Pemrograman FPGA pada aplikasi Elevator 5 Lantai (Simulasi TINA)

Share tugas kuliah.. :)

BAGIAN-BAGIAN ELEVATOR

1. Panel Bagian Dalam Elevator

Panel bagian dalam elevator memiliki tombol untuk menuju ke lantai yang akan dituju dan tombol buka pintu untuk menahan pintu tetap terbuka bila diperlukan pada saat elevator dalam keadaan berhenti. Gambar 1. berikut ilustrasi panel bagian dalam elevator:

 

Gambar 1. Ilustrasi Panel Bagian Dalam Elevator Lima Lantai

2. Panel Bagian Luar Elevator pada Setiap Lantai Gedung

Panel bagian luar elevator pada setiap lantai gedung memilik tombol untuk request masuk ke elevator, sehingga penumpang bisa memanggil (request) elevator dan masuk elevator. Ilustrasi panel bagian luar pada setiap lantai dapat dilihat pada Gambar 2. berikut:

Gambar 2. Ilustrasi Panel Bagian Luar Elevator pada Setiap Lantai Gedung

3. Indikator Posisi Elevator

Elevator juga dilengkapi indikator posisi elevator (bisa berupa seven segment atau perangkat display lain), sehingga posisi elevator bisa diketahui ada pada lantai berapa dan apakah sedang naik atau turun. Gambar 3. berikut mengilustrasikan indikator posisi elevator:

 Gambar 3. Ilustrasi Indikator Posisi Elevator

STATE DIAGRAM ELEVATOR (ILUSTRASI)

Pada Gambar 4. berikut mengilustrasikan state diagram cara kerja dari elevator lima lantai. Elevator ini bergerak berdasarkan perintah atau request baik dari dalam elevator maupun dari luar elevator (pada setiap lantai). Kemudian elevator akan membandingkan posisi elevator (saat ini) dengan lantai yang akan dituju sesuai request, sehingga elevator akan bisa menentukan arah geraknya (naik atau turun).

Gambar 4. Ilustrasi State Diagram Elevator Lima Lantai

DESIGN TINA

Berikut adalah penerapan design pada simulator TINA:

Gambar 6. Simulasi Design Elevator Menggunakan Software TINA

VIDEO SIMULASI

 

SOURCE CODE

Source code dicompile dengan program Quartus. Berikut source code VHDL dari state diagram elevator lima lantai:

 

--Bismillah
--Coba Elevator
--Originally Designed by: Muhammad Nurul Puji (muhammadpuji.its@gmail.com)

--Student of University of Indonesia (UI)
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;

entity cobaelevator is
port (clk : in std_logic;        --untuk maintenance (tombol stop)
        manual_bukapintu : in std_logic;        --dari dalam (atau luar (diseri dgn luar atau diseri dengan sensor)) elevator (hanya pada saat berhenti)
        in1, in2, in3, in4, in5 : in std_logic;        --dari dalam elevator (untuk tujuan mau kelantai berapa?)
       
        in1naik, in2naik, in3naik, in4naik, in5naik : in std_logic;      --dari masing-masing lantai (diluar elevator)
        in1turun, in2turun, in3turun, in4turun, in5turun : in std_logic;        --dari masing-masing lantai (diluar elevator)
       
        a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7: out std_logic;            --untuk menunjukkan posisi elevator melalui seven segmen
        motornaik, motorturun, tutuppintu: out std_logic;        --untuk mekanik motor dan pintu
        bukapintu: out std_logic);                            --harusnya pake buffer tapi di Tina tdk bisa (jadi untuk simulasi tetap pake out). Buffer digunakan sbg buffer supaya bisa di read and write (untuk cek apa masih terbuka)
end cobaelevator;

architecture behavior of cobaelevator is
    constant timetutuppintu: integer := 3;            --untuk tutup pintu otomatis
    constant timepintuselesaimenutup: integer :=2;    --waktu pintu untuk selesai menutup
    constant time_nx_state: integer := 4;            --waktu yg dibutuhkan untuk naik satu lantai
   
    signal permintaan : std_logic_vector (0 to 4) :="00000";
    signal arahelevator : integer range 0 to 2 :=0;
    signal signalmotornaik : std_logic :='0';
    signal signalmotorturun : std_logic :='0';
    signal signalnaikturunpenumpang : std_logic:='0';
    signal signalstatus : std_logic:='1';
   
    type status is (lantai1, lantai2, lantai3, lantai4, lantai5);        --penentuan signal dari masing-masing posisi lantai
    signal pr_state, nx_state: status;
   
begin
   
    utama: process (clk, manual_bukapintu, in1, in2, in3, in4, in5, in1naik, in2naik, in3naik, in4naik, in5naik, in1turun, in2turun, in3turun, in4turun, in5turun)
        variable digit1 : std_logic_vector (6 downto 0);                ----------untuk Seven Segment------
        variable count: integer range 0 to (time_nx_state + timetutuppintu + timepintuselesaimenutup);
        variable bufferbukapintu: std_logic;        --harusnya menggunakan buffer untuk bukapintu, tapi di Tina tdk bisa. Jadi menggunakan variable ini
       
