C语言程序设计方案报告书.doc

C语言程序设计试验设计汇报 学院:_机电工程 专业班级: 自动化31班 学生姓名: 王刘鄞 学号: 指导老师： 段江涛 设计题目: _三层电梯状态机编程_ 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：3 2.1前期设计方案（版本一） 2.2后期改善及楼层推广，适应多楼层（版本二）3.状态机建模：3 3.1状态图建立图一：状态图图二: 思维图 3.2状态机功效模块 3.3函数和调用关系4.代码分析及程序优化9 4.1版本一和版本二初始化比较分析 4.2版本一和版本二上升函数部分比较分析 4.3版本一和版本二下降函数部分比较分析 4.4版本一和版本二开门函数部分比较分析 4.5版本一和版本二关门函数部分比较分析 4.6两种版本评定及比较分析5. 系统运行测试结果分析17测试一:电梯内楼层按键使用及演示（现在基于三层）测试二:楼层外上下按键使用及演示测试三:开关门按钮使用及演示测试四：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全部适用，实测正确。6.学习心得及部分改善和调试过程中心得体会 261. 设计题目：三层电梯状态机课程设计2. 设计方案： 版本一：以每个楼层可能情况判定分析-穷举法 经过设计多种状态翻转，利用状态机模型，来实现电梯正常运转，首先对全部可能发生事件进行罗列，并进行归类，抵达一个好状态分析。依据日常经验分析，我采取是把电梯运动进行归类，把门分为四种状态，门开（Dooropen）,门正在关（DoorClosing）,电梯上升（Movingup）,下降（Movingdown）,而把什么全部不做视为第一状态（Idle,和在里面判定是否有外部事件发生），在这状态下，能够实现向其它四状态跳转。 版本二：只对事件不对楼层判定-通常化 在版本一上进行了，代码改善，使用静态检测对楼层进行了通常化处理，不细分楼层3.状态机建模3.1状态图图一：参考图二：具体条件判定状态图（插图）3.2状态机功效模块一：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) 现在使用三个按钮（1,2,3）E4: 门外up呼叫按钮(Call Light)E5: 门外down呼叫按钮(Call Light)3.2函数和调用关系：状态机关键函数及自己发挥部分/*/void Idlestate(int *state)； /初始化函数void movingup(int *state)； /向上升函数void movingdown(int *state)；/下降函数void Dooropen(int *state)； /开门函数void Doorclosing(int *state) /门关闭函数初始化函数依据条件跳转上升下降及开门函数；上升下降函数依据条件跳转开门函数；门开函数依据条件调用门关闭函数；门关闭依据条件调用初始化及门开;三层电梯使用到函数/*/ 系统是否运行bool IsElevatorRunning();/ 电梯门外Up/Down呼叫按钮灯(Call Light)bool GetPanelFloorLight(int floor);void SetCallLight(int floor, bool up, bool s);/ 电梯门内楼层按钮灯(Panel Floor Light)bool GetPanelFloorLight(int floor); / IdleWhatFloorToGoTo()等函数中用void SetPanelFloorLight(int floor, bool s);/ 电梯门内开关门按钮灯bool GetOpenDoorLight();void SetOpenDoorLight(bool s);bool GetCloseDoorLight();void SetCloseDoorLight(bool s);/ 电梯箱体门bool IsDoorOpen(int floor);bool IsDoorClosed(int floor);void SetDoor(int floor, bool open);/ 设置电机功率，power=1,全速上升；-1，全速下降；0，停止void SetMotorPower(double power);/ 一定时间无动作，自动到1楼extern void AutoTo1Floor();/ 取消自动到1楼extern void CancelTo1Floor();/ 获取电梯箱体目前所在楼层double GetFloor(); / 浮点数，如1.5，表示电梯箱体处于1层到2层中间int GetNearestFloor(); / GetFloor()函数四舍五入值if(fabs(GetFloor() - GetNearestFloor() Lib_FloorTolerance) 抵达GetNearestFloor()层 / 静态监测,电梯处于空闲状态, 确定下一步运动方向和所到楼层(目标楼层)int IdleWhatFloorToGoTo(bool *up);int floor; bool up;floor = IdleWhatFloorToGoTo(&up);/ 动态监测, 电梯正在上升时，检测将要抵达停止最近楼层(目标楼层)int GoingUpToFloor();/ 动态监测, 电梯正在下降时，检测将要抵达停止最近楼层(目标楼层)int GoingDownToFloor();/*/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，处于静止状态，等候相关事件发生，从而转换到下一个状态。