電梯控制器實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc
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電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 ——電梯控制器的設(shè)計(jì)與分析 班級(jí): 姓名: 學(xué)號(hào): 日期:2016年6月25日 聯(lián)系電話: 一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 電子技術(shù)專題實(shí)驗(yàn)是對(duì)“數(shù)字邏輯”課程內(nèi)容的全面、系統(tǒng)的總結(jié)、鞏固和提高的一項(xiàng)課程實(shí)踐活動(dòng)。根據(jù)數(shù)字邏輯的特點(diǎn),選擇相應(yīng)的題目,在老師的指導(dǎo)下,由學(xué)生獨(dú)立完成。目的是通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)的基本方法和技巧,正確運(yùn)用QuartusⅡ軟件及實(shí)驗(yàn)室多功能學(xué)習(xí)機(jī)硬件平臺(tái),完成所選題目的設(shè)計(jì)任務(wù),并掌握數(shù)字邏輯電路測(cè)試的基本方法,訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手能力和思維方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn),一方面提高運(yùn)用數(shù)字邏輯電路解決實(shí)際問(wèn)題的能力,另一方面使學(xué)生更深入的理解所學(xué)知識(shí),為以后的計(jì)算機(jī)硬件課程的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。 二.項(xiàng)目設(shè)計(jì)概要 1. 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo) 隨著社會(huì)的發(fā)展,電梯的使用越來(lái)越普遍,已從原來(lái)只在商業(yè)大廈、賓館使用,過(guò)渡到在辦公樓、居民樓等場(chǎng)所使用,并且對(duì)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(duì)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(jìn)行控制,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,微型計(jì)算機(jī)在電梯控制上的應(yīng)用日益廣泛,現(xiàn)在已進(jìn)入全微機(jī)化控制的時(shí)代。 2. 整體設(shè)計(jì)概述 電梯的微機(jī)化控制主要有以下幾種形式:① PLC控制;② 單板機(jī)控制;③ 單片機(jī)控制;④ 單微機(jī)控制;⑤ 多微機(jī)控制;⑥ 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(jì)與控制的各個(gè)方面。本設(shè)計(jì)就是使用一片CPLD/FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯的控制的 3. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)特點(diǎn) 我們?cè)陧?xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中采用模塊化設(shè)計(jì)思想,事先制定了模塊間的接口方案,使得整個(gè)系統(tǒng)的組合變得十分靈活。由于我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)為電子鐘和秒表模塊中都加入了顯示電路,總控模塊可分別與之連接組成一個(gè)分系統(tǒng),便于調(diào)試。在最終整合時(shí),我們也只需要將兩個(gè)模塊中的顯示電路合二為一即可。 三.系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求,并考慮到系統(tǒng)的可驗(yàn)證性,整個(gè)系統(tǒng)的輸入輸出接口設(shè)計(jì)如圖1所示:系統(tǒng)工作用2 Hz基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CLKIN,樓層上升請(qǐng)求鍵UPIN,樓層下降請(qǐng)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(yùn)行的開(kāi)關(guān)鍵RUN_STOP,電梯運(yùn)行或停止指示鍵LAMP,電梯運(yùn)行或等待時(shí)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。 各輸入端口的功能如下: CLKIN:基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào),為系統(tǒng)提供2Hz的時(shí)鐘脈沖,上升沿有效; UPIN:電梯上升請(qǐng)求鍵。由用戶向電梯控制器發(fā)出上升請(qǐng)求。