EDA电梯控制器课程设计报告

目录1、绪论..............................................................................................12、三层电梯设计原理......................................................................22．1系统设计功能..........................................................................22.2系统设计方案..............................................................................22.2.1系统设计接口图.......................................................................22.2.2系统设计各接口说明...............................................................32.2.3主要程序代码说明...................................................................32.2.4电梯控制器的组成...................................................................52.3系统设计源程序及程序具体分析..............................................62.4程序仿真图及分析....................................................................133、创新与改进—8层电梯的设计...............................................153.1八层电梯设计思想–状态图.................................................153.2八层电梯设计源程序...............................................................163.3程序仿真图及分析....................................................................313.4硬件检测....................................................................................313.4.1实验电路板选择..................................................................313.4.2实验箱管脚设置....................................................................323.4.3硬件测试分析.........................................................................324.小结...............................................................................................334.1设计技巧分析............................................................................334.2创新与改进................................................................................334.3课程总结....................................................................................335.参考文献.......................................................................................356.谢辞...............................................................................................3611、绪论随着EDA技术发展和应用领域的扩大与深入，EDA技术在电子信息、通讯、自动控制及计算机应用等领域的重要性突出。随着技术市场与人才市场对EDA的需求不断提高，产品的市场需求和技术市场的要求也必然会反映到教学领域和科研领域中来。因此学好EDA技术对我们有很大的益处。EDA功能强大，一台计算机、一套EDA软件和一片或几片大规模可编程芯片（CPLD/FPGA或ispPAC），就能完成电子系统的设计。EDA技术涉及面广，内容丰富，但在教学和技术推广层面上，应用较为广泛的是基于可编程器件的EDA技术，它主要包括如下四大要素：1大规模可编程器件，它是利用EDA技术进行电子系统设计的载体；2硬件描述语言，它是利用EDA技术进行电子系统设计的主要手段；3软件开发工具，它是利用EDA技术进行电子系统的智能化的自动化设计工具；4实验开发系统，它是利用EDA技术进行电子系统设计的下载工具及硬件验证工具。电梯行业也随着科技的发展，不断地出现在人们生活的各个场所，因此，对电梯控制器的设计是一个很实用的例子，对我们掌握EDA技术的应用也有很大的帮助。