控制器在生活中的应用

1实验目的

1. 体现出控制器在生活中的作用;

2. 完成相关设备的设计。

2实验设备及器件

Dream Logic

3实验内容

3.1设计要求

为了体现控制器与生活的紧密相关，我们决定设计一个楼房电梯控制器，该电路具有如下功能：

1.每层电梯入口设有上楼和下楼请求开关各一个，最底层的只有上楼请求，最高层只有上楼请求，电梯内设有乘客到达层数的停站要求开关。

2.电梯所处层数指示装置和电梯上下行状态指示装置。

3.电梯每隔3秒升或降一层，到达某一层时，数码管显示该层层数，并一直保存到电梯到达新一层为止。

4.电梯到达有停站要求的层后，经过1秒，电梯门自动打开并且打开开门指示灯，经过5秒后，电梯门自动关闭同时熄灭开门指示灯。

5.能保证对电梯内外的所有请求信号进行响应，并按照电梯运行规则进行逐一响应，每个请求信号保留至执行后进行撤除。

6.电梯运行规则：电梯处于上升状态时，只接收比所在位置高的楼层的上楼请求信息，由上而下逐个执行直到最后的请求执行完毕。如更高层有下楼请求，则直接上升到有下楼请求的最高层，然后转入向下降的模式。电梯处于下降的模式时则与之相反，只接收比电梯所在位置低的下楼的请求，由上到下逐个解决，直到最后的请求被执行完毕。如果最底层有上楼的请求时，则降至该层楼并转入上升的模式。电梯执行完所有的请求后，应停在最后所在楼层保持位置不变，等待新的上升或下降请求。

7.开机时，电梯应停在一楼，而各种上下楼的相关请求均被清除。

3.3主要模块设计

根据上面的设计方案，我们以设计三层楼的电梯设计为例，设计中应具有一些信号和模块。

1）信号说明

up1～up2：分别为电梯外 1、2 楼用户上楼请求信号。

dn2～dn3：分别为电梯外 2、3 楼用户下楼请求信号。

to1～to3：分别为电梯内用户到 1、2、3 楼的请求信号。

lup1～lup2：分别为电梯外 1、2 楼用户上楼请求指示。

ldn2～ldn3：分别为电梯外 2、3 楼用户下楼请求指示。

lto1～lto3：分别为电梯内用户到 1、2、3 楼的请求指示。

cup1～cup2：分别用于清除 1、2 楼用户的上楼请求。

cdn2～cdn3：分别用于清除 2、3 楼用户的下楼请求。

cto1～cto3：分别用于清除电梯内用户到 1、2、3 楼的请求。

floor：楼层显示。

Openled：开门指示。

Upled：上升指示。

Dnled：下降指示。

2）模块说明

请求处理模块：处理用户的请求并在当请求被处理后完成对请求指示的清除工作。

控制模块：完成上述设计要求中功能要求。

3.4状态转换表（使用5位二进制编码所有状态）如下表所示。说明如下

Lup1、lup2、ldn2、ldn3、lto1、lto2、lto3：1 或/1 均表示有请求，0 表示无请求，空表示任 意值。

当前状态与所有有效输入均为“与”的关系，当一行中有多个“/1”时，表示只要其中一个请求 有效即可，例如第一行的状态转换逻辑可以描述为：s1open1 = stop1（lup1 | lto1），含义是，当电梯处于停在1楼的状态时，若1楼有上楼请求或者有到1楼的请求，则电梯开门并进入开门 第一秒的状态。

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

表示由当前状态 S1up3 进入下一个状态 S2up1。当电梯处于1楼升2楼的第3秒状态时，若2楼没有上楼请求、没有到2楼的请求、3楼有下楼请求或有到3楼的请求，则电梯到达2楼后不停止，继续上升，进入2楼上3楼的第一秒状态。

4实验思路

4.1控制模块

4.1.1 首先是完成控制部分的设计，按照已给的状态转换图画出状态转化表，由表我想到可以运用同步计数异步清零的计数器完成实验，而行标是同步置数的条件，在相应条件下，会完成指定置数，需要3-8译码器、2-4译码器和8-3优先编码器进行辅助，还要对下列14种变化设计14种门电路已保每种状态都会完成指定置数，跳转到相应的下一状态。

4.1.2还要保证在stop1、stop2、stop3时，能够停住，即计数器进入保持状态。

4.1.3还需要确保下一状态是stop1、stop2、stop3时电梯能停住而不是乱跳，需要将置数的条件再补充一部分，及完成闭环。

4.1.4将对应的数值分给相应状态。

4.1.5保证有输入就置数。

注：基本上所有输入线都不能直接连在一起，需要用门电路。

4.2请求处理模块

4.2.1 同样是运用同步计数异步清零的计数器完成，运用其置数和清零功能完成，用其他的寄存器会因为不能使用时变蓝而导致整个系统崩溃。

4.2.2清零的条件：一层的指令是电梯s1open5，二层是电梯s2open5，三层是电梯s3open5，而updn清零的条件是上三个的任意一个。

4.2.3置数的条件：确认好执行信号后，发动脉冲完成置数。

状态转换表

5实验过程

5.1实验步骤

按照实验思路耐心连接电路并即使纠错，运行电路进行仿真对电路的功能性进行检验。如有故障，耐心查找问题源头，并进行改正。

5.2实验数据

如上表所示。

5.3实验电路图（详细）

总电路

指示灯部分电路

封装内部情况

封装内部门电路

五位同步置数异步清零计数器

请求处理模块

5.4实验总结

通过设计的电路可以实现设计的功能，但是实验还具有一些可以改进的部分：请求处理部分需要脉冲才能进行，并且無法从根源上将信号消除。

作者介绍：

侯勃旭（2000.4.25），性别：男;籍贯：河北石家庄;民族：汉;学历：本科在读。