control.vhd

VHDL编写的6层电梯控制器

library ieee; 
use ieee.std_logic_1164.all; 
use ieee.std_logic_unsigned.all; 
use ieee.std_logic_arith.all; 
--*******************************************************************************
entity control is 
	port(upone,uptwo,downtwo,downthree : in std_logic;--电梯外乘客的请求信号
	     one,two,three : in std_logic;--电梯内乘客的请求上或下至几层楼的信号
	     reset	: in std_logic;  --复位初始化开关
	     over,emergency,lock:in std_logic;--超重、紧急停运和上锁信号
	     clk	: in std_logic;  --时钟信2MHz
	     alarm,ovelight,locklight  : out std_logic;--故障、超重及锁定提示灯
	     p      : out integer range 1 to 3; --电梯当前位置
	     lightup,lightdown : out std_logic_vector(6 downto 0);	
	                                        --lightup显示'u'则电梯在上升模式，
	                                        --lightdown显示'd'则电梯在下降模式；
	     arrive	: out std_logic); --arrive为'1'时表明电梯到达楼层，并在开门状态
end;
--*******************************************************************************

architecture behave of control is 
	type states is (up1,up2,down1,down2,stop,dw1,dw2,dw3,dw4,dw5);
	
	--states为电梯所处的各个状态
	--up1表示电梯正在从第1层上升
	--up2表示电梯正在从第2层上升
	--down1表示电梯正在向第1层下降
	--down2表示电梯正在向第2层下降
	--stop表示电梯停止在某一层上
	--dw1表示电梯开门的第一秒
	--dw2表示电梯开门的第二秒
	--dw3表示电梯开门的第三秒
	--dw4表示电梯开门的第四秒，判断电梯的下一个状态
	--dw5表示当电梯处于上升或下降状态时，如果没有相应的上升或下降请求信号，则转入
	--此dw5状态，使其不再在上升或下降状态停留，而响应其它信号
	
	signal state: states;
	signal clear1,clear2,clear3,flag1,flag2,flag3,fl1,fl2,fl3: std_logic;
	
	--这些都是标志位，控制电梯的状态转换
	--flag1、flag2、flag3代表各层相应的请求信号
	--clear1、clear2、clear3代表相应层的请求已经完成，可以接收新的任务
	
	signal position	: integer range 1 to 3; --电梯的当前停留位置
	signal lup,ldown: std_logic_vector(6 downto 0);--与lightup和lightdown功能相同
	signal arr      : std_logic;            --与arrive功能相同
	signal ala,ov,loc  : std_logic;         --与alarm,ovlight,locklight功能相同
	
begin
k1:
	process(clk)
	variable cnt: integer range 1 to 2000000;
	variable updown : std_logic;  --此变量表明电梯处于上升或下降状态
	begin
		if(clk'event and clk ='1')then
			if(upone='1' or one='1')then    --一层有上楼请求
				flag1<='1';
			elsif clear1='1' then           --一层的请求已完成
				flag1<='0';                 --当没有新请求信号则清零
			end if;
			if (uptwo='1' or downtwo = '1'  or two = '1') then --二层有请求
				flag2<='1';
			elsif clear2 = '1' then         --二层的请求已完成
				flag2<='0';                 --当没有新请求信号则二层清零
			end if;
			if (downthree= '1' or three = '1')then --三层有请求
				flag3<='1';        
			elsif clear3 = '1' then         --三层的请求已完成
				flag3<='0';                 --当没有新请求信号则三层清零
			end if;
		
	        if(emergency='1') then
		       ala<='1';
		    elsif(over='1') then
		       ov<='1';
		    elsif(lock='1') then
		       loc<='1';
		    end if;
		
	        if cnt<2000000 then--通过计数2000000获得1s的时钟信号
	        cnt:=cnt+1;       --计数信号小于20000000则加1
	        else
		        if reset = '1' then --复位时，电梯初值设置在一层，状态为stop			
		  		position<=1;
				state<=stop;
                ovelight<='0';--各状态指示灯均灭
                locklight<='0';
                alarm<='0';
                lup<="1111111";
                ldown<="1111111";
                else
			
		        fl1<=flag1;
		        fl2<=flag2;
		        fl3<=flag3;
                --fl1、fl2、fl3置'1'表示相应楼层有请求信号，并把相应的任务完成信号clear
                --置'0',表示有新的任务等待完成		
			        if(fl1='1')then
				      clear1<='0';
			        end if;
			        if(fl2='1')then
				    clear2<='0';
			        end if;
			        if(fl3='1')then
				    clear3<='0';
			        end if;
			case state is  --状态机描述
				when up1 =>-------------up1：正在从一层上升
					if fl2='0' then   --若上升期间二层期间无请求，则直接上三层
						clear1<='0';
						clear3<='0';
						state<=up2;
						position<=2;
					else
						state<=stop;
						position<=2;
						fl2<='0';     --完成了对二层请求的响应；
						clear2<='1';
					end if;
				
