對于分頻器模塊、按鍵請求模塊、電梯控制器模塊和指示模塊和顯示模塊這四個模塊，電梯控制器模塊和指示模塊涉及到電梯各種運行情況的處理，其算法是最復雜的，也是最容易出錯的。本文采用使用有限狀態機來設計該模塊，具體的算法描述如下。

　　將電梯運行定義為7個狀態，具體的狀態定義如下：

　　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，電梯關門;

　　S6：down_lift，表示電梯下降一層。

　　各狀態在滿足一定的條件下轉換，具體狀態轉換如圖2所示。

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　　圖2 電梯控制器狀態轉換圖

　　表1 電梯控制器狀態轉換條件

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

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

　　2.3 仿真驗證

　　本文根據上述算法，采用Verilog HDL語言在FPGA上實現了一個三層電梯控制器。對于實現來說，三層電梯或者多層電梯的控制器只是Verilog代碼數量的不同，其算法則完全是本文提出的算法，沒有區別。本文只所以實現了一個三層電梯控制器，是因為硬件開發環境的資源(包括按鈕的數量、指示燈的數量)僅滿足三層電梯控制器的驗證。

　　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：電梯內外按鈕，當其值由0變為1即表示被按下。圖中，各層電梯間內外的銨鈕被按下是隨機發生的。

　　由仿真波形可以看出，電梯的運行符合設計要求。

　　2.4 硬件驗證

　　本文的設計經引腳鎖定并下載到硬件開發環境中，經測試完全正確。

　　具體硬件開發環境為GW48-PK2實驗開發系統。

　　CLK選擇clk0，頻率可選擇為256Hz。

　　鍵1、2、3對應電梯內各層的按鈕;鍵4、5對應一二樓層電梯外的向上銨鈕;鍵6、7對應二三樓層電梯外的向下銨鈕;鍵8對應系統復位鍵;燈1、2、3指示電梯內各層的按鈕被按下;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。

　　電梯所在層數由數碼管1指示。

　　3 結論

　　本文的電梯控制器設計，結合了深圳信息職業技術學院的實際電梯的運行情況，易于學生理解和接受，對于工學結合的教學改革，是一個非常好的實踐項目。另外，本文提出的電梯控制器算法適合于任意樓層，并在FPGA開發環境中進行了驗證，具有很強的適應性和實用性。