Жол сигналынын контролери: 4 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:38

Көбүнчө сценарийлер бар, бул жерде бош эмес көчө менен жеңил колдонулган көчөнүн кесилишинде кыймылды координациялоо үчүн ийкемдүү жол сигналдарынын ырааттуулугу талап кылынат. Мындай учурларда, ырааттуулукту ар кандай таймерлерди жана каптал көчөдөн кыймылды аныктоо сигналын колдонуп көзөмөлдөсө болот. Бул талаптар кадимки методдор аркылуу аткарылышы мүмкүн. дискреттик электрондук компоненттерден же микроконтроллерлерден курулуш материалдарын колдонуу. Бирок, конфигурацияланган аралаш сигналдын интегралдык микросхемалары (CMIC) түшүнүгү дизайн ийкемдүүлүгүн, арзандыгын, иштеп чыгуу убактысын жана ыңгайлуулугун эске алуу менен жагымдуу альтернатива менен камсыз кылат. Көптөгөн региондор жана өлкөлөр светофорлорду башкаруу үчүн көптөгөн өзгөрмөлөрдү кабыл ала турган татаал торчолорго өтүүдө. Бирок, көптөгөн светофорлор электротехникалык сигнал контроллери сыяктуу туруктуу убакытты көзөмөлдөөнү дагы эле колдонушат. Бул тиркеменин максаты-GreenPAKтин Асинхрондук Мамлекеттик Машинасын (ASM) туруктуу убакыт контроллерин алмаштыруу үчүн жөнөкөйлөтүлгөн жол сигналынын контроллерин иштеп чыгуу үчүн кантип колдонсо болорун көрсөтүү. Бул жол белгиси бош эмес көчө менен жеңил колдонулган каптал көчөнүн кесилишинен өтүүчү жол кыймылын жөнгө салат. Контроллер негизги жана кошумча көчөдө орнотулган эки жол сигналынын ырааттуулугун көзөмөлдөйт. Көчөдө трафиктин бар экендигин аныктоочу сенсордук сигнал, контроллерге берилет, ал эки таймер менен бирге жол сигналдарынын ырааттуулугун көзөмөлдөйт. Жол кыймылынын сигналдарынын ырааттуулугунун талаптарынын аткарылышын камсыз кылган акыркы мамлекеттик машина (FSM) схемасы иштелип чыккан. Контроллердин логикасы GreenPAK ™ SLG46537 конфигурацияланган аралаш сигнал IC жардамы менен ишке ашырылат.

Төмөндө биз GreenPAK чипи Трафик Сигналын Контроллерин түзүү үчүн кантип программаланганын түшүнүү үчүн керектүү кадамдарды сүрөттөдүк. Бирок, эгер сиз программалоонун жыйынтыгын алууну кааласаңыз, GreenPAK программасын жүктөп алыңыз, буга чейин бүткөн GreenPAK Дизайн Файлын көрүңүз. GreenPAK Development Kitти компьютериңизге сайыңыз жана Traffic Signal Controller үчүн ыңгайлаштырылган IC түзүү үчүн программаны басыңыз.

1 -кадам: талаптар

1 -сүрөттө көрсөтүлгөндөй, негизги жана каптал көчөлөрдүн жол сигналдарынын убактысы талап кылынган жол сценарийин карап көрөлү. Системада алты абал бар жана белгилүү бир алдын ала аныкталган шарттарга жараша бир абалдан экинчисине өтөт. Бул шарттар үч таймерге негизделген; узун таймер TL = 25 s, кыска таймер TS = 4 s жана убактылуу таймер Tt = 1 s. Кошумча катары, трафикти аныктоочу капталдан санариптик кирүү талап кылынат. Төмөндө алты системанын абалынын жана мамлекеттик өткөөл башкаруу сигналдарынын толук сүрөттөлүшү берилген: Биринчи абалда негизги сигнал жашыл, ал эми каптал сигнал кызыл. Система узак убакыттын (TL = 25 с) мөөнөтү бүткөнгө чейин же көчөдө унаа жок болгонго чейин ушул абалда калат. Узак убакыттын мөөнөтү аяктагандан кийин каптал көчөдө унаа бар болсо, система экинчи абалга өтүүчү абалдын өзгөрүшүнө дуушар болот. Экинчи абалда негизги сигнал сары түскө айланат, ал эми каптал сигналы кыска таймердин мезгилинде кызыл бойдон калат (TS = 4 s). 4 секунддан кийин система үчүнчү абалга өтөт. Үчүнчү абалда негизги сигнал кызылга өзгөрөт жана капталдык сигнал өтмө таймердин узактыгы үчүн кызыл бойдон калат (Tt = 1 s). 1 секунддан кийин система төртүнчү абалга өтөт. Төртүнчү абалда негизги сигнал кызыл, ал эми каптал сигнал жашылга айланат. Система узак мөөнөттүн (TL = 25 с) мөөнөтү бүткүчө ушул абалда калат жана көчөдө кээ бир унаалар бар. Узак убакыттын мөөнөтү бүтөөрү менен, же каптал көчөдө унаа жок болсо, система бешинчи абалга өтөт. Бешинчи абалда негизги сигнал кызыл, ал эми каптал сигналы кыска таймердин узактыгы үчүн сары түстө (TS = 4 s). 4 секунддан кийин система алтынчы абалга өтөт. Системанын алтынчы жана акыркы абалында негизги жана каптал сигналдар өтмө таймердин мезгилинде кызыл түскө боелот (Tt = 1 s). Андан кийин, система биринчи абалга кайтып келип, кайра башталат. Үчүнчү жана алтынчы штаттар буфердик абалды камсыз кылат, анда экөө тең (негизги жана каптал) сигналдар алмашуу учурунда кыска убакытка чейин кызыл бойдон калышат. 3 жана 6 -штаттар окшош жана ашыкча көрүнүшү мүмкүн, бирок бул сунушталган схеманы ишке ашыруунун жөнөкөй болуусуна мүмкүндүк берет.

