C语言程序设计报告书

3 《C语言程序设计》实验设计报告 学院:_机电工程专业班级:自动化31班学生姓名:王刘鄞 学号导老师：段江涛 设计题目:___三层电梯状态机编程__2016年05月18日目录1.设计题目：三层电梯状态机 3前期只考虑了三层电梯模型，由此产生了（版本一）后期对电梯程序进行了修改，适应多楼层（版本二）2.设计方案： 32.1前期设计方案（版本一）2.2后期改进及楼层推广，适应多楼层（版本二）3.状态机建模： 33.1状态图建立图一：状态图 图二:思维图3.2状态机功能模块 3.3函数以及调用关系 4.代码分析及程序优化 94.1版本一与版本二初始化比较分析4.2版本一与版本二上升函数部分比较分析4.3版本一与版本二下降函数部分比较分析4.4版本一与版本二开门函数部分比较分析4.5版本一与版本二关门函数部分比较分析4.6两种版本的的评估及比较分析5.系统运行测试结果分析 17测试一:电梯内楼层按键的使用及演示（目前基于三层）测试二:楼层外上下按键的使用及演示测试三:开关门按钮的使用及演示测试四：自动到一楼综合测试分析以上测试结果对于版本一及版本二都适用，实测正确。6.学习心得及一些改进和调试过程中的心得体会 263.2状态机功能模块 一：初始化二：移动下降模块上升模块三：开关门开门模块关门模块可能发生的Events：E1:门内开门按钮(OpenDoorLight)E2:门内关门按钮(CloseDoorLight)E3:门内楼层按钮(PanelFloorLight)目前使用三个按钮（1,2,3）E4:门外up呼叫按钮(CallLight)E5:门外down呼叫按钮(CallLight)3.2函数以及调用关系：状态机主要函数及自己发挥部分/*****************************************************************************/voidIdlestate(int*state)；//初始化函数voidmovingup(int*state)；//向上升函数voidmovingdown(int*state)；//下降函数voidDooropen(int*state)；//开门函数voidDoorclosing(int*state)//门关闭函数初始化函数根据条件跳转上升下降及开门函数；上升下降函数根据条件跳转开门函数；门开函数根据条件调用门关闭函数；门关闭根据条件调用初始化及门开;三层电梯使用到的函数/*******************************************************************///系统是否运行boolIsElevatorRunning();//电梯门外Up/Down呼叫按钮灯(CallLight)boolGetPanelFloorLight(intfloor);voidSetCallLight(intfloor,boolup,bools);//电梯门内楼层按钮灯(PanelFloorLight)boolGetPanelFloorLight(intfloor);//IdleWhatFloorToGoTo()等函数中用voidSetPanelFloorLight(intfloor,bools);//电梯门内开关门按钮灯boolGetOpenDoorLight();voidSetOpenDoorLight(bools);boolGetCloseDoorLight();voidSetCloseDoorLight(bools);//电梯箱体门boolIsDoorOpen(intfloor);boolIsDoorClosed(intfloor);voidSetDoor(intfloor,boolopen);//设置电机功率，power=1,全速上升；-1，全速下降；0，停止voidSetMotorPower(doublepower);//一定时间无动作，自动到1楼externvoidAutoTo1Floor();//取消自动到1楼externvoidCancelTo1Floor();//获取电梯箱体当前所在楼层doubleGetFloor();//浮点数，如1.5，表示电梯箱体处在1层到2层的中间intGetNearestFloor();//GetFloor()函数的四舍五入值if(fabs(GetFloor()-GetNearestFloor())<Lib_FloorTolerance){到达GetNearestFloor()层}//静态监测,电梯处于空闲状态,确定下一步的运动方向和所到楼层(目标楼层)intIdleWhatFloorToGoTo(bool*up);intfloor;boolup;floor=IdleWhatFloorToGoTo(&up);//动态监测,电梯正在上升时，检测将要到达停止的最近楼层(目标楼层)intGoingUpToFloor();//动态监测,电梯正在下降时，检测将要到达停止的最近楼层(目标楼层)intGoingDownToFloor();/*******************************************************************/3.3分别对每个状态进行分析Idle状态，电梯停止在某楼层，门是关闭的，处于静止状态，等待相关事件的发生，从而转换到下一个状态。(S1)检查E3、E4、E5事件。静态检测，boolup;目标楼层=IdleWhatFloorToGoTo(&up);关闭本层门外up按钮，SetCallLight();即消费门外up按钮，防止下一周期重复处理此按钮行为。(S2)同(S1)，消费门外down按钮。1层以上，一定时间无动作，自动下降到1楼。