(S1) 检验E3、E4、E5事件。 静态检测，bool up; 目标楼层=IdleWhatFloorToGoTo(&up); 关闭本层门外up按钮，SetCallLight(); 即消费门外up按钮，预防下一周期反复处理此按钮行为。(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，取消此功效，CancelTo1Floor()(S3) 检验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) 检验E2事件,此时门应该是关闭,所以仅读取关门灯，并关闭关门灯，即消费按键行为，预防下一周期反复处理该按钮行为。 if(GetCloseDoorLight() SetCloseDoorLight(false); return; Moving状态：MovingUp/MovingDown 跳转到 DoorOpen(S5) 检验E3、E4、E5事件。动态检测，目标楼层floor=GoingUpToFloor(); if(fabs(GetFloor() - floor) -1) /判定电梯楼层按钮程序if (up & GetPanelFloorLight(floor) /向上按钮按了就向上运行/SetCallLight(floor, up, false);*state = MovingUp;/状态翻转printf(Transition: from Idlestate to MovingUp.n);return;/降低代码运行时间if (!up&GetPanelFloorLight(floor)/SetCallLight(floor, !up, false);*state = MovingDown;printf(Transition: from Idlestate to MovingDown.n);return;/电梯内上下按钮程序if (GetCallLight(floor, up) | GetCallLight(floor, !up) /楼层上下呼叫if (up = true)/开始消费*state = MovingUp;printf(Transition: from Idlestate to MovingUp.n);return;if (up = false)*state = MovingDown;printf(Transition: from Idlestate to MovingUp.n);return;/开关门函数处理if (GetCloseDoorLight()/关门灯判定SetCloseDoorLight(false);*state = DoorClosing;printf(Transition: from Idlestate to DoorClosing.n);return;if (GetOpenDoorLight()/开门灯判定SetOpenDoorLight(false);*state = DoorOpen;printf(Transition: from Idlestate to DoorOpen.n);return;/对自动下降函数处理if(nowfloor 1)AutoTo1Floor();/printf(进去了1111n); /测试用4.2 版本一和版本二上升函数部分比较分析版本二在版本一基础上修改不大，局部进行了部分调整，但没什么改变。版本一这个函数已经靠近完善。二者思绪相同只是一个消费过程，其它绝大多数全部在初始化中进行了判定。版本一void movingup(int *state)int floor;bool up=1;CancelTo1Floor();floor=GoingUpToFloor()；/动态检测if (GetPanelFloorLight(floor)/灭灯过程，预防反复消费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)/判定距离，调整电机SetMotorPower(0);SetDoor(floor, 1);*state = DoorOpen;printf(Transition: from Movingup to DowmOpen.n);return;else SetMotorPower(1);版本二void movingup(int *state) int floor; bool up = 1; CancelTo1Floor(); /取消自动到一楼 floor=GoingUpToFloor();/判定到那一层if (fabs(GetFloor()-floor) Lib_FloorTolerance)/距离判定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: from Movingup to DowmOpen.n);return;else SetMotorPower(1);4.3 版本一和版本二下降函数部分比较分析版本二在版本一基础上修改不大，局部进行了部分调整，但没什么改变。版本一这个函数，在调试过程中碰到了麻烦。二者思绪相同只是一个消费过程，其它绝大多数全部在初始化中进行了判定。