2 -кадам: Ишке ашыруу схемасы

Системанын толук блок -схемасы 2 -сүрөттө көрсөтүлгөн. Бул сүрөттө системанын жалпы структурасы, функциясы көрсөтүлгөн жана бардык керектүү кириштер менен чыгымдар тизмеленген. Сунушталган светофон контроллери чектүү мамлекеттик машина (FSM) концепциясынын айланасында курулган. Жогоруда сүрөттөлгөн убакыт талаптары Figure 3тө сүрөттөлгөн алты мамлекеттик FSMге которулган.

Жогоруда көрсөтүлгөн абалдын өзгөрмөлөрү төмөнкүлөр: Vs-Транспорт каражаты көчөдө турат

TL - 25 с таймер (узун таймер) күйүк

TS - 4 с таймер (кыска таймер) күйүк

Тт - 1 сек таймер (өтмө таймер) күйүк

FSMди ишке ашыруу үчүн Dialog GreenPAK CMIC SLG46537 тандалып алынган. Бул өтө ар тараптуу түзмөк ар түрдүү сигналдык функциялардын өтө кичине, аз кубаттуулуктагы бирдиктүү интегралдык схемада иштелип чыгуусуна мүмкүндүк берет. Мындан тышкары, ICде колдонуучуга 8 штатка чейин мамлекеттик машиналарды түзүүгө уруксат берүү үчүн иштелип чыккан ASM macrocell камтылган. Колдонуучу бир абалдан экинчисине өтүүнү шарттай турган штаттардын санын, абалдын өтүшүн жана кирүү сигналдарын аныктоо үчүн ийкемдүүлүккө ээ.

3 -кадам: GreenPAKти колдонуу

Трафик контроллеринин иштеши үчүн иштелип чыккан FSM SLG46537 GreenPAKтин жардамы менен ишке ашырылат. GreenPak Designerде схема Figure 4тө көрсөтүлгөндөй ишке ашырылат.

PIN3 жана PIN4 санариптик кирүү казыктары катары конфигурацияланган; PIN3 капталдагы көчө транспорт сенсорунун киришине туташкан жана PIN4 тутумду баштапкы абалга келтирүү үчүн колдонулат. PIN 5, 6, 7, 14, 15 жана 16 чыгаруу казыктары катары конфигурацияланган. PIN 5, 6 жана 7 каптал сигналдын кызыл, сары жана жашыл жарык драйверлерине берилет. PIN, 14, 15 жана 16 негизги сигналдын жашыл, сары жана кызыл жарык айдоочуларына берилет. Бул схеманын I/O конфигурациясын аяктайт. Схеманын өзөгүндө ASM блогу жатат. Мамлекеттик өзгөрүүлөрдү жөнгө салуучу ASM блогунун кириштери үч эсептөөчү/кечиктирүүчү блокторду (TS, TL жана TT) жана унаанын каптал сенсорунун киришин колдонуу менен комбинатордук логикадан алынат. Комбинатордук логика LUTтарга кайра берилген мамлекеттик маалыматты колдонуу менен квалификациялуу. Биринчи, экинчи, төртүнчү жана бешинчи штаттардын мамлекеттик маалыматы ASM блогунун B0 жана B1 жыйындыларынын жардамы менен алынат. Биринчи, экинчи, төртүнчү жана бешинчи абалга туура келген В0 жана В1 комбинациялары (В0 = 0, В1 = 0), (В0 = 1, В1 = 0), (В0 = 1, В1 = 1) жана (В0) = 0, B1 = 1) тиешелүү түрдө. 3 -жана 6 -штаттардын штаттарынын маалыматы ANDтин операторун негизги кызыл жана каптал кызыл сигналдарга түз колдонуу менен алынат. Бул штаттардын маалыматын комбинатордук логикага берүү, тиешелүү таймерлердин гана иштетилишин камсыз кылат. ASM блогунун башка чыгуулары негизги светофорлорго (башкы кызыл, негизги сары жана негизги жашыл) жана каптал светофорлорго (каптал кызыл, каптал сары жана жашыл жашыл) дайындалат.