AutoTo1Floor();[其它 状态， 取消此功能，CancelTo1Floor()](S3)检查E1事件,开门,消费开门按钮;上升(up&&E4事件),开门，消费门外up按钮下降(!up&&E5事件),开门，消费门外down按钮(S4)检查E2事件,此时门应该是关闭的,因此仅读取关门灯，并关闭关门灯，即消费按键行为，防止下一周期重复处理该按钮的行为。if(GetCloseDoorLight()){SetCloseDoorLight(false);return;}Moving状态：MovingUp/MovingDown跳转到DoorOpen(S5)检查E3、E4、E5事件。动态检测，目标楼层floor=GoingUpToFloor();if(fabs(GetFloor()-floor)<Lib_FloorTolerance)到达目标楼层，停止，开门消费门外up按钮;到了最高层Lib_FloorNum,消费门外down按钮。消费门内楼层按钮。(D)检查E1、E2事件，无动作，消费开/关门按钮。(S6)检查E3、E4、E5事件。动态检测，目标楼层=GoingDownToFloor();其它与 (S5)类似。DoorOpen状态:电梯门打开跳转到DoorClosing(S7)检查E2事件，转而关门，GetCloseDoorLight(),SetDoor();消费关门按 钮。开门结束后，自动进入关门状态。IsDoorOpen();SetDoor();检查E1事件,无动作，消费开门按钮。DoorClosing状态:正在关门跳转到DoorOpen(S8)检查E1事件，转而开门。GetOpenDoorLight();SetDoor();消费关门按钮。检查E2事件，无动作，消费关门按钮。DoorClosing状态:正在关门Idle(S9)关门结束后，进入Idle状态。IsDoorClosed();4.1版本一与版本二初始化比较分析版本一使用switch语句进行判断，1层以上，一定时间无动作，自动下降到1楼。AutoTo1Floor();[其它状态，取消此功能，CancelTo1Floor()分别在某一层可能发生的事件进行判断，并进行相应的处理。没有使用部分函数代码及注解分析如下：floor=GetNearestFloor(); up=1;//up这里只是充当数值上或者下switch(floor)//到了每一层进行判断各层会发生的状况 { case1: if(GetCallLight(1,up))//在第一楼向上的按了 { *state=DoorOpen; //开门 printf("Transition:fromIdlestatetoDoorOpen.\n"); return; } //如果在2，3层或者是按楼层键 if(GetPanelFloorLight(2)|GetCallLight(2,up)|GetCallLight(2,0)| GetPanelFloorLight(3)|GetCallLight(3,0)) { *state=MovingUp;//上升状态 printf("Transition:fromIdlestatetoMovingUp.\n"); return; } //开关门判断 if(GetOpenDoorLight())//如果开门按钮打开 { SetDoor(floor,true);//开门 SetOpenDoorLight(false); *state=DoorOpen; return; } if(GetCloseDoorLight())//有关门按键就关门 { SetDoor(floor,false); SetCloseDoorLight(false); *state=DoorClosing; return; } break; case2: //在第二层 if(GetPanelFloorLight(3)|GetCallLight(3,0)|GetCallLight(3,up)) //第三层出现按键有用 { *state=MovingUp; //上升 printf("Transition:fromIdlestatetoMovingUp.\n"); return; } if(GetPanelFloorLight(1)|GetCallLight(1,0)|GetCallLight(1,up))//第一层按键 { *state=MovingDown;//下降 SetCallLight(floor,0,false); printf("Transition:fromIdlestatetoMovingDown.\n"); return; } if(GetOpenDoorLight())//如果开门按钮打开 { SetDoor(floor,true);//开门 SetOpenDoorLight(false); *state=DoorOpen; return; } if(GetCloseDoorLight())//有关门按键就关门 { SetDoor(floor,false); SetCloseDoorLight(false); *state=DoorClosing; return; }AutoTo1Floor();//自动到一楼 break; case3: //第三层碰到的情况 if(GetPanelFloorLight(1)|GetPanelFloorLight(2)|GetCallLight(2,0)| GetCallLight(1,1)|GetCallLight(2,1)) { *state=MovingDown; SetCallLight(floor,0,false);//下降 printf("Transition:fromIdlestatetoMovingDown.