        ------------Variable ini untuk Arah Elevator---------------------
        variable posisi : integer range 0 to 4;
        variable tempnaik, tempturun : integer range -4 to 4 :=0;        --karena ada kemungkinan bernilai negatif (tetapi yg dipake cuma positif)
        variable temp : integer range 1 to 2 :=1;
        ------------End Variable Arah Elevator---------------------------   

    begin
        if (clk'event and clk='1') then    
            ------------------Cek Permintaan----------------
            permintaan(0)<= permintaan(0) or in1 or in1naik or in1turun;
            permintaan(1)<= permintaan(1) or in2 or in2naik or in2turun;
            permintaan(2)<= permintaan(2) or in3 or in3naik or in3turun;
            permintaan(3)<= permintaan(3) or in4 or in4naik or in4turun;
            permintaan(4)<= permintaan(4) or in5 or in5naik or in5turun;
                   
            ------------Begin Arah Elevator-----------------------
            case pr_state is
                when lantai1 => posisi :=0;
                when lantai2 => posisi :=1;
                when lantai3 => posisi :=2;
                when lantai4 => posisi :=3;
                when lantai5 => posisi :=4;
            end case;
           
            for i in 1 to 4 loop                        -- i harus dalam range konstanta
                if permintaan(i)= '1' then
                    tempnaik:=i-posisi;
                else null;
                end if;
            end loop;       
            for i in 3 downto 0 loop                -- i harus dalam range konstanta
                if permintaan(i)= '1' then
                    tempturun:=posisi-i;
                else null;
                end if;
            end loop;
                   
            if tempnaik=0 and tempturun=0 then        --saat posisi lantai sama dengan permintaan
                arahelevator<=0;
            elsif temp=1 then
                arahelevator <= 1;        --naik
                if tempnaik < 1 then
                    temp :=2 ;
                else null;
                end if;
            elsif temp= 2 then            --turun
                arahelevator <= 2;
                if tempturun <1 then
                    temp:=1;
                else null;
                end if;
            else null;
            end if;
            --------------End Arah Elevator------------------------------
               
            -----------------Bagian Utama------------------------------
            count:=count + 1;           
            if (manual_bukapintu='1' and signalmotornaik = '0' and signalmotorturun = '0') then        --untuk menahan pintu tetap terbuka saat elevator berhenti
                bukapintu<='1';
                bufferbukapintu:='1';
                tutuppintu <= '0';
                count:=0;
            elsif (signalnaikturunpenumpang='1') then
                if (count < timetutuppintu) then
                    motornaik<=signalmotornaik;
                    motorturun<=signalmotorturun;
                    bukapintu <= '1';
                    bufferbukapintu:='1';
                    tutuppintu <= '0';
                elsif (count < (timetutuppintu + timepintuselesaimenutup) ) then
                    bukapintu<='0';
                    bufferbukapintu:='0';
                    tutuppintu<='1';
                else
                    tutuppintu <='0';
                    pr_state<=nx_state;
                    if signalstatus='1' then
                        signalstatus<='0';
                    else
                        signalstatus<='1';
                    end if;
                    count:=0;
                end if;
            else                        --jika tidak ada naik turun penumpang maka lift tdk berhenti
                if (count < timepintuselesaimenutup) then        --untuk mengatasi kondisi setelah manual_bukapintu. karena akan lari ke sini, sehingga harus ditutup pintunya
                    if (bufferbukapintu = '1') then
                        bukapintu <= '0';
                        bufferbukapintu:='0';
                        tutuppintu <= '1';
                    else
                        count:=timepintuselesaimenutup;
                    end if;
                elsif (count < timepintuselesaimenutup + time_nx_state) then
                    tutuppintu <= '0';
                    motornaik<=signalmotornaik;
                    motorturun<=signalmotorturun;
                else
                    pr_state<=nx_state;
                    if signalstatus='1' then
                        signalstatus<='0';
                    else
                        signalstatus<='1';
                    end if;
                    count:=0;
                end if;               
            end if;   

