VHDL电梯控制系统分控制器设计+代码(4)
电梯控制模块作为整个电梯控制程序的核心，主要是是将电梯的状态分为两个状态：上升状态和下降状态。当电梯处于一楼、二楼和三楼时，根据电梯外部或内部发出的指令进行上升或下降操作。输入信号主要是电梯内外的命令案件，输出信号则是与命令相对应的指示灯、楼层号、上升下降信号和开关门信号。在其他各个楼层的上下请求信号及电梯内部的停止请求可以被电梯控制系统接受，然后根据电梯控制系统接收的这些请求信号，正确的响应并实现电梯的正确控制。除了最高楼层和最低楼层外，各楼层都设有上下请求开关，最高楼层和最低楼层分别设有下降和上升请求的开关，在电梯内部还设有乘客到达楼层的请求开关。电梯可以接受并记忆各楼层的上下请求，电梯到达有停站请求的楼层后，电梯门打开，开门一段时间后电梯关门，电梯继续根据电梯响应请求的情况运行，直至运行完最后一个请求后停止在当前楼层。以上是我们所应实现的基本功能。
电梯正常运行的五个状态： 上升状态、下降状态、开门状态、关门状态、等待状态。电梯通过状态机来实现在上述五个状态间的转移，各状态间的转移原则大体与生活中的电梯运转的原则是一致的。电梯在运行时基本原则:电梯系统处理状态转移时的第一优先准则是方向，电梯在运行时，会优先响应同方向上的请求，只有当同方向上的请求响应完后，才能转而响应不同方向上的请求。电梯系统的初始化状态为电梯停靠在1 楼并且电梯门是关闭的。在电梯外部，每个楼层会有升降请求信号的端口，同时楼层的最低层不需要下降请求，楼层的最高层不需要上升请求。灯的熄灭是由状态机进程中的上升或下降信号来控制。当电梯处于上升状态时，决定下一个状态是继续上升还是停止，当电梯处于下降状态时，决定下一个状态是继续下降还是停止，当电梯处于停止状态时，决定电梯是上升、下降还是停止。以按键后信号灯点亮作为判断状态机进程的条件，而电梯相应响应信号为逻辑高电平使得相应的信号灯熄灭。
主要要求如下：
（1） 电梯楼层数为3层。电梯控制系统根据用户在电梯内外所按下的命令按键，发出电梯上升、下降或停止的动作指示。电梯内的命令按键主要是前往1、2和3楼的按键；电梯外的命令按键则分布在三个楼层的电梯入口处，分别是一楼的上行、二楼的上行和下行以及三楼的下行。
（2） 有信号灯主要有楼层信号灯、开关门信号指示灯；电梯运行倒计时信号显示灯、上升下降信号显示灯、每层楼有两个按键分别响应上升下降的请求以及电梯内部有三个按键分别响应电梯内部要到达的楼层显示。
（3） 电梯到达只是有请求的楼层后没电梯门打开，信号灯亮，一段时间后，电梯门关闭，最后停在发出最后一个响应请求的楼层。
（4） 初始状态下，电梯停在一层，电梯门打开。
2.2 实验环境分析
这次我用了Quartus II作为仿真软件。Quartus II是Altera公司的综合性PLD开发软件，支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多种设计输入形式。Quartus II仿真软件内嵌了自有的综合器以及仿真器，内嵌的综合器和仿真器可以完成一套完整的PLD设计流程，从设计输入到硬件的配置。在XP、Linux以及Unix 系统上都可以使用Quartus II仿真软件，这个软件的设计流程除了可以使用Tcl 脚本完成外，同时还有完善的用户图形界面设计方式提供，该仿真软件还很多特点如，运行的速度较快、用户图形的界面统一易操作、软件的功能比较集中并且该仿真软件比较易学易用。Altera的IP核可以支持Quartus II仿真软件，同时LPM/MegaFunction宏功能模块库也包含在了Quartus II 中，这些功能模块库可以被用户充分成熟的利用，同时也简化了程序设计的复杂性并且加快了设计速度。也由于该仿真软件对第三方EDA工具有着良好的支持，在设计流程的各个阶段用户都能够使用熟悉的第三方EDA工具。Quartus II通过和DSP Builder工具Matlab/Simulink 相结合，可以方便地实现各种DSP应用系统； Altera的片上可编程系统（SOPC）开发可以被Quartus II 支持，是一种综合性的开发平台。Quartus II改变了支持器件类型的丰富和图形界面，许多Alter的设计辅助工具在Quartus II中被包含，集成了SOPC和HardCopy 设计流程，并且继承了Maxplus II友好的图形界面及简便的使用方法。Quartus平台与Cadence、ExemplarLogic、 MentorGraphics、Synopsys和Synplicity等EDA供应商的开发工具相兼容。作为一种可编程逻辑的设计环境，Altera Quartus II有强大的设计能力和直观易用的接口，被越来越多的数字系统设计者欢迎。