梯外，电梯都只可能接收到下降的请求信号。此时，电梯就进入预下降状态，准备作下降运行。如果电梯没有接收到请求信号，电梯则返回一楼待机。图9 电梯运行状态图当电梯接收到请求信号后，将以随机逻辑控制的方式到达发出请求的楼层。第2章 电梯程序分析本程序由三个基本模块组成，包括调用VHDL库模块、实体设计模块和结构体设计模块。而在结构体模块中又内嵌有进程执行单元。2.1功能端口时钟信号（clk）；一楼电梯外人的上升请求信号（c_u1）、二楼电梯外人的上升请求信号（c_u2）；二楼电梯外人的下降请求信号（c_d2）、三楼电梯外人的下降请求信号（c_d3）；电梯内人请求到达一楼信号（d1）、电梯内人请求到达二楼信号（d2）、电梯内人请求到达三楼信号（d3）；到达一楼信号（g1）、到达二楼信号（g2）、到达三楼信号（g3）；电梯门控制信号（door）；清除信号（clr）；电梯所在楼层显示（led）；电梯外人上升请求信号显示（led_c_u）、电梯外人下降请求信号显示（led_c_d）；电梯内请求信号显示（led_d）； 电梯运动方向显示（ud）；电机向上控制信号（up）、电机向下控制信号（down）。2.2控制器的端口电梯内人请求到达一楼信号寄存（d11）、电梯内人请求到达二楼信号寄存（d22）、 电梯内人请求到达三楼信号寄存（d33）； 一楼电梯外人上升请求信号寄存（c_u11）、二楼电梯外人上升请求信号寄存（c_u22）； 二楼电梯外人下降请求信号寄存（c_d22）、三楼电梯外人下降请求信号寄存（c_d33）；分频信号（q）；关门延时计数器（q1）计数器（q2）；电梯内请求信号寄存器（dd）；电梯外上升请求信号寄存器（cc_u）、电梯外下降请求信号寄存器（cc_d）；电梯请求信号寄存器（dd_cc）；开门使能信号（opendoor）；电梯运动方向信号寄存器（updown）；预备上升操作使能（en_up）、预备下降预操作使能（en_dw）。2.3举例说明对电梯运行的描述if g1=1 then led=0011111; -电梯到达1楼，数码管显示1 if d11=1 or c_u11=1 then d11=0; c_u11=0;opendoor000001 then en_up=1; opendoor=0; -有上升请求，则电梯进入预备上升状态 elsif dd_cc=000000 then opendoor=0; -有下降请求，则电梯进入预备下降状态 end if; 对控制器的描述if c_u1=1 then c_u11=c_u1; -对电梯外人上升请求信号进行检测和寄存elsif c_u2=1 then c_u22=c_u2; end if; if c_d2=1 then c_d22=c_d2; -对电梯外人下降请求信号进行检测和寄存elsif c_d3=1 then c_d33=c_d3; end if; 第3章 电梯程序的调试与仿真3.1程序调试当我把程序编写好，则该进入下个重要环节，程序的调试。调试的重要环节就是编译，我们保存好程序后，按下下图所示的“Start Compilation”此时，Quartus II软件会对程序进行纠错等处理。改正程序中的错误，我们会得到如下图这样程序调试环节就结束的。3.2程序仿真调试过后，我们将进行仿真环节，仿真的结果代表我们能不能运用此程序，程序能起到我们想要的结果，这在仿真上我们都能看的出。下面我做的是一张电梯从一楼到二楼的仿真图电梯处于一楼，接收到三楼的梯外下降请求（c_u2），于是电梯运行到三楼，中途经过二楼时不作停顿。到达三楼载客后，电梯内又接收到下降到一楼的梯内请求（d1），于是电梯返回一楼待机。仿真情况如下图所示。观察以下信号：up、ud、down、led、led_c_d、led_d。可得出我们所要的效果解释一下：up：在电梯接收到c_u2后，赋值就为1，表示电梯受控制处于上升过程；当电梯运行到二楼以后，赋值变为0。ud：从电梯接收c_u2到电梯接收d1为止，赋值为1表示电梯此时向上运行；其余时间段都为0，表示电梯此时向下运行或者待机。down：在电梯接收到d1后，赋值就为1，表示电梯受控制处于下降过程；当电梯运行到一楼以后，赋值变为0。led：电梯在运行到第一层时为1001111，第二层时0010010。第4章 电梯程序的下载4.1根据芯片，我们得考虑到不同的芯片应有不同的型号。我们本次实训用的是如下图所示的芯片。4.2选择好型号的芯片后，在进行编译。看占得百分比。Total macrocells 为56% 100% total pins 为62% 100%。都未超过芯片最多承受容量。可以使用。4.3设定引脚引脚设定完之后，选 “.pof“类文件，并且是 mode为JTAG情况下下载。第5章 硬件调试芯片下载好后，与外接电路根据管脚需求对应插线，与实验箱连接，电源借5V。芯片与外接电路共地。接好线后，打开电源，观察数码管，若不亮，检查外接线路和数码管是共阴还是共阳。然后按开关上行和下行是否满足要求。不对的话再次检查程序。第6章 个人心得为期两个星期的课程设计已经结束，在这两星期的学习、设计、焊接过程中我感触颇深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了Quartus2的基本使用和电梯程序的编写。其次，这次课程设计提高了我的团队合作水平，使我们配合更加默契，体会了在接好电路后测试出波形的那种喜悦。在实验过程中，我们遇到了不少的问题。比如：仿真波形，数码管没显示。在老师和同学的帮助下，把问题一一解决，那种心情别提有多高兴啊。实验中暴露出我们在理论学习中所存在的问题，有些理论知识还处于懵懂状态，老师们不厌其烦地为我们调整波形，讲解知识点，实在令我感动。 “实践是检验真理的唯一标准”。与君共勉。 参考文献邹其洪，张洪欣2009EDA技术实用教程中国电力出版社刘昌华 数字逻辑