电梯控制器课设报告

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综课程设计——电梯控制器设计目录第一章设计的性质与目的.第二章设计任务与要求第三章方案选择与论证第四章设计原理4.14.24.34.4第五章5.15.25.35.45.55.6

原理图流程图结构框图程序描述部分时序仿真电梯上锁电梯报警电梯超载电梯运行模拟电梯开门延时模拟电梯紧急开门第七章调试过程中出现的问题及解决措施第八章设计总结8.18.2

设计方案的优缺点比较心得体会1

作者：吴

鑫

自动化29号第一章

设计的性与目的合课程设计是继EDA技及应用》和《数字电子技术》课程之后开出的实践环节教学目的是训练学生综合运用学过《数字电子技术》和《EDA技术及应用》的基本知识，培养独立设计比较复杂的数字逻辑系统的能力。设计工作建立在硬件和软件两个平台的基础上。硬件平台是可编程逻辑器件，所选的器件可保证在一片芯片上设计出题目要求的数字电路系统。软件平台是ALTERA司的QuartusII。通过课程设计，学生要掌握使用EDA（电子设计自动化）工具设计数逻辑的方法，包括设计输入、编译、软件仿真、下载和硬件仿真等全过程。2

综课程设计——电梯控制器设计第二章

设计任务要求1.设计一个4电梯全自动控制电路。2.电梯运行锁用一按钮代替（开锁上电电平可以运行，高电平不能运行。3.每层电梯入口处设有上行、下行请求按钮，电梯内设有乘客到达层次的停站要求开关，高电平有效。4.有电梯所处楼层指示灯和电梯上行、下行状态指示灯。5.电梯到达某一层时，该层指示灯亮，并一直保持到电梯到达另一层为止。电梯上行或下行时，相应状态指示灯亮。6.电梯接收到停站请求后，每层运行2秒，到达停站层，停留2秒后门自动打开，开门指示灯亮，开门6秒后电梯自动关门。7.能记忆电梯内、外的请求信号，并按照电梯的运行规则依次响应，请求信号保留至响应后撤除。8.人数超载或超重用一按钮代替，高电平有效，超载时电梯不能运行，并有相应指示。9.事故报警按钮高电平有效，事故报警不能运行，并有指示灯，信号保留至事故消除。10.增加手动开门、关门控制，并可调整开、关门时间。3

作者：吴

鑫

自动化29号第三章

方案选择论证电梯共有上升、下降、开门、关门、停止、一楼、二楼、三楼、四楼等几个状态，设计电梯就是要弄清楚这几个状态之间的相互转化关系，可以假设电梯开始时在一楼，如果二三四楼有请求（包括电梯要停在二楼或二楼有上升或下降请求或停在三楼或三楼有上升或下降请求或停在四楼、或四楼有下降请求则电梯要上升，否则就停在一楼。当电梯在二楼时，如果三楼或四楼有请求（包括电梯停在三楼或三楼有上升或下降请求或停在四楼或四楼有下降请求则电梯要上升，如果一楼有请求（包括停在一楼或一楼有上升请求则电梯下降。当电梯在三楼时，如果四楼有请求（包括停在四楼或四楼有下降请求则电梯要上升如果一楼二楼有请求（包括停在一楼或二楼或一楼二楼有上升请求或二楼有下降请求电梯要下降否则电梯就停在三楼当电梯在四楼，如果一二三楼有请求（包括停在一二三楼或一二三楼有上升请求或二三楼有下降请求则电梯下降，否则电梯停在四楼。当电梯上锁时，电梯处于非工作状态，所有指示灯全灭，当电梯超载时，超载灯亮，等电梯遇到紧急情况时，报警灯亮。因为电梯上升或下降是一个过程，这个过程持续两秒，电梯开关门要持续六秒，所以还必须设计一个计数器，计数器和主控制器共同组成电路的原理方案图，这是主控制器和计数器可以不用同一个时钟脉冲驱动，但要处理好两个元件的连接。当然如果主控制器是用秒脉冲驱动，可以把两个模块集成一个模块。4

