1 绪论
当今世界，部分地区人口高度密集，人和土地资源短缺的矛盾日益激化。这就注定了必须合理的利用土地去解决人与土地的矛盾。而兴建高层建筑是其中有效措施之一。因此能使人们快速便捷地到达目的楼层的电梯就应运而生了。
电梯作为高层建筑的重要交通工具与人们的工作日益紧密
FPGA/CPLD作为新一代工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，在电梯控制中得到广泛应用，从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。
EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。EDA 技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可行性，减轻了设计者的劳动强度。
随着EDA技术的快速发展，电子设计自动化（EDA）逐渐成为重要的设计手段，已经广泛应用于模拟与数字电路系统等许多领域。它是一种实现电子系统或电子产品自动化设计的技术，与电子技术、微电子技术的发展密切相关，并吸收了计算机科学领域的大多数最新研究成果，以高性能的计算机作为工作平台，促进了工程发展。传统单片机设计的电梯控制外围电路复杂，性能不稳定，而采用EDA设计，却拥有电子系统小型化、低
功耗、高可靠性、开发过程投资小、周期短等优点，而且还可以通过软件编程对硬件结构和工作方式进行重构，使得硬件设计如软件设计那般方便快捷。本次设计就是应用EDA电子电路技术来设计电梯控制器，从而使用一片芯片就可以实现对电梯的控制的。
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。
2 电梯控制器的设计
2.1 设计要求
（1）设计一个三层楼房自动电梯控制器，用八个LED显示电梯行进过程，并有数码管显示电梯当前所在楼层位置；
（2）每层电梯入口处设有请求按钮开关，请求按钮按下则相应楼层的LE D 亮；
2.2 电梯功能
2.2.1 电梯运行规则
当电梯处在上升模式时，只响应比电梯所在位置高的上楼请求，由下向上逐个执行，直到最后一个上楼请求执行完毕。如果高层有下楼请求，直接升到有下楼请求的最高楼层，然后进入下降模式。
（1）请求信号分析：电梯的请求信号可分为梯内请求和梯外请求。
（2）电梯处于各楼层时的运行情况。
①处于一层时，不管是梯内梯外，电梯都只能接收上升的请求信号。此后，电梯就进入预上升状态，准备作上升运行。如果电梯没有接收到请求信号，则电梯在一层待机，其分析图如图2所示。
图2-1电梯处于一层时运行情况分析
②处于二层时，电梯则可能出现以下三种情况：①电梯没有接收到梯内梯外的任何请求信号时，则电梯在二层待机；②电梯接收到上升请求信号，进入预上升状态；③电梯接收到下降请求信号，进入预下降状态，其分析图如图3所示。
图2-2 电梯处于二层时的运行情况分析
③处于三层时，不管是梯内梯外，电梯都只能接收到下降的请求信号。此时，电梯就进入预下降状态，准备作下降运行。如果电梯没有接收到请
求信号，则电梯在三层待机，其分析图如图4所示。
图2-3 电梯处于三层时的运行可能分析
（3）对电梯开门、关门等内部信号处理的分析，其流程如图6所示。
图2-4 电梯内外信号处理
当电梯接收到请求信号后，运行到发出请求的楼层。运达后，开门使能信号促使电梯开门载客，同时驱动关门延时信号。在电梯进行完关门倒数计后，关门使能信号将促使电梯关门状态，然后上升或下降运行。
2.2.2 电梯整体设计
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。
电梯初始状态为一层，处在开门状态，开门指示灯亮。
一层电梯入口处设有上楼请求开关，二层电梯入口设有上、下楼请求开关，三层电梯入口处设有下楼请求开关，电梯内部设有乘客到达楼层的停站请求开关及其显示。
设置电梯所处位置指示（用数码管表示）及电梯上升或下降指示。
电梯到达有停站请求的楼层后，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，电梯继续运行，直至执行完最后一个请求信号后停在当前层。
电梯控制系统能记忆电梯内外的请求信号，并按照电梯运行规则工作，每个请求信号执行完毕后随即清除。
2.3 端口设计说明
（1）由功能要求得到本程序设计的端口必须包括：
时钟信号(fclk)；
一楼电梯外的上升请求信号(up1)；
二楼电梯外的上升请求信号（up2）；
二楼电梯外的下降请求信号(down2)；
三楼电梯外的下降请求信号(down3)；
电梯内部到达楼层的请求信号（stop1、stop2、stop3）；
电梯内部关门请求信号（close）；
所有输入信号等于1，表示有请求，等于0，表示无请求；
电梯外部上升指示灯（uplight）和下降请求指示灯（downlight），它们与up1、up2、down2、down3信号相对应；
电梯内部乘客到达楼层的停站请求灯（stoplight），该信号与stop1、stop2和stop3信号相对应；
电梯运行模式指示(udsig),1代表下降模式，0代表上升模式；
电梯所在楼层指示(position)，表示电梯在对应楼层；
电梯所在楼层数码管表示(dout)，该信号与position信号相对应；
电梯门状态灯 (doorlight)，1表示开门,0表示关门。
（2）该设计中有8个LED等：电梯外部上升指示灯（uplight），一楼二楼各一个；下降请求指示灯（downlight）二楼三楼各一个；电梯内部乘客到达楼层的停站请求灯（stoplight）分别指示一楼二楼三楼；电梯门状态灯(doorlight)指示电梯门的开关。
