50层电梯的VHDL程序设计方案.doc

50层电梯的VHDL程序设计方案 第一部分 设计任务 电梯程序设计 设计一个50层的电梯程序,实现以下功能： 功能： 用LED显示电梯的行进过程,即用数码管显示电梯当前所在楼层的位置。 在每层电梯的入口处有两个按钮上升请求(up)和下降请求(down)，按钮按下时则对应的LED亮。 电梯到达了有请求的楼层之后，把门打开。停留15秒之后，把门关闭。 电梯的运行遵循方向优先原则: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,由下面上逐个执行,直到最后一个上楼请求执行完毕,如更高层有下楼请求则直接上升到有下楼请求的最高层,然后进入下降模式;当电梯处于下降模式时,运行规则与上升模式刚好相反。 第二部分 设计方案 本次设计采用FPGA来实现对电梯程序的控制的，并采用VHDL语言输入的方式实现。整个系统分为两大组成模块：电梯控制器主体模块，完成各项控制进程，输出电路运行状态；显示模块，实现电梯控制器显示输出。 电梯控制器主体模块 图1 如图所示，clk是分频后1Hz的时钟信号，作为FPGA的时钟输入信号，电梯的模块输入的信号有：电梯外请求信号（包括上升请求和下降请求信号）、电梯内请求信号（即选定电梯停止的楼层的位置）。电梯模块的输出包括：楼层显示（posidisplay1为十位显示，posidisplay0）、上升请求信号显示(uplight)、下降请求信号显示(downlight)、电梯内请求信号显示(stoplight)以及电梯门打开信号（doorlight）。其中，请求信号高电平有效，doorlight=’1’时表示电梯门打开，反之则表示门关闭。 本次设计设置了电梯运行的几种状态，它们分别是：stopon1(电梯停在一楼),dooropen（电梯门打开）、doorclose(电梯门关闭)、up(电梯上升)、down(电梯下降)、stop(停止)。能过在不同的情况下对电梯状态的转换来实现电梯的升降、停止以及开门的动作。 程序运行时,先对电梯进行初始化,让电梯停在第一层,门打开,电梯运行方向的标志udsig=’0’(上升),即令 doorlight=’1’,position=1,pos:=1,udsig=’0’,cdisplay=”0001”。 15秒钟后电梯门关闭，对电梯内外的请求信号进行判断。无请求信号时，电梯一直处于初始状态(即电梯门关闭,停在第一层)；若有上升或下降请求信号时，电梯上升到请求信号所在的楼层，然后电梯门打开同时清除所在楼层相应的请求信号，在停留15秒钟之后，电梯门关闭，电梯根据电梯内信号的请求上升或下降，最后停留在请求停止的楼层。 在电梯上升的进程中，电梯首先对所在楼层以上的上升请求信号发生响应，而忽略下降请求信号，只有在上升过程停止后，电梯才开始对下降请求信号做出相应的处理。电梯在处于下降时也一样，首先对下降请求信号作出响应，在下降过程停止后，才开始对上升请求信号作出相应的响应，电梯在对请求信号作出响应后都会清除相应的请求信号。若无请求信号时，电梯会停在最后停止时所在的楼层并且保持门关闭的状态，直至有请求信号产生时为止。 对电梯进行复位时，电梯回到stopon1状态。 电梯运行的流程图如图2所示。 显示模块 引脚介绍： Ledin[3..0]: 数据输入 Ledout[3..0]: 数码管译码输出 顶层模块设计 图3 引脚介绍： clk： 时钟输入 reset： 复位键输入 up_button[49..1]： 楼层上升请求信号输入 down_button[50..2]：楼层下降请求信号输入 stop_button[50..1]： 停止楼层选择信号输入 uplight[50..1]： 跟up_button对应的指示灯信号输出 downlight[50..0]： 跟down_button对应的指示灯信号输出 stoplight[50..1]： 跟stop_button对应的指示灯信号输出 posdis1[6..0]： 楼层位置显示（十位）输出 posdis0[6..0]： 楼层位置显示（个位）输出 tdis[6..0]： 倒计时显示输出 doorlight： 开门信号输出 第三部分 仿真分析 电梯控制器主体模块仿真 令up_button[5]=’1’,up_button[9]=’1’,stop_button[12]=’1’,stop_button[17]=’1’, stop_button[41]=’1’, stop_button[50]=’1’；down_button[44]=’1’，则出现上图所示的仿真波形 从中我们可以看出