电梯控制器-Verilog语言

数字系统设计大作业

题目：电梯控制器

姓名：温庆

学号：031241214

班级：0312412

指导老师：黄双林

摘要 (3)

正文 (4)

1设计目的及要求 (4)

2设计原理 (4)

2.1 设计实现原理 (4)

2.2项目分块及其实现方案 (6)

2.3电梯控制器的流程图 (7)

3设计内容 (8)

3.1基本状态设计 (8)

3.2模块设计 (9)

3.3波形仿真 (10)

总结与致谢 (14)

参考文献 (15)

附录 (16)

电梯作为垂直方向的交通工具，在高层建筑和公共场所已成为不可或缺的设备。中国是全球最大的电梯市场，也具有最强的电梯生产能力，但由于缺乏自主知识产权和核心技术，自主品牌占市场的份额很少。因此要加大对电梯技术的创新和发展，提升电梯的性能，就需要引进更好的技术，电梯控制器就是很好的装置，大力开发控制器是很必要的。

电梯的微机化控制主要有以下几种形式：PLC控制；单片机控制；单板机控制；单微机控制；多微机控制；人工智能控制。本次课程设计采用了EDA技术进行操作EDA技术打破了软件和硬件间的壁垒，使计算机的软件技术与硬件实现、设计效率与产品性能合二为一，它代表了电子设计技术和应用技术的发展方向。

本设计采用Verilog HDL语言的编程技术，源程序Altera公司的Quartus II 软件仿真。

关键字：EDA技术; Verilog HDL语言; Quartus II软件

1设计目的及要求

1、进一步巩固理论知识，培养所学理论知识的在实际中的应用能力；掌握EDA设计的一般方法；熟悉一种EDA软件，掌握一般EDA系统的调试方法；利用EDA软件设计一个电子技术综合问题，培养Verilog HDL编程、书写技术报告的能力。为以后进行工程实际问题的研究打下设计基础。

2、设计一个6层电梯控制器电路，用数码管显示电梯所在楼层号，电梯初始状态为第一楼层；每楼层电梯外都有上、下楼请求开关，电梯内设有乘客到达楼层的请求开关、电梯所处楼层、上升模式及下降模式的指示；电梯每2秒升降一层，到达有停站请求的楼层后，经4秒电梯门打开，开门指示灯亮，开门4秒后，指示灯灭，关门，关门时间3秒，电梯继续运行。可以通过快速关门和关门中断信号控制；能记忆电梯内外的请求信号，当电梯处于上升模式时，只响应比电梯所在位置高的楼请求信号，直到最后一个上楼请求执行完毕，再进入下降模式。

2设计原理

2.1 设计实现原理

根据系统设计要求，并考虑到系统的可检验性，整个系统的输入输出接口设计如图1所示：系统工作用2Hz基准时钟信号CLKIN,楼层上升请求键UPIN,楼层下降请求键DOWNIN,楼层选择键入键ST_CH，提前关门输入键CLOSE,延迟关门输入键DELAY，电梯运行的开关键RUN_STOP，电梯运行或停止指示键LAMP,电梯运行或等待时间指示键RUN_WAIT,电梯所在楼层指示数码管ST_OUT,楼层选择指示数码管DIRECT。

图 1. 电梯控制器DTKZQ的输入输出接口图

各输入端口的功能如下：

CLKIN:基准时钟信号，为系统提供2Hz的时钟脉冲，上升沿有效；

UPIN:电梯上升请求键。由用户向电梯控制器发出上升请求。高电平有效；DOWNIN:电梯下降请求键，由用户向电梯控制器发出下降请求。高电平有效；ST_CH[2..0]:楼层选择键入键，结合DIRECT完成楼层选择的键入，高电平有效；CLOSE:提前关门输入键。可实现无等待时间的提前关门操作，高电平有效；DELAY: 延迟关门输入键。可实现有等待时间的延迟关门操作，高电平有效；RUN_STOP:电梯运行或停止开关键。可实现由管理员控制电梯的运行或停止，高电平有效。

一下为输出端口：

LAMP:电梯运行或等待指示键，指示电梯的运行或等待状况。高电平有效；RUN_WAIT:电梯运行或等待时间指示键，指示电梯运行状况或等待时间的长短，高电平有效；

ST_OUT:电梯所在楼层指示数码管，只是电梯当前所在的楼层数。即1~6层，高电平有效；

DIRECT:楼层选择指示数码管，指示用户所要选择的楼层数，高电平有效。

2.2项目分块及其实现方案

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。主要动作有开、关门，乘客可通过键入开、关门按键，呼唤按键，指定楼层按钮等来控制电梯的行与停。

据此，整个电梯控制器DTLZQ应包括如下几个组成部分：①时序输出及楼选计数器；②电梯服务请求处理器；③电梯升降控制器；④上升及下降寄存器；

⑤电梯次态生成器。该电梯控制器设计的关键是确定上升及下降寄存器的置位与复位。整个系统的内部组成结构图2所示。

图2. 电梯控制器的内部组成结构图

图3. 电梯控制器系统框图2.3电梯控制器的流程图

图4总流程图

3设计内容

3.1基本状态设计

1、采用信号并置处理很多输入信号的方式：

always @(call_up_1 or call_up_2 or call_up_3 or call_up_4 or call_up_5) up_all={1'b0, call_up_5, call_up_4, call_up_3, call_up_2, call_up_1};

//将各下降请求信号实时地合并(1楼为底层,无下降请求,考虑到通用性,将第1位填零)

always @(call_down_2 or call_down_3 or call_down_4 or call_down_5 or call_down_6)

down_all={call_down_6, call_down_5, call_down_4, call_down_3, call_down_2, 1'b0};

//将各停靠请求信号实时地合并

always @(request_1 or request_2 or request_3 or request_4 or request_5 or request_6)

request_all={request_6, request_5, request_4, request_3, request_2, request_1};

2、通过参数定义把信号并置的方法和有限状态机联系起来

parameter WAIT=7'b0000001, UP=7'b0000010, DOWN=7'b0000100, UPSTOP=7'b0001000, DOWNSTOP=7'b0010000, OPENDOOR=7'b0100000,