用CPLD器件及VHDL语言实现电梯控制系统

2009-09-18 21:38:08来源: 西安航空职业技术学院

  1 引言

  随着社会的发展。使用电梯越来越普遍,已从原来只在商业大厦、宾馆过渡到在办公室、居民楼等多种建筑中,并且对电梯功能的要求也不断提高,其相应控制方式也在不断发生变化。电梯的微机化控制主要有:PLC控制、单板机控制、单片机控制、单微机控制、多微机控制和人工智能控制等。随着EDA技术的快速发展,PLD器件已广泛应用于电子设计与控制的各个方面。这里使用CPLD器件,采用VHDL语言设计一个16 楼层单个载客箱的电梯控制系统,此控制系统具有使用安全可靠,功能全面的特点,方便人们生活。

  2 系统总体设计

  该系统采用单片CPLD器件实现一个多楼层单个载客箱的电梯控制器,该控制器可控制电梯完成 16个楼层的载客服务,而且遵循方向优先的原则,能够提前关电梯门和延迟关电梯门、提供电梯运行的开关控制键同时指示电梯运行情况、楼层间的运行时间以及电梯所在楼层的等待时间。根据系统设计要求,并考虑到系统设计的可验证性,整个系统的输入、输出接口设计如图1所示。

  各输入端口的功能如下:

  CLKIN:基准时钟信号,为系统提供2 Hz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]:楼层选择键人键,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。
  以下为输出端口:

  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[3…0]: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[3…0]:电梯所在楼层指示数码管,指示电梯当前所在的楼层数。即1~16层,高电平有效;
  DIRECT[3…0]: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。
  该设计中,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和向下状态。主要动作有开、关门,停靠和启动。乘客可通过键入开、关门按钮,呼唤按钮,指定楼层按钮控制电梯。因此,整个电梯控制器应包括5个组成部分:时序输出及楼选计数器;电梯服务请求处理器;电梯升降控制器;上升及下降寄存器和电梯次态生成器,图2为电梯控制器系统框图。图3为电梯控制器的内部组成结构。

[1] [2]

关键字:CPLD  VHDL  电梯控制系统

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2009/0918/article_721.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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