缺氧 (Oxygen Not Included) 嚴格依序過程循環圖表文方法
撰文:sunny白水004
在聖誕打折時入了這個遊戲，被深深地迷住了，各種資源的迴圈利用、氣液固的轉化、溫度控制等等非常有意思，尤其是其中的自動化部分，研究起來真是樂趣無窮。下面分享我的一個研究成果，用門電路實現嚴格依序的過程迴圈。
先說一下事情的緣起，在建造汙水處理廠時發現，污水池裡繁殖了大量細菌，即使經過淨化器處理也無法去除。開始我以為帶菌淨水只要不喝，拿來電解制氧就沒事，沒想到這神奇的外太空細菌連電解都殺不死啊，隨著氧氣在基地裡到處飄，實在不能忍。後來發現用液體加熱器把水加熱到75度以上就可以滅菌，於是設計了這樣的系統：
左邊是帶菌水，經過中間的加熱池加熱到75度以上，然後排到右邊的公共淨水池。在實際做的時候發現，如果只是簡單的用溫度和水壓來控制泵和加熱器的話，很容易亂套。比如熱好的淨水還沒排淨，新的帶菌水又進來把淨水污染了；或者淨水正排到一半溫度突然低了，加熱器又重新開始加熱等等。所以我希望設計這樣一套電路，能夠讓放水→加熱→排水這3個過程嚴格依照順序運行，並不斷迴圈。推而廣之，對於任意多個需要按順序運行的過程，都能做到只有過程n運行完畢，過程n+1才能夠開始，而其他所有過程則保持待機。如下圖所示：
這裡的終止條件從各類感測器傳來，用於控制過程的終止。可以發現，這裡傳遞給下一過程的運行信號必須為脈衝信號，如果是持續信號的話，過程n+1則不能正常終止。既然是脈衝信號，那麼需要電路具備「自持」的能力，來把運行信號保持住。
基於以上概念，在反復實驗和簡化後，我找到了一種相對滿意的設計方案，如下圖：
電路大佬可能看到這裡就明白了，下面給對電路不太熟的人再解釋一下。這個遊戲內電路的運作機制是，每0.1秒作為一個tick，一個門電路在當前tick的輸出值，取決於上一個tick的輸入值。其實電路值每一個tick都在刷新，所謂的「連續信號」只是連續很多tick的值都相同而已。以最簡單的反閘來舉例：
開始時輸入0，輸出1。在tick2輸入變化為1，而此時反閘的輸出取決於tick1的輸入，所以仍然為1，直到tick3才根據tick2的輸入變成0。如果之後每個tick的輸入都相同，那麼輸出也一直不變，看起來就像是輸出連續的信號0一樣。
下面我們來細緻分析一下這個電路的工作過程：
Tick1，設備在等待運行信號，沒有工作。
Tick2，前一個過程結束後傳來了運行信號，設備開始工作。
Tick3，外來運行信號消失，但由於上面與閘的輸出連回了輸入，可以把這個信號自我保持下去。
然後一直工作到Tick90都沒有發生變化。
Tick91，由感測器傳來的終止條件滿足了，但是與閘的輸出還要多等一個tick再改變。
Tick92，下方與閘輸出變為1，向下一個過程輸出了運行信號。
Tick93，上方與閘輸出變為0，設備停止工作。
Tcik94，下方與閘停止輸出，最終成功輸出了2個tick的運行信號脈衝給下一個過程。
通過分析可見，這個設計完全實現了之前的構思，嚴格按照順序運行每個過程並可不斷迴圈。
最後把遊戲裡的具體實現圖貼一下。
需要注意的是，電路剛開始建成的時候不存在運行信號，所以在左下角加了一個手動開關，開一下再關掉，整個電路就可以正常運行了。
後來我還用這套設計建了個天然氣加熱系統，把所有的天然氣加熱到120度再燒掉，從中可以賺一些負熱量。
後記：其實在學習了一些電路知識後（撰文非電子專業），最開始是用RS觸發器做的，但是這種現實中的東西照搬到遊戲裡給人非常繁瑣的感覺，就想了很多辦法去簡化，最後才變成這個樣子。如果你還有更簡單的實現方法，歡迎一起來探討。
看到前面很多人說不懂，令我懷疑電路圖的講解方式過於抽象了，也許結合遊戲內的實際運行圖會更易懂些？我們先來看第一個過程「送水」工作時的運行圖：
綠線表示值為1（啟動），紅線表示值為0（待命）。可見只有送水的水泵在工作，而藍箭頭所指的壓力感測器，當壓力高於900kg時，將控制送水過程終止。
下面來看第二個過程，加熱：
現在加熱器正在工作，當溫度感測器超過76度時，加熱過程即終止。
最後看第三個過程，排水：
當壓力低於500kg時，感測器將使排水過程終止，之後啟動過程1，完成迴圈。
一. 脈衝發生器在輸入1變0的時候可以正常工作，但0變1的時候，會輸出1個tick的信號脈衝。原因是buffer門在遇到啟動信號時雖然直接通過，但由於遊戲機制，門電路的輸出由上一個tick的輸入決定，所以會產生1個tick的滯後，異或閘下方的啟動會比上方早到1個tick，就出現了錯誤的輸出。正確的做法是下圖這樣：
上下兩路啟動信號同樣經過了2個tick的滯後，可以同時到達。
二. 當運行信號傳給下一過程時，下一過程的終止信號通常應該是0，但不排除會有1出現。比如新送進來的水由於某種原因是大於76度的，那麼熱水過程的終止信號會始終為1。送水結束後，電路應當能夠直接跳過熱水過程，進入排水過程。而你的設計會把運行信號擋住，無法繼續前進。你可能覺得這太少見了，但是著眼於設計一個普適的依序迴圈電路的話，外界傳來的終止信號存在各種可能，必須要有很好的適應性才行。
很高興碰到認真思考的電路同好，希望以後可以繼續探討。
