用CPLD器件及VHDL語言實(shí)現(xiàn)電梯控制系統(tǒng)

　　1 引言

　　隨著社會(huì)的發(fā)展。使用電梯越來越普遍，已從原來只在商業(yè)大廈、賓館過渡到在辦公室、居民樓等多種建筑中，并且對(duì)電梯功能的要求也不斷提高，其相應(yīng)控制方式也在不斷發(fā)生變化。電梯的微機(jī)化控制主要有：PLC控制、單板機(jī)控制、單片機(jī)控制、單微機(jī)控制、多微機(jī)控制和人工智能控制等。隨著EDA技術(shù)的快速發(fā)展，PLD器件已廣泛應(yīng)用于電子設(shè)計(jì)與控制的各個(gè)方面。這里使用CPLD器件，采用VHDL語言設(shè)計(jì)一個(gè)16 樓層單個(gè)載客箱的電梯控制系統(tǒng)，此控制系統(tǒng)具有使用安全可靠，功能全面的特點(diǎn)，方便人們生活。

　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　該系統(tǒng)采用單片CPLD器件實(shí)現(xiàn)一個(gè)多樓層單個(gè)載客箱的電梯控制器，該控制器可控制電梯完成 16個(gè)樓層的載客服務(wù)，而且遵循方向優(yōu)先的原則，能夠提前關(guān)電梯門和延遲關(guān)電梯門、提供電梯運(yùn)行的開關(guān)控制鍵同時(shí)指示電梯運(yùn)行情況、樓層間的運(yùn)行時(shí)間以及電梯所在樓層的等待時(shí)間。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，并考慮到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可驗(yàn)證性，整個(gè)系統(tǒng)的輸入、輸出接口設(shè)計(jì)如圖1所示。

　　各輸入端口的功能如下：

　　CLKIN：基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)，為系統(tǒng)提供2 Hz的時(shí)鐘脈沖，上升沿有效；
　　UPIN：電梯上升請(qǐng)求鍵。由用戶向電梯控制器發(fā)出上升請(qǐng)求。高電平有效；
　　DOWNIN：電梯下降請(qǐng)求鍵，由用戶向電梯控制器發(fā)出下降請(qǐng)求，高電平有效；
　　ST_CH[2．．0]：樓層選擇鍵人鍵，結(jié)合DIRECT完成樓層選擇的鍵入，高電平有效；
　　CLOSE：提前關(guān)門輸入鍵．可實(shí)現(xiàn)無等待時(shí)間的提前關(guān)門操作，高電平有效；
　　DELAY：延遲關(guān)門輸入鍵?？蓪?shí)現(xiàn)有等待時(shí)間的延遲關(guān)門操作，高電平有效；
　　RUN STOP：電梯運(yùn)行或停止開關(guān)鍵。可實(shí)現(xiàn)由管理員控制電梯的運(yùn)行或停止，高電平有效。
　　以下為輸出端口：

　　LAMP：電梯運(yùn)行或等待指示鍵，指示電梯的運(yùn)行或等待狀況。高電平有效；
　　RUN_WAIT[3…0]：電梯運(yùn)行或等待時(shí)間指示鍵，指示電梯運(yùn)行狀況或等待時(shí)間的長(zhǎng)短，高電平有效；
　　ST_OUT[3…0]：電梯所在樓層指示數(shù)碼管，指示電梯當(dāng)前所在的樓層數(shù)。即1~16層，高電平有效；
　　DIRECT[3…0]：樓層選擇指示數(shù)碼管，指示用戶所要選擇的樓層數(shù)，高電平有效。
　　該設(shè)計(jì)中，電梯的控制狀態(tài)包括運(yùn)行狀態(tài)、停止?fàn)顟B(tài)及等待狀態(tài)，其中運(yùn)行狀態(tài)又包含向上和向下狀態(tài)。主要?jiǎng)幼饔虚_、關(guān)門，?？亢蛦?dòng)。乘客可通過鍵入開、關(guān)門按鈕，呼喚按鈕，指定樓層按鈕控制電梯。因此，整個(gè)電梯控制器應(yīng)包括5個(gè)組成部分：時(shí)序輸出及樓選計(jì)數(shù)器；電梯服務(wù)請(qǐng)求處理器；電梯升降控制器；上升及下降寄存器和電梯次態(tài)生成器，圖2為電梯控制器系統(tǒng)框圖。圖3為電梯控制器的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)。