综课程设计——电梯控制器设计第四章

设计原理4.1

原理图clk1clockoverweigh

Led1Led2Led3t

It1It2It3It4Up1Up2Up3Down2Down3Down4open

Led4upleddownled图4.1电控制器的原理图4.2

流程图5

作者：吴

鑫

自动化29号oralarmoralarmoroverweightLT2LT34.3

oralarmororalarmor图4.2电控制器流程图结框DIRECTUPINCLKIN

时序输出及楼选计数器(DIR)

DOWNINST_CH

电梯服务请求处理器RUN_STOPDELAY

电梯次态

上升请求寄存(UR)

下降请求寄存器CLOSE

电梯升降控制器(LIFTOR)

生成器(LADD)

(DR)LAMPRUN_WAITST_OUT图4.3电控制器结构图4.4

程序描6

综课程设计——电梯控制器设计libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useuseieee.std_logic_unsigned.all;contrlisstd_logic;----lock为电梯锁开关

为警报器开关

overweight为超重开关It1、It2、It3、别表示电梯停在一二三四楼up1表示一楼有向上请求表示二楼有向上请求up3示三楼有向上请求down2表示二楼有向下的请求----down3表示三楼有向下请求down4表示四楼有向下请求quick,delay,dengwo:in分别表示快速关门延长一段时间关门不马上关门std_logic;----二三四楼层的指示灯alarmled,overweightled,upled,downled,dooropenled:outstd_logic);----警灯超重灯上行状态灯下降状态灯开门灯xinofcontrltype

state_typet8,wait9,upwait1,upwait2,dnwait1,dnwait2);表示初始化状态rukou表示程序执行状态上行状态down下降状态开门状态stop停止运行状态------后面几个状态用来延时signalsignalstopcun:std_logic_vector(3-----电梯停止楼层存储器signalupcun,downcun:std_logic_vector(20);7

作者：吴

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自动化29号-----上升请求存储器降请求存储器signaldownto-----信号用来交换数据beginvariableposition:0to4;beginifled1<='0';led2<='0';led3<='0';led4<='0';alarmled<='0';----电梯上锁alarm='1'-----警报灯亮overweightled<='1';-----超重灯亮ifup1='1'upcun(0)<='1';endif;ifup2='1'upcun(1)<='1';endif;ifup3='1'upcun(2)<='1';endif;ifdown4='1'endif;ifdown3='1'endif;ifdown2='1'endif;ifIt1='1'thenstopcun(0)<='1';if;ifIt2='1'thenstopcun(1)<='1';if;ifIt3='1'stopcun(2)<='1';endif;ifIt4='1'thenstopcun(3)<='1';if;8

综课程设计——电梯控制器设计-----将各种请求存入存储器-----将上升请求存储器扩展成四位&'0';-----将下降请求扩展成四位dd2orstateisifdd3="0000"state<=start;position=0led1<='1';position:=position+1;state<=rukou;if;-----电梯开始运行，一楼灯亮，如没有请求，电梯状态不变ifposition=1thenifupcun(0)='1'thenstate<=dooropen;if;-----梯在一楼，如果当前层有请求，进入开门状态，同时清除请求，否则电梯上升position=2thenifdowncun(0)='1'then;upcun(1)<='0';downcun(0)<='0';state<=dooropen;dd3>"0011"state<=up;dd3<"0010"state<=down;if;-----梯在二楼，如果当前层有请求，进入开门状态，同时将请求清除，如果三四楼有请求，电梯上升，否则下降9

作者：吴

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自动化07129号elsifposition=3thenifstopcun(2)='1'upcun(2)='1'ordowncun(1)='1'state<=dooropen;

then;downcun(1)<='0';elsifdd3>"0111"thenstate<=up;elsifdd3<"0100"thenstate<=down;endif;在三楼，如果当前层有请求，进入开门状态，同时将请求清除，如果四楼有请求，电梯上升，否则下降thenstopcun(3)<='0';downcun(2)<='0';state<=dooropen;elsestate<=down;endif;endif;在四楼，如果当前层有请求，进入开门状态，同时将请求清除，否则下降whenup=>upled<='1';state<=upwait1;状态，上行状态灯亮whenupwait1=>state<=upwait2;持续两秒whenupwait2=>upled<='0';position:=position+1;新的楼层，上行指示灯灭ifthenled1<='1';led2<='0';led3<='0';led4<='0';指示灯亮elsifposition=2thenled2<='1';led1<='0';led3<='0';led4<='0';指示灯亮elsifposition=3thenled3<='1';led2<='0';led1<='0';led4<='0';指示灯亮10

