【《某电梯控制器的控制系统结果仿真分析案例》2400字】

某电梯控制器的控制系统结果仿真分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u24945某电梯控制器的控制系统结果仿真分析案例 1220621.1电梯控制系统顶层模块图 1134641.2系统仿真结果 2120761.3电梯运行状态阐述 51.1电梯控制系统顶层模块图本次设计我所使用的设计语言为硬件描述语言Verilog-HDL语言，编程方法为模块化编程。在设计系统的过程中，本人了解系了统流程并设计好运行流程图，因此仿真程序的综合分析、布线产生的电路基本上没有逻辑错误。图1.1电梯控制系统顶层模块图根据仿真产生的虚拟电梯控制器系统顶层模块图如上图1.1所示，我将解释说明顶层模块三个部分的功能。左边部分为设计的按键，有4个楼层按钮，以及开门关门按钮，通过这部分电梯可以接收到操作命令；中间部分主要处理按钮的指令信号；右边部分为电梯状态机，根据前一模块输出的升降、开关门、停止和延时信息，控制电梯进行相应的运行操作。图1.2虚拟电梯控制系统上层模块图通过模拟生成的虚拟电梯控制系统的最上层模块图如上图1.2所示，我将解释说明虚拟电梯顶层模块三个部分的功能。左边部分为模拟的电梯开门关门，如果某时刻正停在某一楼层，如果此时有乘客在一楼按上升按钮、二楼三楼按升降按钮、或者在顶楼按下降按钮，那么输入的高低电平信号，会转化成此模块的输入信号，并进行虚拟开门关门；中间部分为FPGA控制器，它是FPGA控制系统的核心部分，可以处理电梯的各种运行状态，在未设计FPGA控制器模块的情况下，电梯系统不能处理各种指令；右边部分为虚拟楼层，主要进行虚拟上下运行，输出的信息可以进入LED模块，并通过LED灯亮灭反应上行下行的状态。系统顶层运行模块的运行状态流程包括：STOP（空闲状态状态），IDLE（空闲状态），DOWN（下降），OPEN（电梯开门），UP（上升），CLOSE（电梯关门），DELAY（延时状态）七个状态。1.2系统仿真结果本小节主要分析系统仿真结果。本小节的四个基本时序图是在QuartusII软件中编写代码并运行仿真代码得到的，具体操作时用的是AS模式。通过分析时序图，可以较为直观的认识电梯的运行状态。以下四个时序图分别为上升功能、下降功能、升降同步请求和升降异步请求的的仿真结果，其他电梯运行状态和冲突都由上升、下降、升降同步请求和升降异步请求这四种基本状态组成。图1.4上升功能仿真时序图图1.4为上升功能仿真，它体现了电梯从一楼上升到四楼的运行过程。A时刻之前，电梯在一楼停着且为未运行未收到任何指令的状态，如果在500ns时刻，给电梯一个操作指令，也就是按下4楼按钮，电梯对应的4楼按钮输出inside_key[3]信息，电梯接收到上升信息（up_ctrl），此时电梯停止楼层反馈信号floor_in[3：0]在电梯上升过程中，到达二楼时由0001变为0010，到达三楼时由0010变为0100，到达四楼时由0100变为1000。停止楼层反馈信号0001中，“1”位于二进制数0001的右边第一位，代表电梯位于一楼；停止楼层反馈信号0010中，“1”位于二进制数0010的右边第二位，代表电梯位于二楼；停止楼层反馈信号0100中，“1”位于二进制数0100的右边第三位，代表电梯位于三楼；停止楼层反馈信号1000中，“1”位于二进制数1000的右边第四位，代表电梯位于四楼。电梯内停止楼层反馈信号floor_in[3：0]变为1000时，时序图出现一个脉冲，上升完成信号up_done出现，意味着电梯上升操作完成。电梯同时收到开门信息open_ctrl并打开电梯门，紧接着完成开门动作并反馈虚拟电梯开门成功信号open_done。一段时间后出现超时信号time_up，系统收到关门信息close_ctrl，电梯门关闭瞬间出现虚拟电梯关门成功信号close_done，此时电梯已经完成关门操作，进入等待状态。至此，电梯成功完成一楼到四楼的整套操作。图1.5下降功能仿真时序图图1.5为下降功能仿真，它体现了电梯从四楼下降到一楼的运行过程。A时刻之前，为时序图的初始状态，电梯在四楼停着。此时按下电梯内的按钮1，inside_key[0]，电梯接收到下降信息（down_ctr），此时电梯停止楼层反馈信号floor_in[3：0]在电梯下降过程中，到达三楼时由1000变为0100，到达二楼时由0100变为0010，到达四楼时由0010变为0001。停止楼层反馈信号0001中，“1”位于二进制数0001的右边第一位，代表电梯位于一楼，电梯位于其他楼层的反馈信号同此方法理解。，电梯停止楼层反馈信号floor_in[3：0]变为0001时，时序图出现一个脉冲，下降完成信号down_done出现，意味着电梯下降操作完成。电梯同时收到开门信息open_ctrl并打开电梯门，紧接着完成开门动作并反馈虚拟电梯开门成功信号open_done。一段时间后出现超时信号time_up，系统收到关门信息close_ctrl，电梯门关闭瞬间出现虚拟电梯关门成功信号close_done，此时电梯已经完成关门操作，进入等待状态。至此，电梯成功完成四楼到一楼的整套操作。图1.6升降同步请求仿真时序图图1.6为电梯上升过程中同时收到一楼上升请求和四楼下降请求时的时序图。在图1.4上升功能仿真时序图中能得知上升过程中inside_key[3：0]一直为0000，其中四个“0”代表每个楼层都未按楼层按钮。图1.6中TimeA之前电梯上升，到二楼时inside_key[3：0]由0000变为1001，这代表一楼四楼同时发出指令，这种情况下，电梯先处理上升指令后处理下降指令。电梯停止楼层反馈信号floor_in[3：0]变为1000时，时序图出现一个脉冲，上升完成信号up_done出现，意味着电梯上升操作完成。电梯同时收到开门信息open_ctrl并打开电梯门，紧接着完成开门动作并反馈虚拟电梯开门成功信号open_done。一段时间后出现超时信号time_up，系统收到关门信息close_ctrl，电梯门关闭瞬间出现虚拟电梯关门成功信号close_done，此时电梯已经完成关门操作。紧接着，电梯才响应一楼的下降指令down_request，到达一楼以后，完成一楼的上升操作。图1.7升降异步请求仿真时序图图1.7为电梯下降过程中同时收到一楼上升请求和四楼下降请求时的时序图。图1.7中TimeA之前电梯停在四楼，TimeA时刻收到三楼下降信号并下降到三楼。三楼按下下降按钮，电梯下降。下降过程又收到一楼四楼的请求，这种情况下，电梯会先到一楼，再到四楼。据体运行情况与上升