基于 VHDL 三层电梯控制器的设计

0 引言

    电梯控制器是控制电梯按顾客要求自动上下的装置。本文采用 VHDL 语言来设计实用
三层电梯控制器，其代码具有良好的可读性和易理解性，源程序经 A1tera 公司的
MAX+plus II 软件仿真，目标器件选用 CPLD 器件。通过对三层电梯控制器的设计，可以
发现本设计有一定的扩展性，而且可以作为更多层电梯控制器实现的基础。

1 三层电梯控制器将实现的功能
    (1)每层电梯入口处设有上下请求开关，电梯内设有顾客到达层次的停站请求开关。
    (2)设有电梯入口处位置指示装置及电梯运行模式(上升或下降)指示装置。
    (3)电梯每秒升(降)一层楼。
    (4)电梯到达有停站请求的楼层，经过 1 秒电梯门打开，开门指示灯亮，开门 4 秒后，
电梯门关闭(开门指示灯灭)，电梯继续进行，直至执行完最后一个请求信号后停留在当
前层。
    (5)能记忆电梯内外所有请求，并按照电梯运行规则按顺序响应，每个请求信号保留至
执行后消除。
    (6)电梯运行规则一当电梯处于上升模式时，只响应比电梯所在位置高的上楼请求信号，
由下而上逐个执行，直到最后一个上楼请求执行完毕；如果高层有下楼请求，则直接升
到由下楼请求的最高层，然后进入下降模式。当电梯处于下降模式时则与上升模式相反。
    (7)电梯初始状态为一层开门状态。

2 设计方案和论证
2．1 控制器的设计方案
    控制器的功能模块如图 1 所示，包括主控制器、分控制器、楼层选择器、状态显示器、译
码器和楼层显示器。乘客在电梯中选择所要到达的楼层，通过主控制器的处理，电梯开始
运行，状态显示器显示电梯的运行状态，电梯所在楼层数通过译码器译码从而在楼层显
示器中显示。分控制器把有效的请求传给主控制器进行处理，同时显示电梯的运行状态和
电梯所在楼层数。由于分控制器相对简单很多，所以主控制器是核心部分。

2．2 三层电梯控制器的设计思路

    电梯控制器采用状态机来实现，思路比较清晰。可以将电梯等待的每秒钟以及开门、关
门都看成一个独立的状态。由于电梯又是每秒上升或下降一层，所以就可以通过一个统一
的 1 秒为周期的时钟来触发状态机。根据电梯的实际工作情况，可以把状态机设置 10 个

“

状态，分别是 电梯停留在第 1

” “

” “

” “

层 、 开门 、 关门 、 开门等待第 1

” “

秒 、 开门等待第 2

” “

秒 、 开门等待第 3

” “

秒 、 开门等待第 4

” “

” “

” “

”

秒 、 上升 、 下降 和 停止状态 。各个状态之间

的转换条件可由上面的设计要求所决定。

3 三层电梯控制器的综合设计