控制器在生活中的應用

1實驗目的

1. 體現出控制器在生活中的作用;

2. 完成相關設備的設計。

2實驗設備及器件

Dream Logic

3實驗內容

3.1設計要求

為了體現控制器與生活的緊密相關，我們決定設計一個樓房電梯控制器，該電路具有如下功能：

1.每層電梯入口設有上樓和下樓請求開關各一個，最底層的只有上樓請求，最高層只有上樓請求，電梯內設有乘客到達層數的停站要求開關。

2.電梯所處層數指示裝置和電梯上下行狀態指示裝置。

3.電梯每隔3秒升或降一層，到達某一層時，數碼管顯示該層層數，并一直保存到電梯到達新一層為止。

4.電梯到達有停站要求的層后，經過1秒，電梯門自動打開并且打開開門指示燈，經過5秒后，電梯門自動關閉同時熄滅開門指示燈。

5.能保證對電梯內外的所有請求信號進行響應，并按照電梯運行規則進行逐一響應，每個請求信號保留至執行后進行撤除。

6.電梯運行規則：電梯處于上升狀態時，只接收比所在位置高的樓層的上樓請求信息，由上而下逐個執行直到最后的請求執行完畢。如更高層有下樓請求，則直接上升到有下樓請求的最高層，然后轉入向下降的模式。電梯處于下降的模式時則與之相反，只接收比電梯所在位置低的下樓的請求，由上到下逐個解決，直到最后的請求被執行完畢。如果最底層有上樓的請求時，則降至該層樓并轉入上升的模式。電梯執行完所有的請求后，應停在最后所在樓層保持位置不變，等待新的上升或下降請求。

7.開機時，電梯應停在一樓，而各種上下樓的相關請求均被清除。

3.3主要模塊設計

根據上面的設計方案，我們以設計三層樓的電梯設計為例，設計中應具有一些信號和模塊。

1）信號說明

up1～up2：分別為電梯外 1、2 樓用戶上樓請求信號。

dn2～dn3：分別為電梯外 2、3 樓用戶下樓請求信號。

to1～to3：分別為電梯內用戶到 1、2、3 樓的請求信號。

lup1～lup2：分別為電梯外 1、2 樓用戶上樓請求指示。

ldn2～ldn3：分別為電梯外 2、3 樓用戶下樓請求指示。

lto1～lto3：分別為電梯內用戶到 1、2、3 樓的請求指示。

cup1～cup2：分別用于清除 1、2 樓用戶的上樓請求。

cdn2～cdn3：分別用于清除 2、3 樓用戶的下樓請求。

cto1～cto3：分別用于清除電梯內用戶到 1、2、3 樓的請求。

floor：樓層顯示。

Openled：開門指示。

Upled：上升指示。

Dnled：下降指示。

2）模塊說明

請求處理模塊：處理用戶的請求并在當請求被處理后完成對請求指示的清除工作。

控制模塊：完成上述設計要求中功能要求。

3.4狀態轉換表（使用5位二進制編碼所有狀態）如下表所示。說明如下

Lup1、lup2、ldn2、ldn3、lto1、lto2、lto3：1 或/1 均表示有請求，0 表示無請求，空表示任 意值。

當前狀態與所有有效輸入均為“與”的關系，當一行中有多個“/1”時，表示只要其中一個請求 有效即可，例如第一行的狀態轉換邏輯可以描述為：s1open1 = stop1（lup1 | lto1），含義是，當電梯處于停在1樓的狀態時，若1樓有上樓請求或者有到1樓的請求，則電梯開門并進入開門 第一秒的狀態。

S1up3 0 /1 0 /1 0 1 1 1 1 S2up1

表示由當前狀態 S1up3 進入下一個狀態 S2up1。當電梯處于1樓升2樓的第3秒狀態時，若2樓沒有上樓請求、沒有到2樓的請求、3樓有下樓請求或有到3樓的請求，則電梯到達2樓后不停止，繼續上升，進入2樓上3樓的第一秒狀態。

4實驗思路

4.1控制模塊

4.1.1 首先是完成控制部分的設計，按照已給的狀態轉換圖畫出狀態轉化表，由表我想到可以運用同步計數異步清零的計數器完成實驗，而行標是同步置數的條件，在相應條件下，會完成指定置數，需要3-8譯碼器、2-4譯碼器和8-3優先編碼器進行輔助，還要對下列14種變化設計14種門電路已保每種狀態都會完成指定置數，跳轉到相應的下一狀態。

4.1.2還要保證在stop1、stop2、stop3時，能夠停住，即計數器進入保持狀態。

4.1.3還需要確保下一狀態是stop1、stop2、stop3時電梯能停住而不是亂跳，需要將置數的條件再補充一部分，及完成閉環。

4.1.4將對應的數值分給相應狀態。

4.1.5保證有輸入就置數。

注：基本上所有輸入線都不能直接連在一起，需要用門電路。

4.2請求處理模塊

4.2.1 同樣是運用同步計數異步清零的計數器完成，運用其置數和清零功能完成，用其他的寄存器會因為不能使用時變藍而導致整個系統崩潰。

4.2.2清零的條件：一層的指令是電梯s1open5，二層是電梯s2open5，三層是電梯s3open5，而updn清零的條件是上三個的任意一個。

4.2.3置數的條件：確認好執行信號后，發動脈沖完成置數。

狀態轉換表

5實驗過程

5.1實驗步驟

按照實驗思路耐心連接電路并即使糾錯，運行電路進行仿真對電路的功能性進行檢驗。如有故障，耐心查找問題源頭，并進行改正。

5.2實驗數據

如上表所示。

5.3實驗電路圖（詳細）

總電路

指示燈部分電路

封裝內部情況

封裝內部門電路

五位同步置數異步清零計數器

請求處理模塊

5.4實驗總結

通過設計的電路可以實現設計的功能，但是實驗還具有一些可以改進的部分：請求處理部分需要脈沖才能進行，并且無法從根源上將信號消除。

作者介紹：

侯勃旭（2000.4.25），性別：男;籍貫：河北石家莊;民族：漢;學歷：本科在讀。