控制器在生活中的應(yīng)用

1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1. 體現(xiàn)出控制器在生活中的作用;

2. 完成相關(guān)設(shè)備的設(shè)計。

2實(shí)驗(yàn)設(shè)備及器件

Dream Logic

3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

3.1設(shè)計要求

為了體現(xiàn)控制器與生活的緊密相關(guān)，我們決定設(shè)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(shè)有上樓和下樓請求開關(guān)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(nèi)設(shè)有乘客到達(dá)層數(shù)的停站要求開關(guān)。

2.電梯所處層數(shù)指示裝置和電梯上下行狀態(tài)指示裝置。

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

4.電梯到達(dá)有停站要求的層后，經(jīng)過1秒，電梯門自動打開并且打開開門指示燈，經(jīng)過5秒后，電梯門自動關(guān)閉同時熄滅開門指示燈。

5.能保證對電梯內(nèi)外的所有請求信號進(jìn)行響應(yīng)，并按照電梯運(yùn)行規(guī)則進(jìn)行逐一響應(yīng)，每個請求信號保留至執(zhí)行后進(jìn)行撤除。

6.電梯運(yùn)行規(guī)則：電梯處于上升狀態(tài)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(zhí)行直到最后的請求執(zhí)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(zhuǎn)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(zhí)行完畢。如果最底層有上樓的請求時，則降至該層樓并轉(zhuǎn)入上升的模式。電梯執(zhí)行完所有的請求后，應(yīng)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(jī)時，電梯應(yīng)停在一樓，而各種上下樓的相關(guān)請求均被清除。

3.3主要模塊設(shè)計

根據(jù)上面的設(shè)計方案，我們以設(shè)計三層樓的電梯設(shè)計為例，設(shè)計中應(yīng)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(dāng)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(shè)計要求中功能要求。

3.4狀態(tài)轉(zhuǎn)換表（使用5位二進(jìn)制編碼所有狀態(tài)）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(dāng)前狀態(tài)與所有有效輸入均為“與”的關(guān)系，當(dāng)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(tài)轉(zhuǎn)換邏輯可以描述為：s1open1 = stop1（lup1 | lto1），含義是，當(dāng)電梯處于停在1樓的狀態(tài)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(jìn)入開門 第一秒的狀態(tài)。

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

表示由當(dāng)前狀態(tài) S1up3 進(jìn)入下一個狀態(tài) S2up1。當(dāng)電梯處于1樓升2樓的第3秒狀態(tài)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(dá)2樓后不停止，繼續(xù)上升，進(jìn)入2樓上3樓的第一秒狀態(tài)。

4實(shí)驗(yàn)思路

4.1控制模塊

4.1.1 首先是完成控制部分的設(shè)計，按照已給的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)化表，由表我想到可以運(yùn)用同步計數(shù)異步清零的計數(shù)器完成實(shí)驗(yàn)，而行標(biāo)是同步置數(shù)的條件，在相應(yīng)條件下，會完成指定置數(shù)，需要3-8譯碼器、2-4譯碼器和8-3優(yōu)先編碼器進(jìn)行輔助，還要對下列14種變化設(shè)計14種門電路已保每種狀態(tài)都會完成指定置數(shù)，跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的下一狀態(tài)。

4.1.2還要保證在stop1、stop2、stop3時，能夠停住，即計數(shù)器進(jìn)入保持狀態(tài)。

4.1.3還需要確保下一狀態(tài)是stop1、stop2、stop3時電梯能停住而不是亂跳，需要將置數(shù)的條件再補(bǔ)充一部分，及完成閉環(huán)。

4.1.4將對應(yīng)的數(shù)值分給相應(yīng)狀態(tài)。

4.1.5保證有輸入就置數(shù)。

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(yùn)用同步計數(shù)異步清零的計數(shù)器完成，運(yùn)用其置數(shù)和清零功能完成，用其他的寄存器會因?yàn)椴荒苁褂脮r變藍(lán)而導(dǎo)致整個系統(tǒng)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(shù)的條件：確認(rèn)好執(zhí)行信號后，發(fā)動脈沖完成置數(shù)。

狀態(tài)轉(zhuǎn)換表

5實(shí)驗(yàn)過程

5.1實(shí)驗(yàn)步驟

按照實(shí)驗(yàn)思路耐心連接電路并即使糾錯，運(yùn)行電路進(jìn)行仿真對電路的功能性進(jìn)行檢驗(yàn)。如有故障，耐心查找問題源頭，并進(jìn)行改正。

5.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

如上表所示。

5.3實(shí)驗(yàn)電路圖（詳細(xì)）

總電路

指示燈部分電路

封裝內(nèi)部情況

封裝內(nèi)部門電路

五位同步置數(shù)異步清零計數(shù)器

請求處理模塊

5.4實(shí)驗(yàn)總結(jié)

通過設(shè)計的電路可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計的功能，但是實(shí)驗(yàn)還具有一些可以改進(jìn)的部分：請求處理部分需要脈沖才能進(jìn)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(xué)歷：本科在讀。