				when up2 =>--------------up2：正在从二层上升
					clear1<='0';
					clear2<='0';
					state<=stop;
					position<=3;
					if position =2 then --如果电梯在第二层
						position<=3;    --那么下一个位置在第三层
						fl3<='0';       --完成了对第三层请求的相应
						clear3<='1';
					elsif position =1 then --如果电梯在第一层
						position<=2;       --那么下一个位置在第二层
						fl2<='0';          --二层的请求已经完成
						clear2<='1';
					end if;
				when down1 =>     --正在向第一层下降
					clear2<='0';
					clear3<='0';
					state<=stop;  --下一状态是stop
					if position=2 then --如果电梯在第二层
						position<=1;   --那么下一个位置在第一层
						fl1<='0';      --一层的请求已经完成
						clear1<='1';
					elsif position =3 then
						position<=2;
						fl2<='0';
						clear2<='1';
					end if;
				when down2 =>    --正在向第二层下降
				   --如果在下降期间，二层没有请求，就直接下到一层
				if fl2 ='0' then
					clear1<='0';
					clear3<='0';
					--下一状态转至down1，电梯将会再下降一层
					state<=down1;
					position<=2;  --电梯的下一个位置在第二层
				else
					state<=stop;  --若下降期间二层有请求，则在二层停下
					
					position<=2;  --位置转至二层
					fl2<='0';     --完成了对二层请求的响应
					clear2<='1';
				end if;
			when stop =>   --在停止状态
			    if(emergency='1' or over='1') then
			    state<=stop;
			    else  
				state<=dw1;--下一状态转至dw1，电梯会进入开门状态
				arr<='1';  --arr置'1',表明电梯到达并开门
				lup<="1111111";  --上升指示灯灭
				ldown<="1111111";--下降指示灯灭
				end if;
			when dw1 =>    --在dw1状态时，等待1s
				state<=dw2;--下一状态转至dw2
			when dw2 =>
				state<=dw3;
			when dw3 =>
				state<=dw4;
			when dw4 =>
				arr<='0';  --开门灯灭
				if position=1 then  --如果电梯在第一层
					updown :='1';   --则进入上升模式
					fl1<='0';       --一层的任务完成
					clear1<='1';
					if fl2='1' then --如果二层有请求
						state<=up1; --先响应二层的请求，再响应上升一层的请求
						arr<='0';   --维持灯熄灭状态
						lup<="1000001";   --上升灯亮
					elsif fl3='1' then --若三层有请求
						state <=up1;
						--响应完二层请求信号后，再响应第三层的请求
						arr<='0';--开门灯维持熄灭状态
						lup<="1000001";--上升灯亮
					end if;
				elsif position=3 then
					updown :='0';--进入下降状态
					fl3<='0';    --到达三层的任务已完成
					clear3<='1';
					if fl2='1' then --若二层有请求
						state<=down2;
						--先响应二层请求，再转入下降一层的状态
						arr<='0';
						ldown<="1000010";--下降灯亮
					elsif fl1='1' then
						state<=down2;
						--响应完二层请求信号后再响应一层的请求
						arr<='0';
						ldown<="1000010";
					end if;
				elsif position =2 then
					fl2<='0'; --到达二层的任务已经完成
					clear2<='1';
					if updown ='1' then
					--当电梯处于上升状态，不响应一层的请求
						if fl3='1' then
							state<=up2;
							arr<='0';
							lup<="1000001";
						else
							state<=dw5;
							--若三层无请求，就转至dw5状态
						end if;
					end if;
					if updown = '0' then
					    --当处于下降状态，不响应三层的请求
						if fl1='1' then 
							state<=down1;
							arr<='0';
							ldown<="1000010";
						else
							state<=dw5;
							--若一层无请求，就转至dw5状态
						end if;
					end if;
				end if;
			when dw5 =>
--只要到了dw5的状态，无论原来处于上升或下降状态，对三层和一层的信号都可相响应	
				if fl3='1' then 
					state<=up2;
					arr<='0';
					lup<="1000001";
				elsif fl1='1' then
					state<=down1;
					arr<='0';
					ldown<="1000010";
				end if;
			end case;
			cnt:=1;--进程完成一次全部的状态、条件判断并执行相应操作后，计数信号重置1
		end if;
	alarm<=ala;
	ovelight<=ov;
	locklight<=loc;
	end if;
	end if;
	end process;
	p<=position;--给输出信号赋值
	lightup<=lup;
	lightdown<=ldown;
	arrive<=arr;
end;