基于FPGA的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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系統(tǒng)重啟時(shí)(res=1)，進(jìn)入空閑狀態(tài)(Idle)，空閑狀態(tài)下，輸出信號(hào)posit=up=down=open=0，當(dāng)輸入信號(hào)goto為0時(shí)，保持空閑狀態(tài)；當(dāng)goto信號(hào)不為0時(shí)，進(jìn)入上升狀態(tài)(Stop)。當(dāng)?shù)谝粚由仙盘?hào)觸發(fā)時(shí)，進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)。停止?fàn)顟B(tài)下，open信號(hào)上升沿觸發(fā)電梯開門；up=down =0，posit=goto。在電梯開門延時(shí)期間(dooropen=1)，保持停止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)電梯門關(guān)上時(shí)(dooropen=0)，判斷下一站樓層，若大于目前樓層，進(jìn)入上升狀態(tài)，若小于目前樓層，進(jìn)入下降狀態(tài)。上升狀態(tài)下，up=1，updown=01，posit=goto，觸發(fā)電機(jī)控制模塊拖拽電機(jī)上升。樓層達(dá)到信號(hào)，使系統(tǒng)進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)。下降狀態(tài)同理。本模塊接口信號(hào)如表2所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/190999.htm
模塊3：電機(jī)控制模塊
本模塊輸入信號(hào)有：上升觸發(fā)信號(hào)(up)、下降觸發(fā)信號(hào)(down)、所在樓層(posit)以及下一站樓層(goto)，輸出信號(hào)：4個(gè)位不同相位的電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。模塊由升降信號(hào)觸發(fā)，經(jīng)電機(jī)狀態(tài)控制器，產(chǎn)生4個(gè)相位的電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)P[3：0]，輸出至電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其頻率決定電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，其相位決定電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。P[3：0]的各頻率信號(hào)由分頻器模塊提供。
模塊4：顯示模塊
本模塊功能用于電梯所在樓層(posit)、電梯運(yùn)行狀態(tài)(updown)的七段碼顯示或LED顯示。以及超載信號(hào)(over)的報(bào)警和顯示。
模塊5：門控模塊
本模塊用來(lái)控制電梯門狀態(tài)，由輸入門控信號(hào)open信號(hào)觸發(fā)開門(doorstat=1)，經(jīng)過(guò)延時(shí)，電梯門自動(dòng)閉合(doorstat=0)。所超載(over=1)，則電梯門不合，電梯保持開門狀態(tài)，直到超載信號(hào)清除。
模塊6：分頻模塊
分頻模塊用來(lái)對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)分頻，產(chǎn)生向電機(jī)控制模塊提供的各頻率信號(hào)。
3 仿真驗(yàn)證
本設(shè)計(jì)頂層采用模塊化設(shè)計(jì)，各模塊采用VerilogHDL硬件描述語(yǔ)言。自頂向下的設(shè)計(jì)方式，便于程序查錯(cuò)、升級(jí)、改進(jìn)，本設(shè)計(jì)稍加修改，即可實(shí)現(xiàn)任意樓層電梯控制。對(duì)所設(shè)計(jì)程序進(jìn)行分析、編譯、綜合、布線后產(chǎn)生的電路進(jìn)行功能仿真和時(shí)序仿真，均可獲得符合設(shè)計(jì)要求的邏輯值。時(shí)序仿真波形如圖4所示。
由圖4可以看出：控制器始終能有效存儲(chǔ)各樓層請(qǐng)求信號(hào)，能按照方向優(yōu)先、循環(huán)次序執(zhí)行各樓層請(qǐng)求。各信號(hào)狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。信號(hào)延時(shí)為10 ns級(jí)，在允許范圍內(nèi)。
本設(shè)計(jì)硬件實(shí)現(xiàn)采用康芯KX_7CH最小系統(tǒng)版。程序經(jīng)引腳鎖定并編程下載到器件，經(jīng)測(cè)試，邏輯完全正確，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
4 結(jié)論
基于FPGA的數(shù)字電路設(shè)計(jì)方式在可靠性、體積、成本上的優(yōu)勢(shì)是巨大的，它已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路的主要手段之一。本文設(shè)計(jì)的四層電梯控制器，稍加改進(jìn)即適合于任意樓層，靈活性強(qiáng)，運(yùn)行可靠，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和實(shí)用性。
評(píng)論