22、三层电梯设计原理2．1系统设计功能1．每层电梯入口处设有请求开关，电梯内设有顾客到达层次的停站请求开关。2．设有电梯入口处位置指示装置及电梯运行模式（上升或者下降）指示装置。3．电梯每秒升（降）层楼。电梯到达有停站请求的楼层，经过1秒电梯门打开，开门指示灯亮，开门4秒后，电梯门关闭（开门指示灯灭），电梯继续进行，直至最后一个请求信号后停留在当前层。4．能记忆电梯内所有请求，并按照电梯运行规则按顺序响应，每个请求信号保留至执行后消除。5．电梯运行规则——当电梯处于上升模式时，只响应比电梯所在位置高的上楼请求信号，由上而下逐个执行，直到最后一个上楼请求执行完毕；如果高层有下楼请求，则直接升到由下楼请求的最高楼层，然后进入下降模式。当电梯处于下降模式时则与上升模式相反。6．电梯初始状态为一层开门状态。2.2系统设计方案2.2.1系统设计接口图根据系统设计要求，并考虑到系统的可验证性，整个系统的输入输出接口设计如图2.2.1：3图2.2.1电梯输入输出接口图2.2.2系统设计各接口说明系统设计有如下输入：时钟（buttonclk，liftclk），系统复位键（reset），楼层上升请求（f1upbutton，f2upbutton），楼层下降请求（f2dnbutton，f3dnbutton），外部请求指示灯（fuplight，fdnlight），楼层停止请求（stop1button,stop2button,stop3button），内部请求指示灯（stoplight）；同时输出如下：当前楼层位子（position），楼层上升、下降指示灯（udsig），开门状态灯（doorlight）。2.2.3主要程序代码说明1．设计此系统是通过状态机实现的，首先定义以下状态：TYPELIFT_STATEIS(STOPON1,DOOROPEN,DOORCLOSE,DOORWAIT1,DOORWAIT2,DOORWAIT3,DOORWAIT4,UP,DOWN,STOP);2．利用用户所输入请求，在以上状态之间进行转换，同时也定义了以下寄存器信号以备调用：SIGNALMYLIFT:LIFT_STATE;SIGNALCLEARUP:STD_LOGIC;--清除上升请求指示灯SIGNALCLEARDN:STD_LOGIC;--清除上下降请求指示灯SIGNALPOS:STD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);SIGNALPOSITION:INTEGERRANGE1TO3;3．在用户输入控制时，通过多个进程进行协调工作：CTRLIFT:PROCESS(RESET,LIFTCLK)--控制电梯状态进程用来为用户楼层选择4主要用了以下语句：（1）CASE语句CASE语句属于顺序语句，因此必须放在进程语句中使用，CASE语句的一般表达式是：CASE表达式ISWHEN选择值或标志符=〉顺序语句；．．．顺序语句；WHEN选择值或标志符=〉顺序语句；．．．顺序语句；．．．ENDCASE；当执行到CASE语句时，首先计算表达式的值，然后根据WHEN条件句中与之相同的选择值或标志符，执行对应的顺序语句，最后结束CASE语句。条件句中的=“”不是操作符，它的含义相当于THEN（或“于是”）。使用CASE语句应该注意以下几点：WHEN条件句中的选择值或标志符所代表的值必须在表达式的取值范围内。除非所以条件句中的选择值能完全覆盖CASE语句中表达式的取值，否则最末一个条件句中的选择必须如教材例那样用OTHERS关键词表示以上已列的所有条件句中的未能列出的其他可能的取值。OTHERS只能出现一次，且只能作为最后一种条件取值。使用OTHERS的目的是为了使条件句中的所有选择值能涵盖表达式的所有取值，以免综合器会插入不必要的锁存器。关键词NULL表示不做任何操作。CASE语句中的选择值只能出现一次，不允许有相同选择值的条件语句出现。CASE语句执行中必须选中，且只能选中所列条件语句中的一条。（2）IF语句IF语句是VHDL设计中最重要和最常用的语句，IF语句作为一种条件语句，它根据语句中所设置的一种或多种条件，有选择地执行制定的顺序语句。IF语句的语句结构有以下几种：IF条件句THEN顺序语句ENDIF；IF条件语句THEN顺序语句ELSE5顺序语句ENDIF；IF条件语句THENIF条件句THEN．．．ENDIFENDIFIF条件句THEN顺序句ELSIF条件句THEN顺序语句．．．ELSE顺序语句ENDIF；IF语句中至少应有一个条件句，“条件句”可以是BOOLEAN类型的标志符，如IFA1THEN．．．，或者是一个判别表达式，如IFA＜Ｂ＋１THEN．．．，判别表达式输出的值，即判断结果的数据类型是BOOLEAN。IF语句根据条件语句产生的判断结果是TRUE或是FALSE，有条件的选择执行其后的顺序语句。以上具体应用如源代码所示.2.2.4电梯控制器的组成电梯的控制状态包括运行状态、停止状态及等待状态，其中运行状态又包含向上状态和向下状态。每层楼设有用户请求按钮，用户可以通过本层的请求，对电梯进行控制，使电梯到当前楼层；而在电梯内部，还设有电梯停靠按钮，当用户需要下电梯时，可按下停止按钮，在计数及显示上，当电梯运行停止后，计数4s后，门自动关闭，而显示器也可显示当前电梯所在楼层数。6图2.2.2电梯内部控制结构图2.3系统设计源程序及程序具体分析LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITYTHREEFLIFTISPORT(BUTTONCLK:INSTD_LOGIC;--按键时钟LIFTCLK:INSTD_LOGIC;--电梯时钟RESET:INSTD_LOGIC;--F1UPBUTTON:INSTD_LOGIC;--F2UPBUTTON:INSTD_LOGIC;-