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1、燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書題目: 電梯控制 學(xué)院(系): 電氣工程學(xué)院 年級(jí)專業(yè): 09級(jí)應(yīng)電3班 學(xué) 號(hào): 學(xué)生姓名: 指導(dǎo)教師: 教師職稱: 實(shí)驗(yàn)師 燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書院(系):電氣工程學(xué)院 基層教學(xué)單位:電子實(shí)驗(yàn)中心 學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名專業(yè)(班級(jí))設(shè)計(jì)題目電梯控制設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)樓層顯示1-7電梯自動(dòng)從1層上升到7層,再從7層下降到1層在點(diǎn)陣電路上顯示流動(dòng)的上下箭頭具有暫停功能設(shè)計(jì)要求8*8點(diǎn)陣電路顯示上下箭頭用1個(gè)數(shù)碼管顯示樓層1個(gè)數(shù)字開關(guān)實(shí)現(xiàn)暫停功能工作量學(xué)會(huì)使用max+plusii軟件、verilog hdl語言和實(shí)驗(yàn)箱;獨(dú)立完
2、成電路設(shè)計(jì),編程下載、連接電路和調(diào)試;參加答辯并書寫任務(wù)書。工作計(jì)劃1. 了解eda的基本知識(shí),學(xué)習(xí)使用軟件max+plusii,下發(fā)任務(wù)書,開始電路設(shè)計(jì);2. 學(xué)習(xí)verilog hdl語言,用verilog hdl進(jìn)行程序設(shè)計(jì)3. 學(xué)習(xí)使用實(shí)驗(yàn)箱,繼續(xù)電路設(shè)計(jì);4. 完成電路設(shè)計(jì);5. 編程下載、連接電路、調(diào)試和驗(yàn)收;6. 答辯并書寫任務(wù)書。參考資料數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).閻石主編.高等教育出版社.eda課程設(shè)計(jì)a指導(dǎo)書.鄭兆兆等編. verilog hdl程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用王偉編著指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字說明:此表一式四份,學(xué)生、指導(dǎo)教師、基層教學(xué)單位、系部各一份。2012年01月 05
3、日 目 錄第一章 設(shè)計(jì)說明3 一、設(shè)計(jì)思路 3 二、模塊介紹 5 三、真值表 6第二章 verilog hdl設(shè)計(jì)程序序 8第三章 波形仿真圖 15第四章 管腳鎖定及硬件連線 16第五章 總結(jié) 17參考文獻(xiàn) 18第一章 設(shè)計(jì)說明 本課題設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)電梯顯示電路的控制。當(dāng)電梯上升時(shí),8*8點(diǎn)陣上出現(xiàn)流動(dòng)的上升箭頭,顯碼管隨電梯上升依次顯示1-7;當(dāng)電梯下降時(shí),8*8點(diǎn)陣上出現(xiàn)流動(dòng)的下降的箭頭,顯碼管隨電梯下降依次顯示7-1。電梯具有暫停功能。在實(shí)現(xiàn)課題要求的基礎(chǔ)上,根據(jù)電梯的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境,增加了一下幾個(gè)功能:一、電梯在中途停止時(shí),箭頭不在流動(dòng),而是根據(jù)實(shí)際情況顯示閃動(dòng)的向上或向下的箭頭。此時(shí)電梯
4、的實(shí)際樓層位置與顯碼管顯示應(yīng)該一致,數(shù)碼管不再變化。二、電梯暫停時(shí),蜂鳴器隨箭頭閃動(dòng)而發(fā)出聲音,提示電梯處于暫停狀態(tài)。暫停結(jié)束,蜂鳴器不再發(fā)聲。三、電梯顯示層數(shù)用動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示,電梯處于第幾層,第幾個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示樓層數(shù)。一、設(shè)計(jì)思路該設(shè)計(jì)設(shè)置了一個(gè)開關(guān)switch,實(shí)現(xiàn)暫停功能。用中間變量flag作為電梯上升下降的使能信號(hào),低電平時(shí)電梯上升,高電平時(shí)電梯下降。電梯到第一層是flag置零,第七層時(shí)flag置一。用ss記樓層數(shù),flag為零時(shí),ss遞增,flag為一時(shí),ss遞減。并用ss作為數(shù)碼管的位選信號(hào)。把ss編譯為七段碼的七位段碼,用rl表示,并輸出。用t作為蜂鳴器的使能信號(hào),高電平有效。
5、用row和line控制點(diǎn)陣的行列掃描。由于箭頭流動(dòng)或閃動(dòng)會(huì)有多個(gè)狀態(tài),所以程序中用中間變量p控制掃描哪個(gè)箭頭。箭頭的掃描過程如下:依次快速掃描下圖1、2、3、4時(shí)由于發(fā)光二極管的余暉和人眼的視覺停留就會(huì)使人看到如圖五的效果。其他圖形同理可以得到(在此不一一列舉)。當(dāng)快速掃描時(shí)圖5、6、7轉(zhuǎn)換時(shí),給人的感覺就是箭頭在閃動(dòng)。向下的閃動(dòng)箭頭同理可以得到。圖1 圖2 圖2 圖4 圖5 圖6 圖7 圖8 二、模塊介紹該設(shè)計(jì)使用一個(gè)模塊,內(nèi)含4個(gè)always模塊:模塊1:電梯升降控制模塊在此模塊中,當(dāng)開關(guān)switch開通時(shí),ss開始計(jì)數(shù),(clk0控制其計(jì)數(shù)周期,本程序中clk0為0.5hz,即2秒鐘電梯