\n"); return; } if(GetOpenDoorLight())//如果开门按钮打开 { SetDoor(floor,true);//开门 SetOpenDoorLight(false); *state=DoorOpen; return; } if(GetCloseDoorLight())//有关门按键就关门 { SetDoor(floor,false); SetCloseDoorLight(false); *state=DoorClosing; return; } AutoTo1Floor();//自动到一楼 break;以上是版本一的初始化函数版本二使用静态检测，boolup;目标楼层=IdleWhatFloorToGoTo(&up);只对事件进行判断voidIdlestate(int*state){ intfloor,nowfloor; boolup; nowfloor=GoingDownToFloor(); if(nowfloor==1) { if(GetCallLight(1,1)) { *state=DoorOpen; SetCallLight(1,1,false); printf("Transition:fromIdlestatetoDoorOpen.\n"); return; } } floor=IdleWhatFloorToGoTo(&up);//静态检测上升到那一楼 if(floor>-1) { //判断电梯楼层按钮程序 if(up&&GetPanelFloorLight(floor))//向上的按钮按了就向上运行 { // SetCallLight(floor,up,false); *state=MovingUp; //状态翻转 printf("Transition:fromIdlestatetoMovingUp.\n"); return; //减少代码运行时间 } if(!up&&GetPanelFloorLight(floor)) { // SetCallLight(floor,!up,false); *state=MovingDown; printf("Transition:fromIdlestatetoMovingDown.\n"); return; } //电梯内上下按钮的程序 if(GetCallLight(floor,up)|GetCallLight(floor,!up))//楼层上下呼叫 { if(up==true) //开始消费 { *state=MovingUp; printf("Transition:fromIdlestatetoMovingUp.\n"); return; } if(up==false) { *state=MovingDown; printf("Transition:fromIdlestatetoMovingUp.\n"); return; } } //开关门函数处理 if(GetCloseDoorLight()) //关门灯判断 { SetCloseDoorLight(false); *state=DoorClosing; printf("Transition:fromIdlestatetoDoorClosing.\n"); return; } if(GetOpenDoorLight()) //开门灯判断 { SetOpenDoorLight(false); *state=DoorOpen; printf("Transition:fromIdlestatetoDoorOpen.\n"); return; } } ///对自动下降函数的处理 if(nowfloor>1) { AutoTo1Floor(); //printf("进去了1111\n");//测试用 }}4.2版本一与版本二上升函数部分比较分析版本二在版本一的基础上修改不大，局部进行了部分调整，但没什么变化。版本一这个函数已经接近完善。两者的思路相似只是一个消费的过程，其它绝大多数都在初始化中进行了判断。版本一voidmovingup(int*state){ intfloor; boolup=1; CancelTo1Floor(); floor=GoingUpToFloor()； //动态检测 if(GetPanelFloorLight(floor)) //灭灯的过程，防止重复消费 SetPanelFloorLight(floor,false); if(GetCallLight(floor,up)) SetCallLight(floor,up,false); if(GetCallLight(floor,0)) SetCallLight(floor,0,false); if(fabs(GetFloor()-floor)<Lib_FloorTolerance)//判断距离，调节电机 { SetMotorPower(0); SetDoor(floor,1); *state=DoorOpen; printf("Transition:fromMovinguptoDowmOpen.\n"); return; } else SetMotorPower(1);}版本二voidmovingup(int*state){ intfloor; boolup=1; CancelTo1Floor();//取消自动到一楼 floor=GoingUpToFloor(); //判断到那一层 if(fabs(GetFloor()-floor)<Lib_FloorTolerance) //距离判断 { if(GetCallLight(floor,up)|GetCallLight(floor,!up))//楼层上下呼叫 { SetCallLight(floor,up,false);//灭灯 SetCallLight(floor,!up,false); } if(GetPanelFloorLight(floor)) //灭灯楼层按钮 SetPanelFloorLight(floor,false); SetMotorPower(0); SetDoor(floor,1); *state=DoorOpen; printf("Transition:fromMovinguptoDowmOpen.