三层电梯控制器实验报告三层电梯控制器实验报告.doc

大连理工大学本科实验报告 题目：三层电梯控制器 课程名称： 数字电路与系统设计 学院（系）：电子信息与电气工程学部 专 业： 班 级： 学生姓名： 学 号： 完成日期： 2012-7-5 成 绩： 2012 年 7 月 05 日 题目：三层电梯控制器 1 设计要求 随着科技的发展，电梯的使用越来越普遍，在商业大厦、宾馆酒店、办公场所、居民住宅中广泛使用。并且随着生活水平的提高，人们对电梯功能的要求也不断提高，相应地其控制方式也在不停地方生变化。对于电梯的控制，传统的方法是使用继电器——接触器控制系统进行控制技术的不断发展，微型计算机在电梯控制上的应用日益广泛，现在已进入全微机化控制的时代。 电梯的微机化控制主要由以下几种形式：1.PLC控制；2.单板机控制；3.单片机控制；4.单微机控制；5.多微机控制；6.人工智能控制。目前FPGA已广泛应用与电子设计与控制的各个方面。本设计就是使用一片FPGA来实现对三层电梯的控制。 电梯控制器是控制电梯按顾客的要求自动上下的装置。三层电梯控制器的功能如下： （1）每层电梯入口处设有上下请求开关，电梯内设有乘客到达层次的停站请求开关。 （2）设有电梯所处位置指示装置及电梯运行模式（上升或下降）指示装置。 （3）电梯每秒升（降）一层楼。 （4）电梯到达有停站请求的楼层后，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），电梯继续运行，直至执行完最后一个请求信号后停在当前层。 （5）能记忆电梯内外的所有请求信号，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。 （6）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，由下而上逐个执行，直到最后一个上楼请求执行完毕；如更高层有下楼请求，则直接升到有下楼请求的最高层接客，然后便进入下降模式。当电梯处于下降模式时与上升模式相反。 （7）电梯初始状态为一层开门。 （8）当收到报警信号时，电梯停止工作，电梯维持当前状态不动。报警信号解除时，电梯继续工作。 （9）电梯到达指定楼层时有声音提示。 2 设计分析及系统方案设计 电梯控制器的设计方法有很多，本文采用状态机来描述，其优点是思路清晰。可以将电梯等待的每秒钟以及开门、关门都看成一个独立的状态。由于电梯又是每秒上升或下降一层，所以就可以通过一个以秒为周期的时钟来触发状态机。根据电梯的实际工作情况可以把状态机设置为10个状态，分别是“电梯停留在一层”、“开门”、“关门”、“开门等待第1秒”、“开门等待第2秒”、“开门等待第3秒”、“开门等待第4秒”、“上升”、“下降”和“停止”状态。各个状态之间的转换条件可由设计要求所决定。 控制器的功能模块如图1所示，包括主控制器、分控制器、楼层选择器、状态显示器、译码器和楼层显示器。乘客在电梯中选择所要到达的楼层，通过主控制器的处理，电梯开始运行，状态显示器显示电梯的运行状态，电梯所在楼层数通过译码器译码从而在楼层显示器中显示。分控制器把有效的请求传给主控制器进行处理，同时显示电梯的运行状态和电梯所在楼层数。由于分控制器相对简单很多，所以主控制器是核心部分。 三层电梯控制器的实体设计　　 首先考虑输入端口，一个异步复位端口reset，用于在系统不正常时回到初始状态；在电梯外部，必须有升降请求端口，一层是最低层，不需要有下降请求，三层是最高层，不需要有上升请求，二层则上升、下降请求端口都有；在电梯的内部，应该设有各层停留的请求端口：一个电梯时钟输入端口，该输入时钟以1秒为周期，用于驱动电梯的升降及开门关门等动作；另有一个按键时钟输入端口，时钟频率比电梯时钟高。　　 其次是输出端口，有升降请求信号以后，就得有一个输出端口来指示请求是否被响应，有请求信号以后，该输出端口输出逻辑‘1’。被响应以后则恢复逻辑‘O’；同样，在电梯内部也应该有这样的输出端口来显示各层停留是否被响应；在电梯外部，需要一个端口来指示电梯现在所处的位置；电梯开门关门的状态也能用一个输出端口来指示；为了观察电梯的运行是否正确，可以设置一个输出端口来指示电梯的升降状态。 三层电梯控制器的结构体设计　　首先说明一下状态。状态机设置了lO个状态，分别是电梯停留在l层(stopon1)、开门(dooropen)、关门(doorclose)、开门等待第1秒(waitl)、开门等待第2秒(wait2)、开门等待第3秒(wait3)、开门等待第4秒(wai