Thiết kế hệ thống điều khiển thang máy chạy ở chế độ taxi

1
MỤC LỤC
Phần 1 : Mô tả toán học
Phần 2 : Cách giải quyết bài toán
1. Các giải pháp được đề ra.
2. Giải pháp được sử dụng.
Phần 3 : Thuật toán
Phần 4 : Sơ đồ khối và thiết kế
I) Sơ đồ khối
II) Thiết kế mạch
1. Khối gọi thang máy.
2. Khối tạo trễ.
3. Khối chọn tầng.
4. Khối điều khiển động cơ.
2
Phần1: MÔ TẢ TOÁN HỌC
Yêu cầu của bài toán là thiết kế hệ thống điều khiển thang máy hoạt động
theo chế độ taxi. Thang máy chỉ phục vụ 1 yêu cầu trong 1 hành trình . Một
hành trình được bắt đầu từ khi có người gọi thang máy ,lệnh gọi được chấp
nhận , cho tới khi người đó ra khỏi thang máy ,sau khi thang máy đã di
chuyển đến tầng được chọn . Tất cả các lệnh gọi thang trong khi thang máy
đang phục vụ đều bị từ chối . Sau mỗi hành trình phục vụ thang máy dừng lại
ở tầng hiện tại chờ lệnh gọi tiếp theo .
Cụ thể bài toán này thang máy sẽ được thiết kế cho ngôi nhà 8 tầng. Ở
phía ngoài thang máy,tại mỗi tầng sẽ có phím gọi thang máy đi lên và đi
xuống, có 1 đèn LED 7 thanh dùng để hiển thị tầng hiện tại của thang máy khi
thang máy đang hoạt động. Bên trong thang máy là hệ thống các phím chọn
tầng từ 1 tới 8 và cũng có đèn LED 7 thanh để hiển thị tầng.
*) Qúa trình hoạt động cuả thang máy:
Khi có người bấm phím gọi thang máy, nếu thang máy đang ở trạng thái
nghỉ đèn báo gọi tương ứng sẽ bật sáng lệnh gọi được chấp nhận, nếu không

đèn sẽ không sáng yêu cầu bị từ chối . Khi lệnh gọi được chấp nhận ,thang
máy bắt đầu phục vụ cuộc gọi , trong suốt quá trình này tất cả các phím gọi
thang khác sẽ bị khóa. Thang máy sẽ di chuyển tới tầng có phím gọi và mở
cửa trong 30s . Sau 30s thang máy đóng cửa chờ lệnh chọn tầng, khi người
dùng vào thang máy và nhấn phím chọn tầng đèn báo gọi thang sẽ tắt , tất cả
các phím gọi vẫn bị khóa , những phím chọn tầng khác cũng bị khóa trong
suốt thời gian phục vụ , thang máy sẽ ghi nhận và sẽ di chuyển tới tầng được
chọn. Khi tới tầng được chọn thang máy dừng lại, đèn chọn tầng tương ứng
tắt , mở cửa trong 30s. Sau 30s thang máy đóng cửa và kết thúc 1 lần phục vụ.
*)Đầu vào,đầu ra và mối quan hệ logic:
Ở giai đoạn đầu,khi thang máy di chuyển theo lệnh gọi,thì đầu vào là chỉ
số tầng nơi khách hàng gọi thang máy. Chỉ số này được so sánh với chỉ số
tầng hiện tại của thang máy để đưa ra ở đầu ra là quyết định thang máy đi lên
hay đi xuống.
Ở giai đoạn sau,khi thang máy phục vụ theo lệnh chọn tầng,thì đầu vào là
chỉ số tầng được chọn. Và chỉ số này cũng được đem so sánh với chỉ số tầng
3
hiện tại của thang máy để đưa ra ở đầu ra là quyết định thang máy đi lên hay
đi xuống.
Phần 2: CÁCH GIẢI QUYẾT
1- Các giải pháp được đặt ra:
Cách thứ nhất,ta sử dụng 8 bit để mã hóa cho chỉ số tầng của 8 tầng.
Số tầng Cách mã hóa
1 00000001
2 00000010
3 00000100
4 00001000
5 00010000
6 00100000
7 01000000

8 10000000
Bảng mã hóa chỉ số tầng khi sử dụng 8 bit
Khi có tín hiệu gọi thang máy hoặc tín hiệu chọn tầng tức là có tín hiệu đầu
vào,lúc này hệ điều khiển sẽ thực hiện phép so sánh lần lượt từng bit giữa chỉ
số đầu vào và chỉ số tầng hiện tại của thang máy.Do cách mã hóa như trên nên
thứ tự so sánh có thể từ bit có trọng số cao đến số có trong số thấp hoặc từ bit
thấp đến bit cao.Giả sử ta chọn so sánh từ bit cao tới bit thấp.So sánh lần lượt
các bít cho tới khi có sự khác nhau về trị số giữa 2 bit cùng trọng số.Nếu trị số
của bít đầu vào nhỏ hơn trị số của bit chỉ số tầng hiện tại của thang máy thì
thang máy đi xuống và ngược lại.
Cách thứ hai,ta sử dụng 3 bit để mã hóa cho chỉ số tầng của 8 tầng.
Số tầng Cách mã hóa
1 000
2 001
3 010
4 011
5 100
6 101
7 110
8 111
Với cách mã hóa này thì việc so sánh bắt buộc phải so sánh từ trái qua phải.
So sánh từng bit cho tới khi có sự khác nhau về trị số giữa 2 bit cùng trọng số.
Lúc này so sánh giống trường hợp trên khi so sánh theo thứ tự từ trái qua
phải.
2- Giải pháp được sử dụng.
4
Phương án thứ nhất có ưu điểm là có thể phục vụ nhiều hơn 1 l ệnh chọn
tầng trong một lượt phục vụ do sử dụng giải pháp so sánh từng bit . Nhược
điểm của mạch là phức tạp hơn phương án so sánh 3 bit. Phương án này
thích hợp cho bài toán thang máy chế độ bus .