综课程设计——电梯控制器设计position=4led4<='1';led1<='0';led2<='0';led3<='0';-----四楼指示灯亮led1<='0';led2<='0';led3<='0';led4<='0';if;ifposition=2dd3>"0011"upcun(1)='0'downcun(0)='0'then-----如果在二楼且当前层没有请求电梯继续上升position=3dd3>"0111"downcun(1)='0'then-----如果在三楼且当前层没有请求电梯继续上升position=4ifdowncun(2)='1'downcun(2)<='0';endif;ifthenstopcun(3)<='0';endif;position=3ifdowncun(1)='1'thendowncun(1)<='0';endif;ifupcun(2)='1'thenupcun(2)<='0';endif;ifthenstopcun(2)<='0';endif;position=2ifdowncun(0)='1'thendowncun(0)<='0';endif;ifupcun(1)='1'thenupcun(1)<='0';endif;ifthenstopcun(1)<='0';if;if;if;-----电梯进入开门状态，且将与所楼层相关的请求清除-----下降状态，下降指示灯亮-----运行持续两秒11

作者：吴

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自动化29号-----到达新的楼层，下降指示灯灭ifposition=1led1<='1';led2<='0';led3<='0';led4<='0';position=2led2<='1';led1<='0';led3<='0';led4<='0';position=3led3<='1';led2<='0';led1<='0';led4<='0';position=4led4<='1';led2<='0';led3<='0';led1<='0';led1<='0';led2<='0';led3<='0';led4<='0';if;ifposition=3dd3<"0100"upcun(2)='0'downcun(1)='0'state<=down;-----电梯在三楼且当前层没有请求电梯继续下降position=2upcun(1)='0'downcun(0)='0'state<=down;-----电梯在二楼且当前层没有请求电梯继续下降position=1ifthenupcun(0)<='0';endif;ifthenstopcun(0)<='0';endif;position=2ifupcun(1)='1'upcun(1)<='0';endif;ifdowncun(0)='1'thendowncun(0)<='0';if;ifthenstopcun(1)<='0';endif;position=3ifupcun(2)='1'thenif;ifdowncun(1)='1'thenendif;ifthenstopcun(2)<='0';endif;12

综课程设计——电梯控制器设计if;if;-----电梯进入开门状态且将与所在层相关的请求清除=>state<=wait1;wait1=>dooropenled<='1';state<=wait2;-----电梯到达楼层后，停两秒再开wait2=>ifstate<=wait7;-----快速关门，电梯开门后过三秒门delay='1'state<=wait3;-----延时关门，电梯开门后过九秒关门state<=wait5;-----正常情况下电梯开门后过六秒门if;-----延时过程wait9=>dooropenled<='0';ifthenstate<=wait6;-----不马上关门，门合上后再次打dd3>"0000"state<=rukou;-----请求没有执行完毕，继续执行序13

作者：吴

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自动化29号-----请求执行完毕，电梯停止运行if;stop=>ifthenstopcun(0)<='1';-----如果电梯不是停在一楼，将电返回到一楼led1<='0';led2<='0';led3<='0';led4<='0';alarmled<='0';position:=0;-----电梯停止运行，进入上锁状态if;if;p1;xin;14

综课程设计——电梯控制器设计第五章

部分时序真图5.1

电梯上5.2

电梯上锁，有请求也不执行；电梯报当有紧急情况时，报警灯亮，有请求不会执行；5.3

电梯超15

作者：吴

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自动化29号当电梯超载时，超载警报灯亮，有请求不执行5.4

