用CPLD器件及VHDL语言实现电梯控制系统

　　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。