Phương án 2 có cấu trúc đơn giản hơn phù hợp với bài toán thang máy taxi.
Nhược điểm của phương án này là chỉ phục vụ duy nhất được 1 lệnh gọi
trong 1 lần phục vụ .
Từ 2 giải pháp trên ta thấy phương pháp so sánh 3 bit sử dụng ít bit hơn nên
sẽ dễ dàng tiện lợi hơn trong bước so sánh.Từ đó sẽ tăng tốc độ làm việc của
mạch,cơ cấu so sánh cũng ít cồng kềnh hơn.

Phần3: THUẬT TOÁN

Tín hiệu 8bit
5
Phần4: SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH VÀ THIẾT KẾ
I) Sơ đồ khối.
Từ phương pháp giải quyết bài toán, ta có thể lập sơ đồ khối với 4 khối
chính: khối gọi thang , khối chọn tầng, khối điều khiển động cơ và khối tạo
trễ.
So sánh 4 bit
Điều khiển động cơ
Mã hóa 8bit -> 3bit
6
/C1-/C8
S0-S3 RSC
/CB1-/CB8 /LEN /OFF
/XUONG
/OFF RST
ON /T1-/T8
Khối gọi thang máy có chức năng đưa tín hiệu gọi thang máy tới khối
điều khiển. Khối này sẽ gồm có 8 khối gọi thang máy con của từng tầng. Mỗi
khối gọi thang máy con sẽ có 8 đầu vào và 1 đầu ra. Khi phím gọi thang máy
của 1 tầng nào đó được nhấn thì khối gọi tầng sẽ có nhiệm vụ là kiểm tra xem

các khối gọi thang máy con khác có đưa ra tín hiệu gọi thang máy nào hay
không, nếu có thì khối con này sẽ không đưa ra tín hiệu gọi thang máy tới
khối điều khiển và ngược lại. Do yêu cầu của hệ thống nên tại 1 lần phục vụ
thì khối này chỉ đưa ra 1 tín hiệu gọi thang máy mà thôi. Tín hiệu đầu vào là 7
tín hiệu gọi thang máy từ 7 khối con còn lại và một bit reset RSC,tín hiệu ra
Khối ĐK
Động cơ
Khối
Gọi thang
Khối
Tạo trễ
Khối
Chọn tầng
Hiển thị
LED 7SEG
Cả
m
biến
vị
trí
Động
cơ
7
sẽ là tín hiệu gọi thang máy của khối đó. Tín hiệu đầu ra sẽ được đưa tới đầu
vào của các khối con khác và khối điều khiển. Các phím gọi thang là phím 2
chiều có thể gọi thang hoặc hủy lệnh gọi thang .
Khối chọn tầng nằm trong thang máy có hệ thống 8 phím bấm chọn
tầng , mỗi phím có kèm một đèn LED. Khối có nhiệm vụ nhận lệnh chọn tầng
của người dung , chấp nhận hoặc từ chối lệnh chọn tầng bằng tín hiệu đèn
LED kèm theo phím . Khi chấp nhận thì bật đèn , nếu không thì không bật

đèn . Người dùng có thể hủy lệnh chọn tầng bằng cách bấm vào phím chọn
tầng đang sáng ( phím sẽ tự động tắt ) . Trong một thời điểm thì chỉ có duy
nhất 1 phím chọn tầng được chấp nhận , các phím khác sẽ bị từ chối .
Khối có chức năng như là bộ điều khiển của hệ thống là điều khiển
động cơ. Khối này có 24 đầu vào và 9 đầu ra. Trong đó 25 đầu vào bao gồm
8 đầu vào là tín hiệu của 8 cảm biến dùng để nhận biết vị trí thang máy, 8 đầu
vào tiếp theo là 8 đầu ra của 8 khối gọi thang máy ,8 đầu vào là 8 đầu ra 8
khối chọn tầng con và một tín hiệu vào cho phép hoặc không cho phép cho ra
tín hiệu điều khiển động cơ. Đầu ra bao gồm tín hiệu cho thang máy đi
lên,cho thang máy đi xuống, chế độ nghỉ , 2 đầu ra reset cho khối chọn tầng
và khối gọi thang máy, 4bit đầu ra cho LED hiển thị. Khối này có chức năng
chính là mã hóa các tín hiệu vào và so sánh tín hiệu từ khối gọi thang máy
hoặc khối chọn tầng với tín hiệu của cảm biến để đưa ra tín hiệu điều khiển
thang máy.
Khối cuối cùng là khối tạo trễ. Khối này có chức năng tạo khoảng thời
gian để thang máy mở cửa đón và trả khách hàng. Tín hiệu đầu vào sẽ được
lấy từ khối điều khiển, khi khối điều khiển đưa ra tín hiệu cho thang máy hoạt
động thì bộ trễ cũng sẽ bắt đầu tính thời gian để tạo khoảng thời gian cho
thang máy bắt đầu hoat động và đóng mở cửa.
II) Thiết kế phần cứng :
1. Khối gọi thang máy