目 录

前言 ......................................................................................................................... 1 1 绪论 ..................................................................................................................... 2 1.1 课程设计题目 .............................................................................................. 2 1.2 设计目的 ...................................................................................................... 2 1.3 课程设计要求 .............................................................................................. 2 1.4 课程设计思想 .............................................................................................. 3 2 软件介绍 ............................................................................................................. 4 3课程设计步骤 ...................................................................................................... 6 3.1 状态机的基本原理 ...................................................................................... 6 3.2 电梯控制器的功能模块 .............................................................................. 6 3.3 电梯控制器的流程图 .................................................................................. 7 3.4 电梯控制器的VHDL描述模块流程 ......................................................... 8 3.5 实体设计 ...................................................................................................... 8 3.6 结构体设计 .................................................................................................. 8 3.7 VHDL源代码语法的简单说明 ................................................................... 9 3.8 电梯输入输出端口图 ................................................................................ 10 4 三层电梯控制器的调试及仿真 ........................................................................ 11 4.1 程序的调试 ................................................................................................. 11 4.2 波形仿真 ..................................................................................................... 11 5课程设计的意义 ................................................................................................ 15 5.1 设计背景 .................................................................................................... 15 5.2 课程设计的意义 ........................................................................................ 15

5.2.1 中国电梯的现状 ............................................................................ 15 5.2.2 电梯的节能和环保 ........................................................................ 16 5.2.3 电梯的智能化 ................................................................................ 16

6 总结 ................................................................................................................... 17 参考文献 ............................................................................................................... 18 附 录 ..................................................................................................................... 19

课程设计说明书

前言

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。

电梯控制器可以有很多实现方式，本设计用了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。VHDL主要用于描述数字系统的接口，结构和功能，它的语法简单易懂，移植性好。

我设计的是一个3层电梯控制器。分为主控制器和分控制器。主控制器是电梯内部的控制器，每层电梯入口处有一个分控制器。本设计采用VHDL，源程序Altera公司的Quartus II软件仿真。运用有限状态机的设计方法，设计了两个进程相互配合，状态机进程作为主要进程，信号灯控制进程作为辅助进程。在主进程中定义了十个状态，STOPON1，DOOROPEN，DOORCLOSE，DOORWAIT1，DOORWAIT2，DOORWAIT3，DOORWAIT4，UP，DOWN，STOP。在电梯时钟的触发下，通过当前状态和信号灯信号来判定下一状态。信号灯控制进程中，信号灯信号存储按键请求情况，它的熄灭是由状态机进程中传出的信号来控制。

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1 绪论

电梯控制器由硬件和软件两大部分组成。硬件包括控制器、控制器地板、读卡天线、电源、写卡器、IC卡片等组成内呼控制器，软件包括下位机运行控制软件、上位机写卡授权软件。我设计的三层电梯控制器主要应用EDA电子电路技术。EDA的发展使得设计更具有灵活性。

随着我国经济持续增长、城镇化建设的加速和房地产行业的进一步发展，对电梯的需求越来越大。所以电梯控制器就需要大强度的发展，来满足社会的需求。电梯的发展更加的智能化，节约化。对社会的发展，人民生活水平的提高具有很大的意义。所以加大对电梯控制器的发展，和技术上的研究是很重要的。

随着EDA技术发展和应用领域的扩大与深入，EDA技术在电子信息、通讯、自动控制及计算机应用等领域的重要性突出。随着技术市场与人才市场对EDA的需求不断提高，产品的市场需求和技术市场的要求也必然会反映到教学领域和科研领域中来。EDA技术的提高，促进了电梯控制器的发展。

电梯行业也随着科技的发展，不断地出现在人们生活的各个场所，因此，对电梯控制器的设计是一个很实用的例子，对掌握EDA技术的应用也有很大的帮助。

1.1 课程设计题目

电梯控制器

1.2 设计目的

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VHDL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。

1.3 课程设计要求

设计一电梯控制器实现如下功能：

一个3层电梯控制器。分为主控制器和分控制器。主控制器是电梯内部的控制器，每层电梯入口处有一个分控制器。

主控制器的功能如下：

1.在电梯开关时相应请求，否则不响应； 2.电梯初始位置是一层；

3.电梯运行时，指示方向和当前所在楼层； 4.电梯每秒升降一层

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5.当电梯到达所请求的楼层时，自动开门，等待4秒后自动关门，继续运行，如果没有请求信号，停留在当前楼层；

6.收到请求后，自动到达用户所在楼层，自动开门；

7.记忆电梯内外所有请求，并按电梯运行顺序执行，在执行后清除请求； 8.电梯运行规则：当电梯处于上升状态时，仅响应比电梯位置高的用户的请求；当电梯处于下降状态时，仅响应比电梯位置更低的用户请求；

分控制器的功能如下：

1.设有上升请求按钮和下降请求按钮，实时检测用户按键； 2.指示电梯当前坐在楼层

3.当电梯到达本层是，清除请求。

1.4 课程设计思想

实验模拟生活中电梯运动控制，电梯总共三层，最简单的控制思想如下：采集用户呼叫楼层，并放入相应的记忆单元中；不考虑电梯轿厢所在楼层。若有用户呼叫，电梯上行直到达到用户呼叫最大层，再下行直到到达最低层，由此构成一次行程；每完成一次行程，检测是否所用用户呼叫均已响应完毕。如果没有，电梯继续运行，直到响应完所有用户呼叫。否则，电梯停止运行；其中用户请求包括外部请求和内部请求。有外部升降请求信号需点亮相应的外部请求指示灯，内部升降请求信号同外呼；根据电梯所在楼层，七段数码管显示楼层数；根据用户运行方向，点亮相应升降指示灯；当电梯运行到有相应外部呼叫或内部呼叫楼层时，电梯停止运行，灭掉相应的呼叫显示灯，电梯开关门后，继续运行。

电梯控制器设计两个进程相互配合，状态机进程作为主要进程，信号灯控制进程作为辅助进程。根据电梯的实际工作情况，可以为状态机设置十个状态，它们分别是“电梯停在一层”“开门”“关门”“开门等待第一秒”“开门等待第二秒”“开门等待第三秒”“开门等待第四秒”“上升”“下降”和“停止”。由于电梯每秒上升或下降一层，则可以用周期为1s的信号作为电梯状态转换的触发时钟。状态机进程中的很多判断条件是以信号灯控制进程产生的信号灯信号为依据，而信号灯控制进程中信号灯的熄灭又是由状态机进程中传出的信号来控制。

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