三层电梯控制电路设计

三层电梯控制电路设计

一. 设计要求

1. 每层电梯入口处设有上下请求开关，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，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，直至执行完最后一个请求信号后停留在当前层。

5. 能记忆电梯内外所有请求，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。

6. 电梯运行规则一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；如果高层有下楼请求，则相反。

7. 电梯初始状态为一层开门状态。

二. 设计目的

电梯控制器是控制电梯按顾客要求自动上下的装置。本文采用VHDL语言来设计实用三层电梯控制器，其代码具有良好的可读性和易理解性, 通过对三层电梯控制器的设计，可以发现本设计有一定的扩展性，而且可以作为更多层电梯控制器实现的基础。

三. 控制器的设计方案.

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。

图1. 电梯控制器原理图

四. 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(stoponl)、开门(dooropen)、关门(doorclose)、开门等待第1秒(doorwaitl)、开门等

待第2秒(doorwait2)、开门等待第3秒(doorwait3)、开门等待第4秒(doorwait4)、

上升(up)、下降(down)和停止(stop)。在实体说明定义完端口之后，在结构体architecture和begin之间需要有如下的定义语句，来定义状态机。

在结构体中，设计了俩个进程互相配合，一个是状态机进程作为主要进程，

另外一个是信号灯控制进程作为辅助进程。状态机进程中的很多判断条件是以信

号灯进程产生的信号灯信号为依据的，而信号灯进程中信号灯的熄灭又是由状态

机进程中传出的clearup和cleardn信号来控制。

在状态机进程中，在电梯的上升状态中，通过对信号灯的判断，决定下一个

状态是继续上升还是停止；在电梯下降状态中，也是通过对信号灯的判断，决定

下一个状态是继续下降还是停止；在电梯停止状态中，判断是最复杂的，通过对

信号的判断，决定电梯是上升、下降还是停止。

本设计需要完成的任务是编写VHDL代码来模拟现实中的三层电梯工作。在

点阵上显示电梯所在的楼层，当其它楼层有上或下的请求信号时，表示该楼层上

或下的绿色或黄色指示灯亮，电梯开始上或下运行，当到达该楼层时，表示该楼

层上或下的绿色或黄色指示灯灭，表示到达该楼层的红色指示灯亮，点阵显示楼

层数，红色指示灯灭。

五. vhdl源程序

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

use ieee.std_logic_arith.all;

use ieee.std_logic_unsigned.all;

--------------------------------------------------------------------

entity elevator is

port( clk : in std_logic; --Clock Signal

k1,k2u,k2d,k3 : in std_logic; --Push button

d1,d2u,d2d,d3 : out std_logic; --Led of

every floor

door1,door2,door3 : buffer std_logic; --door

led

r0,r1,r2,r3,r4,r5,r6,r7 : out std_logic; --7 segment driver

sa,sb,sc : out std_logic); --Display Select

end elevator;

-------------------------------------------------------------------- architecture behave of elevator is

signal state1,state3 : std_logic;

signal state2u,state2d : std_logic;

signal doorflag : std_logic;

signal udflag,runflag : std_logic; --up and down flag,run flag signal dcount : std_logic_vector(2 downto 0); --display counter

signal display : std_logic_vector(7 downto 0);

signal location : std_logic_vector(1 downto 0);

signal wcount : std_logic_vector(10 downto 0); --wait counter

signal doorcount : std_logic_vector(9 downto 0); --door counter

signal col1,col2,col3,col4,col5,col6 : std_logic_vector(7 downto 0);

begin

process(clk) -- judge the key is or is not been pushed

begin

if(clk'event and clk='1') then

if(k1='0' and door1='0') then

state1<='1';

d1<='1';

elsif(location=0 and wcount=0) then

d1<='0';

if(doorcount=1020) then

state1<='0';

end if;

end if;

if(k2u='0' and door2='0') then

state2u<='1';

d2u<='1';

elsif(location=1 and udflag='1' and wcount=0) then

d2u<='0';

if(doorcount=1020) then

state2u<='0';

end if;

end if;

if(k2d='0' and door2='0') then

state2d<='1';

d2d<='1';

elsif(location=1 and udflag='0' and wcount=0) then

d2d<='0';

if(doorcount=1020) then

state2d<='0';

end if;