版本一void movingdown(int *state)int floor;bool up = 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 /加上这个处理了不能到一楼BUGfloor = 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: from movingdown to DoorOpen.n);return;elseSetMotorPower(-1);版本二：void movingdown(int *state)int floor;/bool up = 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: from movingdown to DoorOpen.n);return;elseSetMotorPower(-1); 4.4版本一和版本二开门函数部分比较分析void Dooropen(int *state)int floor;floor = GetNearestFloor();CancelTo1Floor();if (GetCloseDoorLight() /相关门按键就关门SetDoor(floor, false);SetCloseDoorLight(false);*state = DoorClosing;return;else if (IsDoorOpen(floor)/假如门是关闭就进去，返回门是否是 打开，true表示门是打开，不然门是关闭或正在打开/关闭SetDoor(floor, false);*state = DoorClosing;return;if (GetOpenDoorLight() /假如开门按钮打开SetDoor(floor, true);SetOpenDoorLight(false);4.5版本一和版本二关门函数部分比较分析两个版本几乎一样/关门函数编写void Doorclosing(int *state)int floor;floor = GetNearestFloor(); /判定到最近楼层CancelTo1Floor();if (GetCloseDoorLight()/判定关门SetCloseDoorLight(false);SetDoor(floor, false);else if (GetOpenDoorLight()/判定开门SetDoor(floor, true); /开门SetOpenDoorLight(false);*state = DoorOpen;return;else if (IsDoorClosed(floor)/判定门是否开了*state = Idle;/printf(进去了n); /用来测试return;4.6两种版本评定及比较分析版本一：这个早期未完成任务，而没过于想太多，在运行调试过程中能正确实施，不过不足比较强只是针对三层电梯，对于多层就不能使用，这是一个不好编程习惯，吊死在一棵树上。以后听了老师提议我转换思绪，怎样将这个程序通用，我电梯，需要在每一次进行判定，假如层数多话，就难以无法列举，或说是难以考虑完全，和代码量也会很大。所以版本一宣告失败！版本二：在版本一基础上改善而来，使得程序愈加通用科学，又降低了代码量，又使电梯能够正常运转，可谓高效科学！它无需再每个楼层对可能发生事情进行判定，经过函数来处理！方便快捷 5. 系统运行测试结果分析 测试一:电梯内楼层按键使用及演示（现在基于三层） 测试二:楼层外上下按键使用及演示测试三:开关门按钮使用及演示测试四：自动到一楼综合测试分析 6.学习心得及改善和调试过程中心得体会首次接触C语言程序设计大作业，以三层电梯状态机编写为题设计，对于我来说，这是并不是极难因为很早接触过状态机，对这些比较熟悉，但编一个实例但没试过，理论比较清楚，但实践不足！于是我开始达一个星期编写。经过自己琢磨，看了老师PPT，研究了一下，一步步开始从头编起，我迫切完成作业，结果只是考虑到能实现正确结果而没去多想，所以诞生了第一版本程序。以后给老师看时候老师叫我更正。说这种编程思想不好，假如换成100层那怎么办，想到这我回去好好反思了一下，决定对我程序进行修改，让她不局限于三层。好于现实接轨，这是我才了解了C语言课程设计真正用意-将理论应用于实际，养成程序编辑好习惯。我历来不相信车到山前必有路说法，认为那只是懒惰者自寻懒惰借口，我要主动，要把握，要努力。我们要掌握利用C语言编写程序基础方法，提升C语言编程技巧，还要掌握常见C语言经典算法，培养具体分析问题、处理问题能力。回顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多，确实，从从拿到题目到完成整个编程，从理论到实践，在两周学习中，能够学到很多很多东西，同时不仅能够巩固了以前所学过知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过知识。经过这次课程设计使我知道了理论和实际相结合是很关键，只有理论知识是远远不够，只有把所学理论知识和实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提升自己实际动手能力和独立思索能力。在设计过程中碰到问题，能够说得是困难重重，这毕竟第一次做，难免会碰到过多种多样问题，同时在设计过程中发觉了自己不足之处，对以前所学过知识了解得不够深刻，掌握得不够牢靠，比如说结构体经过这次课程设计以后，一定把以前所学过知识重新温故。调试时候平时我通常采取设置断点方法，然后这次碰到了有些问题经过断点方法并不可取甚至是麻烦，造成问题得不到有效处理，经过请教老师我知道了，还能够经过打印方法来判定那里实施错误那里需要修改，是否实施了等等！受益匪浅，又让我学会怎样改错怎样处理复杂问题，怎么思索，不畏艰苦，即使找bug时候我内心是奔溃，然后当你找出一个又一个问题时，一股巨大成就感涌上心头，一次调试让我们积累经验，这是书本上无法学来必需实践，我想这就是老师给我们课程设计原因吧！