對(duì)于分頻器模塊、按鍵請(qǐng)求模塊、電梯控制器模塊和指示模塊和顯示模塊這四個(gè)模塊，電梯控制器模塊和指示模塊涉及到電梯各種運(yùn)行情況的處理，其算法是最復(fù)雜的，也是最容易出錯(cuò)的。本文采用使用有限狀態(tài)機(jī)來設(shè)計(jì)該模塊，具體的算法描述如下。

　　將電梯運(yùn)行定義為7個(gè)狀態(tài)，具體的狀態(tài)定義如下：

　　S0：onfloor1，表示在樓層1;

　　S1：dooropen_up，上升過程中，電梯開門5s;

　　S2：doorclose_up，上升過程中，電梯關(guān)門;

　　S3：up_lift，表示電梯上升一層;

　　S4：dooropen_down，下降過程中，電梯開門5s;

　　S5：doorclose_down，下降過程中，電梯關(guān)門;

　　S6：down_lift，表示電梯下降一層。

　　各狀態(tài)在滿足一定的條件下轉(zhuǎn)換，具體狀態(tài)轉(zhuǎn)換如圖2所示。

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　　圖2 電梯控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

　　表1 電梯控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件

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　　上表中， pos 表示當(dāng)前樓層， up[pos ] 、down[pos]、stop[pos]分別表示當(dāng)前樓層的向上、向下、和停止銨鈕的狀態(tài)。

　　顯然，上述算法并未對(duì)樓層數(shù)作限制，也就是說該算法適合于任意樓層的電梯控制器。

　　2.3 仿真驗(yàn)證

　　本文根據(jù)上述算法，采用Verilog HDL語(yǔ)言在FPGA上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)三層電梯控制器。對(duì)于實(shí)現(xiàn)來說，三層電梯或者多層電梯的控制器只是Verilog代碼數(shù)量的不同，其算法則完全是本文提出的算法，沒有區(qū)別。本文只所以實(shí)現(xiàn)了一個(gè)三層電梯控制器，是因?yàn)橛布_發(fā)環(huán)境的資源(包括按鈕的數(shù)量、指示燈的數(shù)量)僅滿足三層電梯控制器的驗(yàn)證。

　　三層電梯控制器的仿真波形如圖3所示。

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　　圖3 三層電梯控制器的仿真波形

　　仿真波形說明：電梯內(nèi)外按鈕，當(dāng)其值由0變?yōu)?即表示被按下。圖中，各層電梯間內(nèi)外的銨鈕被按下是隨機(jī)發(fā)生的。

　　由仿真波形可以看出，電梯的運(yùn)行符合設(shè)計(jì)要求。

　　2.4 硬件驗(yàn)證

　　本文的設(shè)計(jì)經(jīng)引腳鎖定并下載到硬件開發(fā)環(huán)境中，經(jīng)測(cè)試完全正確。

　　具體硬件開發(fā)環(huán)境為GW48-PK2實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)。

　　CLK選擇clk0，頻率可選擇為256Hz。

　　鍵1、2、3對(duì)應(yīng)電梯內(nèi)各層的按鈕;鍵4、5對(duì)應(yīng)一二樓層電梯外的向上銨鈕;鍵6、7對(duì)應(yīng)二三樓層電梯外的向下銨鈕;鍵8對(duì)應(yīng)系統(tǒng)復(fù)位鍵;燈1、2、3指示電梯內(nèi)各層的按鈕被按下;燈4、5指示一二樓層電梯外的向上銨鈕被按下;燈6、7指示二三樓層電梯外的向下銨鈕被按下;燈8指示開門。

　　電梯所在層數(shù)由數(shù)碼管1指示。

　　3 結(jié)論

　　本文的電梯控制器設(shè)計(jì)，結(jié)合了深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院的實(shí)際電梯的運(yùn)行情況，易于學(xué)生理解和接受，對(duì)于工學(xué)結(jié)合的教學(xué)改革，是一個(gè)非常好的實(shí)踐項(xiàng)目。另外，本文提出的電梯控制器算法適合于任意樓層，并在FPGA開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行了驗(yàn)證，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和實(shí)用性。