\n"); return; } else SetMotorPower(1);}4.3版本一与版本二下降函数部分比较分析版本二在版本一的基础上修改不大，局部进行了部分调整，但没什么变化。版本一的这个函数，在调试过程中遇到了麻烦。两者的思路相似只是一个消费的过程，其它绝大多数都在初始化中进行了判断。版本一voidmovingdown(int*state){ intfloor; boolup=1; CancelTo1Floor(); if(GetPanelFloorLight(1)|GetPanelFloorLight(2)|GetCallLight(2,0)|GetCallLight(1,1)|GetCallLight(2,1)|GetPanelFloorLight(1)|GetCallLight(1,0)|GetCallLight(1,up)) { floor=GoingDownToFloor(); //灭灯 }//加上这个解决了不能到一楼的BUG floor=1; if(GetPanelFloorLight(floor)) SetPanelFloorLight(floor,false); if(GetCallLight(floor,!up)) SetCallLight(floor,!up,false); if(GetCallLight(floor,up)) SetCallLight(floor,up,false); if(fabs(GetFloor()-floor)<Lib_FloorTolerance) { SetMotorPower(0); SetDoor(floor,1); *state=DoorOpen; printf("Transition:frommovingdowntoDoorOpen.\n"); return; } else SetMotorPower(-1);}版本二：voidmovingdown(int*state){ intfloor;// boolup=1; CancelTo1Floor(); //{// floor=1;// if(GetCallLight(floor,!up)|GetCallLight(floor,up)|GetPanelFloorLight(floor))//{// 去掉了那一部分，精简了代码 floor=GoingDownToFloor(); //} if(GetPanelFloorLight(floor)) SetPanelFloorLight(floor,false); if(fabs(GetFloor()-floor)<Lib_FloorTolerance) { if(GetCallLight(floor,up)|GetCallLight(floor,!up))//楼层上下呼叫 { SetCallLight(floor,up,false);//灭灯 SetCallLight(floor,!up,false); } if(GetPanelFloorLight(floor)) SetPanelFloorLight(floor,false); SetMotorPower(0); SetDoor(floor,1); *state=DoorOpen; printf("Transition:frommovingdowntoDoorOpen.\n"); return; } else SetMotorPower(-1); }4.4版本一与版本二开门函数部分比较分析voidDooropen(int*state){ intfloor; floor=GetNearestFloor(); CancelTo1Floor(); if(GetCloseDoorLight())//有关门按键就关门 { SetDoor(floor,false); SetCloseDoorLight(false); *state=DoorClosing; return; } elseif(IsDoorOpen(floor)) //如果门是关闭的就进去，返回门是否是打开的，true表示门是打开的，否则门是关闭的或者正在打开/关闭 { SetDoor(floor,false); *state=DoorClosing; return; } if(GetOpenDoorLight())//如果开门按钮打开 { SetDoor(floor,true); SetOpenDoorLight(false); }}4.5版本一与版本二关门函数部分比较分析两个版本几乎一样//关门函数的编写voidDoorclosing(int*state){ intfloor; floor=GetNearestFloor();//判断到最近的楼层 CancelTo1Floor(); if(GetCloseDoorLight()) //判断关门 { SetCloseDoorLight(false); SetDoor(floor,false); } elseif(GetOpenDoorLight()) //判断开门 { SetDoor(floor,true);//开门 SetOpenDoorLight(false); *state=DoorOpen; return; } elseif(IsDoorClosed(floor)) //判断门是否开了 { *state=Idle; // printf("进去了\n");//用来测试 return; }}4.6两种版本的的评估及比较分析版本一：这个初期未完成任务，而没过于想太多，在运行调试过程中能正确执行，但是局限性比较