电梯运模拟16

综课程设计——电梯控制器设计这个图模拟的是多个请求时，电梯的运行情况。先是一楼有向上请求想到二楼去同时二楼有向上请求到四楼去，接着四楼有下降请求回到一楼，电梯运行情况是：电梯在一楼（一楼指示灯led1）时开门持续6秒（波形上可以看到开门灯亮关门后，电梯向上运行（上行指示灯亮2秒二楼后（二楼指示灯亮梯开门（同样开门灯持续亮六秒着电梯继续上升，上行指示灯亮2秒，到三楼，三楼指示led3，电梯继续向上运行，上行指示灯亮2，到达四楼时四楼指示灯亮，同时电梯门打开（开门灯亮6秒关门后，电梯向下运行（下降指示灯秒达三楼时三楼指示灯亮，电梯继续向下运行（下降指示灯秒楼时二楼指示灯亮电梯继续向下运行（下降指示灯亮两秒到达一楼时，电梯门打开（开门灯亮门后没有其它请求，电梯停止运行。四楼有个向下的请求要到三楼去，二楼有个向下的请求要到一楼，电梯运17

作者：吴

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自动化29号行情况为：电梯开始时在一楼，一楼指示灯亮，电梯向上运行（上升指示灯亮2秒达二楼，二楼指示灯亮，电梯继续向上运行（上升指示灯亮秒到达三楼，三楼指示灯亮，电梯仍向上运行（上升指示灯亮秒达四楼，四楼指示灯亮，电梯门打开（开门灯6电梯关门后，电梯向下运行（下降指示灯亮2秒三（三楼指示灯亮开（开门指示灯亮秒电梯继续下（下降指示灯亮秒二（二楼指示灯亮梯开（开门指示灯亮6秒梯继续下降（下降指示灯亮2秒达一楼，电梯门打开，电梯运行结束。5.5

电梯开延时模拟电梯受到一个不马上关门信号’1梯关上的门重新打开，并18

综课程设计——电梯控制器设计延长一段时间门。5.6

电梯紧开门19

作者：吴

鑫

自动化29号在这幅波形图上，当第二次开门时有一个快速关门信号quick=’）开门灯亮了四就灭了电梯关了三次开门时收到个延时信（1门灯亮了秒才灭。注释：由于有的信号名字太长无法全部显示出来特意标（每幅图都一样的名称依次为：alarmdooropenleddown2It1It2It3It4led3lockoverweightup3upled第七章

调试过程出现的问题解决措施ErrorVHDLatvhd（neartext“if“endoranidentifier”isakeyworda这通常是警告你你写的程序在11行附近的if后面没有if与之呼应。由于程序中用到判断条件的语句非常多，所以这个错误会经常出现。Error:VHDLhaha.vhd(16):ofidentifier"haha"doesnotagreewithusagevoid这是在警告你程序16行定义的haha的类型与其使用形不对应，很可能是haha为变量，却被当作信号来赋值或者是为信号，却被当作变量使。Error:VHDLatcontrl.vhd(4)text这表明程序第四行有错误，很可能知识用中文打了几个标点符号而已，这个要注意了千万不要忽略了这个小错误很可能你就是找不出来在那干着急。Error:VHDLatvariable“position”isusedbutnot这个错误是因为你使用了变量variable但是却在之前没有先进行定义，当然也可能是你定义了，但在使用时由于笔下误而打错了。还有一个值得注意的问题是在组合逻辑中不能使用if条语句，而应该用20

综课程设计——电梯控制器设计语句来代替。还有问题就是在使用逻辑变量时，和1一定要加上单引号，但对于整型变量却不用加单引号。错误一般提示都比较明显，很容易就可以改正过来，比较难改的是警告因为错误一般都是语法造成的只要学会了VHDL语言掌握其使用方法就很容易改正错误，但警告不同，警告一般都是思维逻辑错误造成的，当然一般的警告不必管，但如果警告过多如超过条以上你就得小心了你需要把思路重新整理一下，看看有没有明显的逻辑错误，如果没有，在看看是哪个地方出毛病了，当把警告消除到10个以内基本就可以运行程序出现结果了。第八章

设计总结8.1

设计方分析比较我设计的方案比较精简，因为我把电梯在四个楼层的请求做了一个综合，因为电梯在每个楼层都会收到来自各个楼层的不同请求（如是停还是上升或下降在程序中将所有请求综合起来不用考虑当前电梯的状态是上