高電平有效; DOWNIN:電梯下降請(qǐng)求鍵,由用戶向電梯控制器發(fā)出下降請(qǐng)求。高電平有效; ST_CH[2..0]:樓層選擇鍵入鍵,結(jié)合DIRECT完成樓層選擇的鍵入,高電平有效; CLOSE:提前關(guān)門輸入鍵??蓪?shí)現(xiàn)無(wú)等待時(shí)間的提前關(guān)門操作,高電平有效; DELAY: 延遲關(guān)門輸入鍵??蓪?shí)現(xiàn)有等待時(shí)間的延遲關(guān)門操作,高電平有效; RUN_STOP:電梯運(yùn)行或停止開(kāi)關(guān)鍵??蓪?shí)現(xiàn)由管理員控制電梯的運(yùn)行或停止,高電平有效。 一下為輸出端口: LAMP:電梯運(yùn)行或等待指示鍵,指示電梯的運(yùn)行或等待狀況。高電平有效; RUN_WAIT:電梯運(yùn)行或等待時(shí)間指示鍵,指示電梯運(yùn)行狀況或等待時(shí)間的長(zhǎng)短,高電平有效; ST_OUT:電梯所在樓層指示數(shù)碼管,只是電梯當(dāng)前所在的樓層數(shù)。即1~5層,高電平有效; DIRECT: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。 1. 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)示意圖 2.項(xiàng)目分塊及其實(shí)現(xiàn)方案 電梯的控制狀態(tài)包括運(yùn)行狀態(tài)、停止?fàn)顟B(tài)及等待狀態(tài),其中運(yùn)行狀態(tài)又包含向上狀態(tài)和向下?tīng)顟B(tài)。主要?jiǎng)幼饔虚_(kāi)、關(guān)門,??亢蛦?dòng)。乘客可通過(guò)鍵入開(kāi)、關(guān)門按鈕,呼喚按鈕,指定樓層按鈕等來(lái)控制電梯的行與停。 據(jù)此,整個(gè)電梯控制器DTKZQ應(yīng)包括如下幾個(gè)組成部分:① 時(shí)序輸出及樓選計(jì)數(shù)器;② 電梯服務(wù)請(qǐng)求處理器;③ 電梯升降控制器;④ 上升及下降寄存器;⑤ 電梯次態(tài)生成器。該電梯控制器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是確定上升及下降寄存器的置位與復(fù)位。整個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。 Vhdl程序: --DTKZQ.VHD --顯示電路 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY led IS PORT( LEDIN: IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); --輸入信號(hào) LEDOUT: OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0)); --輸出信號(hào) END LED; ARCHITECTURE ART OF LED IS --結(jié)構(gòu)體 BEGIN PROCESS(LEDIN) BEGIN CASE LEDIN IS --共陰極LED顯示譯碼 g f e d c b a WHEN"0000"=>ledout<="0111111";--0 WHEN"0001"=>ledout<="0000110";--1 WHEN"0010"=>ledout<="1011011";--2 WHEN"0011"=>ledout<="1001111";--3 WHEN"0100"=>ledout<="1100110";--4 WHEN"0101"=>ledout<="1101101";--5 WHEN"0110"=>ledout<="1111101";--6 WHEN"0111"=>ledout<="0000111";--7 WHEN"1000"=>ledout<="1111111";--8 WHEN"1001"=>ledout<="1101111";--9 WHEN"1010"=>ledout<="1110111";--10 WHEN"1011"=>ledout<="1111100";--11 WHEN"1100"=>ledout<="0111001";--12 WHEN"1101"=>ledout<="1011110";--13 WHEN"1110"=>ledout<="1111001";--14 WHEN"1111"=>ledout<="1110001";--15 WHEN OTHERS=>ledout<="0000000"; --其他情況時(shí)燈滅 END CASE; END PROCESS; END ART; LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; ENTITY DTKZQ IS PORT(CLK:IN STD_LOGIC; --2 Hz時(shí)鐘輸入信號(hào) UPIN:IN STD_LOGIC; --樓層上升請(qǐng)求鍵 DOWNIN:IN STD_LOGIC; --樓層下降請(qǐng)求鍵 ST_CH:IN STD_LOGIC; --結(jié)合DIRECT完成樓層選擇的鍵入 CLOSE:IN STD_LOGIC; --提前關(guān)門輸入鍵 DELAY:IN STD_LOGIC; --延遲關(guān)門輸入鍵 RUN_STOP:IN STD_LOGIC; --電梯運(yùn)行的開(kāi)關(guān)鍵 LAMP:OUT STD_LOGIC; --電梯運(yùn)行或停止指示鍵 