電梯控制的設(shè)計(jì)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />
1、 了解電梯時(shí)序電路的實(shí)現(xiàn)。
2、 掌握用FPGA實(shí)現(xiàn)電梯模型的方法。
3、 體驗(yàn)FPGA的多用途性。
二、實(shí)驗(yàn)原理
本實(shí)驗(yàn)是用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)三層樓的電梯模型，并利用點(diǎn)陣顯示電梯當(dāng)前所在樓層。點(diǎn)陣顯示與七段碼顯示原理相同，也是通過(guò)掃描來(lái)顯示。下面主要講一下電梯實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的幾個(gè)主要部分。
樓層到樓層之間的間隔：用計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
開門與關(guān)門之間的間隔：用計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
電梯向上還是向下：如果現(xiàn)在電梯在1樓，肯定以后向上走；如果現(xiàn)在在三樓，那么以后肯定向下；如果現(xiàn)在電梯在2樓，如果現(xiàn)在電梯向下開，且1樓有人按鍵，那么不管三樓有沒(méi)有人按鈕，則先到1樓；如果現(xiàn)在電梯向上開，且3樓有人按鈕，則不管1樓有沒(méi)有人呼叫，一直開到3樓；如果電梯現(xiàn)在在2樓，且處于向下開到狀態(tài)，但是1樓沒(méi)有按鈕，那么如果這個(gè)時(shí)候要是3樓有人呼叫，就向上開，反之，則向下開。
至于顯示部分，則只根據(jù)當(dāng)前電梯所在的位置來(lái)確定，與電梯的運(yùn)行方向無(wú)關(guān)。
三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
實(shí)驗(yàn)需要完成的任務(wù)是編寫VHDL代碼來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)中的三層電梯工作。在點(diǎn)陣上顯示電梯所在的樓層，當(dāng)其它樓層有上或下的請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，表示該樓層上或下的綠色或黃色指示燈亮，電梯開始上或下運(yùn)行，當(dāng)?shù)竭_(dá)該樓層時(shí)，表示該樓層上或下的綠色或黃色指示燈滅，表示到達(dá)該樓層的紅色指示燈亮，點(diǎn)陣顯示樓層數(shù)，紅色指示燈滅。
四、實(shí)驗(yàn)步驟
1、打開QUARTUSII軟件，新建一個(gè)工程。
2、建完工程之后，再新建一個(gè)VHDL File，打開VHDL編輯器對(duì)話框。
3、按照實(shí)驗(yàn)原理和自己的想法，在VHDL編輯窗口編寫VHDL程序，用戶可參照光盤中提供的示例程序。
4、編寫完VHDL程序后，保存起來(lái)。方法同實(shí)驗(yàn)一。
5、對(duì)自己編寫的VHDL程序進(jìn)行編譯并仿真，對(duì)程序的錯(cuò)誤進(jìn)行修改，直到完全通過(guò)編譯和仿真。
6、編譯仿真無(wú)誤后，根據(jù)用戶自己的要求進(jìn)行管腳分配。分配完成后，再進(jìn)行全編譯一次，以使管腳分配生效。
7、根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線將上面管腳分配的FPGA管腳與對(duì)應(yīng)的模塊連接起來(lái)。
如果是調(diào)用的本書提供的VHDL代碼，則實(shí)驗(yàn)連線如下：
Clk：FPGA工作所需時(shí)鐘信號(hào)，輸入為750Hz左右時(shí)鐘。
k1、k2u、k2d、k3：分別接電梯模型的1KU、2KU、2KD和3KD。
d1、d2u、d2d、d3：分別接電梯模型的1U、2U、2D和3D。
door1、door2、door3：分別與電梯模塊的1DOOR、2DOOR和3DOOR相連。
8、用下載電纜通過(guò)JTAG口將對(duì)應(yīng)的sof文件加載到FPGA中。觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否與自己的編程思想一致。
五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)象
以設(shè)計(jì)的參考示例為例，當(dāng)設(shè)計(jì)文件加載到目標(biāo)器件后，按下三層電梯模塊相對(duì)應(yīng)的按鍵，則模擬電梯相對(duì)指示的燈會(huì)跟據(jù)到達(dá)不同樓層進(jìn)行顯示，到達(dá)樓層會(huì)在數(shù)碼管上顯示。
六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告
1、 仔細(xì)分析該實(shí)驗(yàn)程序，了解FPGA是如何來(lái)控制電梯的。
2、 仔細(xì)分析該實(shí)驗(yàn)程序，了解點(diǎn)陣顯示的工作原理。
3、 可以編寫一個(gè)點(diǎn)陣的驅(qū)動(dòng)程序來(lái)控制點(diǎn)陣，如通過(guò)按鍵來(lái)控制其中的一個(gè)亮點(diǎn)按要求的方向運(yùn)動(dòng)；或者設(shè)計(jì)一個(gè)點(diǎn)陣按一定的規(guī)律顯示的舞臺(tái)燈光設(shè)計(jì)程序。
