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Verylog HDL 电梯运行控制系统(内附源码).doc

发布时间：2022-06-14 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.12M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    东南大学自动化学院 实 验 报 告 课程名称： 数字系统课程设计 实验名称： 电梯运行控制器 院 （系）： 自动化 专 业： 自动化 姓 名： 卢长胜 学 号： 08013218 实 验 室： 金智楼 实验组别： 同组人员： 评定成绩： 实验时间： 2015 年 9 月 11 日 审阅教师： 1
    目 录 一．系统题目介绍 1. 题目描述 2. 设计要求 二．实验设备与器材配置 三．系统分析及流程 1. 设计分析 2. 设计流程 四．设计文件层次 五．模块详解及功能仿真 1.时钟分频模块 2.开关输入模块 3.按键输入模块 4.电梯控制模块 5.楼层显示模块 6.电梯系统模块 六．实际运行效果 七．实验总结 八．主要代码附录 1）4*4 矩阵键盘代码 2）电梯控制模块代码 2
    一、 系统题目介绍 1.题目描述 电梯有上、下两个运行方向，在底层只有上行按钮，在中间层有 上行、下行按钮，在最顶层只有下行按钮。所有按钮轻触按钮灯亮， 到达该层按钮灯灭。上行时优先满足当前层以上的上行请求，到达顶 层后下行；下行时优先满足当前层以下的下行请求，到达底层后变为 上行。上行时若没有当前层以上的请求，且当前层以下有请求，则变 为下行；下行时若没有当前层以下的请求，且当前层以上有请求，则 变为上行；没有请求时停在当前层。 电梯有人数和重量限制，电梯内设有超载灯，只有在灯灭时方可 运行。电梯内设有事故报警按钮（通话器）。电梯有控制锁，锁上时 电梯不能运行。电梯门可以自动，也可以人为控制。电梯内有各层指 示及上行、下行指示。电梯的行驶速度设定为常数，开关门时间可以 人为改变。每层停留一定时间。 2.设计要求 （1）设计一个 4 层电梯全自动控制电路。 （2）电梯运行锁用一按钮代替（开锁上电），低电平可以运行，高电 平不能运行。 （3）每层电梯入口处设有上行、下行请求按钮，电梯内设有乘客到 达层次的停站要求开关，高电平有效。 （4）有电梯所处楼层指示灯和电梯上行、下行状态指示灯 3
    （5）电梯到达某一层时，该层指示灯亮，并一直保持到电梯到达另 一层为止。电梯上行或下行时，相应状态指示灯亮。 （6）电梯接收到停站请求后，每层运行 2 秒，到达停站层，停留 2 秒后门自动打开，开门指示灯亮，开门 6 秒后电梯自动关门。 （7）能记忆电梯内、外的请求信号，并按照电梯的运行规则依次响 应，请求信号保留至响应后撤除。 （8）人数超载或超重用一按钮代替，高电平有效，超载时电梯不能 运行，并有相应指示。 （9）事故报警按钮高电平有效，事故报警不能运行，并有指示灯， 信号保留至事故消除 选做：增加手动开门、关门控制，并可调整开、关门时间。 二、 实验设备与器材配置 实验装置包含有“电子技术实验装置”、“计算机组成/ISP 实验装 置”、“微机系统与接口实验装置”及“单片机/综合电子设计实验装 置”。该系列实验装置提供了集演示、验证和综合设计于一体的新一 代教学实验平台，可以完成常用的实验项目。内有 FPGA/CPLD 下载板 一块。 三、系统分析及流程 1．设计分析 4
    首先，进行电梯控制器的分析。电梯运行的所在楼层共有四楼，故 每一层楼需要一个状态，楼层间的切换，则可以抽象为满足相应条件 时的状态的跳变；由于每层楼都可能等待，因此每层楼对应的状态需 要有自循环功能；同时，到达目标楼层后，电梯需要等待 2s 后开门， 6s 后关门，当有开门键或关门键按下时，需要修改延时时间，因此需 要一个开关门状态；最后，由于超载或者突发事故的产生，电梯的状 态需要锁存，而这一点可以在控制器每次循环开始运行时进行判断即 可。因此，基于以上分析，电梯运行控制器的状态机需要 5 个状态即 可完成题目所有要求和发挥要求。 其次，进行外部输入方式和显示输出分析。电梯外，1 楼有一个上 行请求键，4 楼有下行请求键，2 楼 3 楼各有两个上下请求键，故需 要 6 个开关表示。同理，用六个 LED 灯表示请求。电梯内，有 1,2,3 和 4 楼的请求按键，故可以用 4*4 矩阵键盘进行输入。超载和事故报 警键则可以通过矩阵键盘的“0”键输入，消除键则可用按键“14”， 用红色 LED 灯警示。到达的楼层可以用数码管显示，开关门则用一 个 LED 灯表示即可。至此，所有输入及显示信息已经分析完毕。 5
    3.设计流程 开始 开关输入 按键输入 存储请求信息 Y Y 控制门态 N 进入等待状态 报警 N 目标楼层=当前楼层 Or 手动开关门 N 有无楼层请求 Y 楼层切换 结束 四．设计文件层次 1.顶层系统文件 2.时钟分频文件 3.开关输入文件 6
    4.4*4 矩阵键盘输入文件 5.电梯运行控制文件 6.楼层译码显示文件 五．模块详解及功能仿真 1.时钟分频模块 1）时钟用途 由于本电梯系统采用的时钟输入为 2MHz,故需要分频 1kHz 时钟和 500kHz 时钟，其中 500kHz 时钟适合矩阵键盘的按键扫描，而 1kHz 用于其余模块作为时钟输入。 2）功能仿真 1．2MHz 分频至 1kHz 的元器件图如下： 波形仿真图如下： 波形说明：clk_in 为 2MHz，经过 1000 分频到 1kHz. 2．2MHz 分频至 500kHz 的元器件图如下： 7
    波形仿真图如下： 波形说明：时钟 clk_in 频率为 2MHz，经过四分频到 500kHz. 2.开关输入模块 1）开关原理图及代表含义 开关原理图如下： VCC Rk3 470 Rk4 470 Rk1 470 Rk2 470 RP_K1 R470 VCC R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 R 6 R 7 R 8 C O M 1 2 3 4 9 5 6 7 8 K 1 1 K 1 2 K 9 K 1 0 K 1 K 2 K 3 K 4 K 5 K 6 K 7 K 8 K_11 K_12 K_9 K_10 K_1 K_2 K_3 K_4 K_5 K_6 K_7 K_8 GND 在此次设计中，使用了 K6..K1，对于 in[5..0]，开关输入 in[5..0] 从低位到高位分别代表一楼上请求，二楼和三楼的下请求、上请求， 四楼的下请求。 2)使用方式 8
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