6、上升一層)flag為0時(shí)電梯上升,ss開始遞增,ss為時(shí)flag為1,電梯下降,ss遞減,ss為0時(shí),flag置0.依次循環(huán)。同時(shí)ss即為樓層數(shù)。當(dāng)switch關(guān)斷時(shí),ss保持原值,不再計(jì)數(shù),電梯暫停。模塊2:箭頭各狀態(tài)掃描時(shí)間及蜂鳴器控制模塊在此模塊中,首先用clk1(2hz)控制箭頭各個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換時(shí)間,即每個(gè)箭頭保持時(shí)間。當(dāng)開關(guān)switch為1時(shí) ,中間變量p開始從0到2循環(huán)計(jì)數(shù),當(dāng)電梯上升即flag為0時(shí),在模塊3中依次掃描上升的三個(gè)箭頭,如圖5、6、7依次掃描。出現(xiàn)向上閃動(dòng)箭頭。當(dāng)switch為0時(shí),p從3到4循環(huán)計(jì)數(shù),電梯上升時(shí),依次掃描圖5和圖8。點(diǎn)陣出現(xiàn)向上閃動(dòng)箭頭。電梯向下時(shí)同
7、理。再次就是控制蜂鳴器,當(dāng)switch為0,且p為3時(shí)。蜂鳴器使能端t置高電平,其他情況t為低電平。蜂鳴器發(fā)聲周期與箭頭閃動(dòng)周期相同。模塊3:點(diǎn)陣掃描控制模塊在此模塊中,快速(clk2為1024hz)掃描點(diǎn)陣的行和列,例如快速掃描圖1、2、3、4時(shí)。會(huì)出現(xiàn)圖5的上升箭頭。當(dāng)flag為0時(shí)掃描向上的箭頭,當(dāng)flag為1時(shí),掃描向下的箭頭。模塊4:數(shù)碼管顯示控制模塊在此模塊中,ss控制位選信號(hào),rl控制七段碼段選信號(hào),每一個(gè)ss對(duì)應(yīng)一個(gè)七段碼。當(dāng)電梯升降式,動(dòng)態(tài)數(shù)碼管依次顯示樓層數(shù)。三、真值表1、 點(diǎn)陣箭頭顯示真值表。表一行列l(wèi)ine0line1line2line3line4line5line6l
8、ine7row0000011000row1000011000row2000011000row3000011000row4000011000row5000011000row6000011000row7000011000 表二行列l(wèi)ine0line1line2line3line4line5line6line7row0100100100row1000100100row2000100100row3000100100row4000100100row5000100100row6000100100row7000100100表三行列l(wèi)ine0line1line2line3line4line5line6line
9、7row0101000010row1101000010row2001000010row3001000010row4001000010row5101000010row6101000010row7101000010表四行列l(wèi)ine0line1line2line3line4line5line6line7row0010000001row1010000001row2010000001row3110000001row4110000001row5010000001row6010000001row7010000001以上四個(gè)表為上升的完整箭頭的真值表,由于狀態(tài)較多,在此不一一列出真值表。2、數(shù)碼管顯示真值表。
10、升降位選段選樓層flagss0ss1ss2rl0rl1rl2rl3rl4rl5rl6000100001101001010110112001110011113010011001104010111011015011011111016111100001117111011111016110111011015110011001104101110011113101010110112000100001101第二章 verilog hdl設(shè)計(jì)源程序電梯控制的源程序如下:module a(clk0,clk1,clk2,line,row,rl,ss,switch,t);/clk0控制電梯上升時(shí)間;input sw
11、itch,clk0,clk1,clk2; /clk1控制各個(gè)畫面轉(zhuǎn)換時(shí)間;output line,row,rl,ss,t; /clk2控制點(diǎn)陣掃描時(shí)間; reg7:0 line; /line,row控制點(diǎn)陣的行和列;reg7:0 row; /ss為樓層數(shù);reg6:0 rl; /rl表示七段譯碼;reg2:0 ss;reg t; /switch為數(shù)字開關(guān)integer flag;integer p;reg1:0c;always (posedge clk0) if (switch) begin if(flag=0) /上升 begin ss=ss+1; if(ss=3b111) flag=1;
12、end else if(flag=1) /下降 begin ss=ss-1; if(ss=3b001) flag=0; end endelse /暫停 ss=ss; always (posedge clk1)begin if(switch=1) begin t=0; if(p2) p=p+1; else p=0; end else if(switch=0) begin if(p=3) begin t=1; p=p+1; end else begin t=0; p=3; end endendalways (posedge clk2)if(flag=0) /flag=0時(shí),顯示上升箭頭; begi
13、n if(p=0) begin c=c+1; case(c) 0: begin line=8b00011000;row=8b00000000;end 1: begin line=8b00100100;row=8b00000001;end 2: begin line=8b01000010;row=8b11100011;end 3: begin line=8b10000001;row=8b11100111;end endcase end else if(p=1) begin c=c+1; case(c) 0: begin line=8b00011000;row=8b11110000;end 1:
14、begin line=8b00100100;row=8b11110000;end 2: begin line=8b01000010;row=8b11111110;end 3: begin line=8b10000001;row=8b11111110;end endcase end else if(p=2) begin c=c+1; case(c) 0: begin line=8b00011000;row=8b00000111;end 1: begin line=8b00100100;row=8b00001111;end 2: begin line=8b01000010;row=8b000111
15、11;end 3: begin line=8b10000001;row=8b00111111;end endcase end else if(p=3) begin c=c+1; case(c) 0: begin line=8b00011000;row=8b00000000;end 1: begin line=8b00100100;row=8b00000001;end 2: begin line=8b01000010;row=8b11100011;end 3: begin line=8b10000001;row=8b11100111;end endcase end else if(p=4) be
16、gin line=8b00000000;row=8b11111111; end end else if(flag=1) /flag=1時(shí),顯示下降箭頭; begin if(p=0) begin c=c+1; case(c) 0: begin line=8b00011000;row=8b00000000;end 1: begin line=8b00100100;row=8b10000000;end 2: begin line=8b01000010;row=8b11000111;end 3: begin line=8b10000001;row=8b11100111;end endcase end
17、else if(p=1) begin c=c+1; case(c) 0: begin line=8b00011000;row=8b00001111;end 1: begin line=8b00100100;row=8b00001111;end 2: begin line=8b01000010;row=8b01111111;end 3: begin line=8b10000001;row=8b01111111;end endcase end else if(p=2) begin c=c+1; case(c) 0: begin line=8b00011000;row=8b11100000;end
18、1: begin line=8b00100100;row=8b11110000;end 2: begin line=8b01000010;row=8b11111000;end 3: begin line=8b10000001;row=8b11111100;end endcase end else if(p=3) begin c=c+1; case(c) 0: begin line=8b00011000;row=8b00000000;end 1: begin line=8b00100100;row=8b10000000;end 2: begin line=8b01000010;row=8b110
19、00111;end 3: begin line=8b10000001;row=8b11100111;end endcase end else if(p=4) begin line=8b00000000;row=8b11111111; en endalways (ss) begin case(ss) 0: begin rl= 7b0000000;end 1: begin rl= 7b0000110;end 2: begin rl= 7b1011011;end 3: begin rl= 7b1001111;end 4: begin rl= 7b1100110;end 5: begin rl= 7b
20、1101101;end 6: begin rl= 7b1111101;end 7: begin rl= 7b0000111;end endcaseendendmodule第三章 波形仿真圖1樓層顯示波形圖9 2蜂鳴器波形 圖103點(diǎn)陣波形圖114整體波形圖12第四章 管腳鎖定及硬件連線1、管腳鎖定信號(hào)clk0clk1clk2switchtss0ss1ss2管腳號(hào)7471693938737068信號(hào)row0row1row2row3row4row5row6row7管腳號(hào)198196193191189179176174信號(hào)line0line1line2line3line4line5line6line
21、7管腳號(hào)197195192190187177175173信號(hào)rl 0rl 1rl 2rl 3rl 4rl 5r l6管腳號(hào)758587899088862硬件連接pin7471693938737068實(shí)驗(yàn)箱clock22clook20clock11/ss0ss1ss2pin198196193191189179176174實(shí)驗(yàn)箱row1row2row2row4row5row6row7row8pin197195192190187177175173實(shí)驗(yàn)箱ra1ra2ra3ra4ra5ra6ra7ra8pin75858789908886實(shí)驗(yàn)箱abcdefg第五章 總結(jié)兩周的課設(shè)很快就結(jié)束了,到最后我終于完成了我的任務(wù)電梯控制。在一開始我第一次接觸了max+plusii軟件,從一開始的一無所知,到后來慢慢了解,這是一個(gè)慢慢摸索,仔細(xì)總結(jié),不斷犯錯(cuò),屢次改正的過程。在我拿到任務(wù)書的時(shí)候,我沒有了一開始的好奇感,取而代之的是困惑與不解。一開始我走了許多彎路,但是經(jīng)過不斷地學(xué)習(xí)和總結(jié),我的課題,從局部的思路設(shè)想到具體的程序設(shè)計(jì),從程序的編譯到對(duì)錯(cuò)誤的修改,從程序的調(diào)試到上箱成功。我得到的不僅是一個(gè)比較成功的結(jié)果,在這個(gè)過程中我學(xué)到了很多東西,無論在理論上還是動(dòng)手實(shí)踐過程中,我都有了很大提高。經(jīng)過這兩周的實(shí)踐與摸索,我深刻的
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