            -------------Begin Display Seven Segment--------------
            case pr_state is
                when lantai1 =>
                    digit1 := "1111001";   
                    if permintaan(0)='1' then                ----------bila lantai sdh sama dengan yang diminta maka permintaan pada lantai tsb di nol kan
                        permintaan(0)<='0';
                    else null;
                    end if;
                when lantai2 =>
                    digit1 := "0100100";    
                    if permintaan(1)='1' then
                        permintaan(1)<='0';
                    else null;
                    end if;
                when lantai3 =>
                    digit1 := "0110000";       
                    if permintaan(2)='1' then
                        permintaan(2)<='0';
                    else null;
                    end if;
                when lantai4 =>
                    digit1 := "0011001";       
                    if permintaan(3)='1' then
                        permintaan(3)<='0';
                    else null;
                    end if;
                when lantai5 =>
                    digit1 := "0010010";        
                    if permintaan(4)='1' then
                        permintaan(4)<='0';
                    else null;
                    end if;
                when others => null;
            end case;
            a1<=digit1(0);
            a2<=digit1(1);
            a3<=digit1(2);
            a4<=digit1(3);
            a5<=digit1(4);
            a6<=digit1(5);
            a7<=digit1(6);
            -------------------End Display Seven Segment------------------       
        end if;
    end process utama;

    step: process (pr_state, signalstatus)
    begin
            --------------Begin Penentuan Perubahan State----------------
            case pr_state is
                when lantai1 =>               
                    if (permintaan(0)='1') then     --berhenti dan buka pintu hanya apabila ada permintaan pada lantai tsb
                        nx_state <= pr_state;
                        signalmotornaik <= '0';
                        signalmotorturun <= '0';
                        signalnaikturunpenumpang<='1';
                    else
                        signalnaikturunpenumpang<='0';
                        if arahelevator=1 then            --1 berarti naik
                            nx_state<=lantai2;
                            signalmotornaik <= '1';
                            signalmotorturun <= '0';
                        else
                            nx_state<=pr_state;            --lantai 1 hanya bisa naik atau diam
                            signalmotornaik <= '0';
                            signalmotorturun <= '0';
                        end if;
                    end if;
                when lantai2 =>               
                    if (permintaan(1)='1') then
                        nx_state <= pr_state;
                        signalmotornaik <= '0';
                        signalmotorturun <= '0';
                        signalnaikturunpenumpang<='1';
                    else
                        signalnaikturunpenumpang<='0';
                        if arahelevator=1 then            --1 berarti naik
                            nx_state<=lantai3;
                            signalmotornaik <= '1';
                            signalmotorturun <= '0';
                        elsif arahelevator=2 then        --2 berarti turun
                            nx_state<=lantai1;
                            signalmotornaik <= '0';
                            signalmotorturun <= '1';
                        else
                            nx_state<=pr_state;
                            signalmotornaik <= '0';
                            signalmotorturun <= '0';
                        end if;
                    end if;
                when lantai3 =>               
                    if (permintaan(2)='1') then     --berhenti dan buka pintu hanya apabila ada permintaan pada lantai tsb
                        nx_state <= pr_state;
                        signalmotornaik <= '0';
                        signalmotorturun <= '0';
                        signalnaikturunpenumpang<='1';
                    else
                        signalnaikturunpenumpang<='0';
                        if arahelevator=1 then            --1 berarti naik
                            nx_state<=lantai4;
                            signalmotornaik <= '1';
                            signalmotorturun <= '0';
                        elsif arahelevator=2 then        --2 berarti turun
                            nx_state<=lantai2;
                            signalmotornaik <= '0';
                            signalmotorturun <= '1';
                        else
                            nx_state<=pr_state;
                            signalmotornaik <= '0';
                            signalmotorturun <= '0';
                        end if;
                    end if;
                when lantai4 =>               
                    if (permintaan(3)='1') then     --berhenti dan buka pintu hanya apabila ada permintaan pada lantai tsb
                        nx_state <= pr_state;
                        signalmotornaik <= '0';
                        signalmotorturun <= '0';
                        signalnaikturunpenumpang<='1';
                    else
                        signalnaikturunpenumpang<='0';
                        if arahelevator=1 then            --1 berarti naik
                            nx_state<=lantai5;
                            signalmotornaik <= '1';
                            signalmotorturun <= '0';
                        elsif arahelevator=2 then        --2 berarti turun
                            nx_state<=lantai3;                       
                            signalmotornaik <= '0';
                            signalmotorturun <= '1';
                        else
                            nx_state<=pr_state;
                            signalmotornaik <= '0';
                            signalmotorturun <= '0';
                        end if;
                    end if;
                when lantai5 =>               
                    if (permintaan(4)='1') then     --berhenti dan buka pintu hanya apabila ada permintaan pada lantai tsb
                        nx_state <= pr_state;
                        signalmotornaik <= '0';
                        signalmotorturun <= '0';
                        signalnaikturunpenumpang<='1';
                    else
                        signalnaikturunpenumpang<='0';
                        if arahelevator=2 then        --2 berarti turun
                            nx_state<=lantai4;                       
                            signalmotornaik <= '0';
                            signalmotorturun <= '1';
                        else
                            nx_state<=pr_state;
                            signalmotornaik <= '0';
                            signalmotorturun <= '0';
                        end if;
                    end if;
            end case;
            --------------------------End Penentuan Perubahan State-----------------------
    end process step;
           
end behavior;

--Alhamdulillah :)