RUN_WAIT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); --結(jié)合LAMP指示電梯運(yùn)行或等待時(shí)間 ST_OUT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); --電梯所在樓層指示數(shù)碼管 DIRECT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)); --樓層選擇指示數(shù)碼管 END ENTITY DTKZQ; ARCHITECTURE ART OF DTKZQ IS SIGNAL UR,DR:STD_LOGIC_VECTOR(16 DOWNTO 1); --上升或下降樓層請(qǐng)求寄存器 SIGNAL DIR,LIFTOR: INTEGER RANGE 0 TO 15; --樓選指示及樓層數(shù)計(jì)數(shù)器 SIGNAL WAI_T:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); --運(yùn)行或等待計(jì)數(shù)器 SIGNAL DIVID,HAND,CLKIN:STD_LOGIC; --時(shí)鐘2分頻和樓選復(fù)位變量 SIGNAL LADD:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); --電梯運(yùn)行狀態(tài)變量 SIGNAL CLOSEX,DELAYX:STD_LOGIC; --提前關(guān)門及延遲變量 BEGIN --內(nèi)部信號(hào)值的輸出 DIRECT<=CONV_STD_LOGIC_VECTOR(DIR,4)+1; ST_OUT<=CONV_STD_LOGIC_VECTOR(LIFTOR,4)+1; RUN_WAIT<=0&WAI_T; LAMP<=LADD(1); HAND<=WAI_T(2)AND(NOT WAI_T(1)AND WAI_T(0)); CLOSEX<=CLOSE AND(NOT LADD(1)); DELAYX<=DELAY AND(NOT LADD(1)); --分頻進(jìn)程 P0:PROCESS(CLK) BEGIN IF (CLKEVENT AND CLK=1) THEN CLKIN<=NOT CLKIN; END IF; END PROCESS P0; --分頻及樓選信號(hào)產(chǎn)生進(jìn)程 P1:PROCESS(CLKIN) BEGIN IF (CLKINEVENT AND CLKIN=1) THEN DIVID<=NOT DIVID; IF (DIR=4) THEN DIR<=0; ELSE DIR<=DIR+1; END IF; END IF; END PROCESS P1; --樓層請(qǐng)求寄存器的置位與復(fù)位進(jìn)程 P2:PROCESS(UR, DR, DIR, UPIN, DOWNIN, ST_CH, LIFTOR, WAI_T, RUN_STOP, HAND) VARIABLE NUM,T:INTEGER RANGE 0 TO 16 ; BEGIN NUM:=LIFTOR+1; T:=DIR+1; IF (RUN_STOP=1) THEN --電梯運(yùn)行時(shí)選擇樓層大于當(dāng)前樓層或者有上升請(qǐng)求 IF (((T>NUM)AND (ST_CH=1))OR (UPIN=1))THEN CASE T IS WHEN 1 => UR(1)<=1; WHEN 2 => UR(2)<=1; WHEN 3 => UR(3)<=1; WHEN 4 => UR(4)<=1; WHEN 5 => UR(5)<=1; WHEN 6 => UR(6)<=1; WHEN 7 => UR(7)<=1; WHEN 8 => UR(8)<=1; WHEN 9 => UR(9)<=1; WHEN 10 => UR(10)<=1; WHEN 11 => UR(11)<=1; WHEN 12 => UR(12)<=1; WHEN 13 => UR(13)<=1; WHEN 14 => UR(14)<=1; WHEN 15 => UR(15)<=1; WHEN 16 => UR(16)<=1; WHEN OTHERS=>NULL; END CASE; --電梯運(yùn)行時(shí)間到 ELSIF (HAND=1)THEN CASE NUM IS WHEN 1 => UR(1)<=0; WHEN 2 => UR(2)<=0; WHEN 3 => UR(3)<=0; WHEN 4 => UR(4)<=0; WHEN 5 => UR(5)<=0; WHEN 6 => UR(6)<=0; WHEN 7 => UR(7)<=0; WHEN 8 => UR(8)<=0; WHEN 9 => UR(9)<=0; WHEN 10 => UR(10)<=0; WHEN 11 => UR(11)<=0; WHEN 12 => UR(12)<=0; WHEN 13 => UR(13)<=0; WHEN 14 => UR(14)<=0; WHEN 15 => UR(15)<=0; WHEN 16 => UR(16)<=0; WHEN OTHERS=>NULL; END CASE; END IF; --選擇樓層小于當(dāng)前樓層或者有下降請(qǐng)求 IF (((T- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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