ASM блогунун конфигурациясы Figure 5 жана Figure 6да көрсөтүлгөн. 5 -сүрөттө көрсөтүлгөн мамлекеттер 3 -сүрөттө көрсөтүлгөн биринчи, экинчи, үчүнчү, төртүнчү, бешинчи жана алтынчы мамлекеттерге туура келет. блок 6 -сүрөттө көрсөтүлгөн.

Таймер TL, TS жана TT тиешелүү түрдө CNT1/DLY1, CNT2/DLY2 жана CNT3/DLY3 эсептегичтерин/кечиктирүү блокторун колдонуу менен ишке ашырылат. Бул үч блок тең четки аныктоо менен кечигүү режиминде конфигурацияланган. Figure 3тө көрсөтүлгөндөй, биринчи жана төртүнчү штаттар TL, экинчи жана бешинчи мамлекеттер TS, үчүнчү жана алтынчы штаттар комбинатордук логиканы колдонуу менен TTди иштетет. Кечигүү таймерлери иштей баштаганда, конфигурацияланган кечиктирүү анын мөөнөтү бүтмөйүнчө, алардын жыйынтыктары 0 бойдон калат. Ошентип, TL ', TS' жана TT '

сигналдар түз CNT1/DLY1, CNT2/DLY2 жана CNT3/DLY3 блокторунун жыйынтыктарынан алынат. TS 'экинчи жана бешинчи штаттардын өтмө киришине түз берилет, ал эми TT үчүнчү жана алтынчы штаттарга өтүү киришине өткөрүлөт. Экинчи жагынан, TL биринчи жана төртүнчү абалдын өтмө киришине берилген TL 'Vs жана TL'+ VS 'сигналдарын берген комбинатордук логикалык блокторго (LUTs) өткөрүлүп берилет. Бул GreenPAK дизайнеринин жардамы менен FSMди ишке ашырууну аяктайт.

4 -кадам: Жыйынтыктар

Тестирлөө максатында, дизайн SLG46537ди колдонуу менен GreenPAK универсалдуу өнүктүрүү тактасына окшоштурулган. Светофор сигналдары (5, 6, 7, 14, 15 жана 16 санарип чыкмаларга барабар) FSMдин жүрүм -турумун визуалдуу түрдө байкоо үчүн GreenPAK өнүктүрүү кеңешинде буга чейин жеткиликтүү болгон светодиоддорду иштетүү үчүн колдонулат. Иштетилген схеманын динамикалык жүрүм -турумун толук иликтөө үчүн биз SLG46537 менен иштөө үчүн Arduino UNO тактасын колдондук. Arduino тактасы транспорттук светофор сигналдарын системадан алса, схемага автомобилди аныктоо сенсорунун киришин жана системанын баштапкы абалга келтирүү сигналдарын берет. Arduino тактасы системанын убактылуу иштешин жазуу жана графикалык түрдө көрсөтүү үчүн көп каналдуу логикалык анализатор катары колдонулат. Системанын жалпы жүрүм -турумун чагылдырган эки сценарий иштелип чыгат жана сыналат. 7 -сүрөттө кээ бир унаалар дайыма көчөдө жүргөндө схеманын биринчи сценарийи көрсөтүлгөн. Кайра коюу сигналы ырасталгандан кийин, система биринчи абалда башталат жана жашыл жана каптал кызыл сигналдар күйгүзүлөт жана башка бардык сигналдар өчүрүлөт. Каптал унаа дайыма бар болгондуктан, экинчи абалга кийинки өтүү 25 секунддан кийин негизги сары жана каптал кызыл сигналдарды күйгүзөт. Төрт секунддан кийин ASM үчүнчү абалга кирет, анда негизги кызыл жана каптал кызыл сигналдар 1 секунд бою күйүп турат. Андан кийин система негизги кызыл жана каптал жашыл сигналдар күйгүзүлгөн төртүнчү абалга кирет. Капталдагы унаалар дайыма бар болгондуктан, кийинки өтүү 25 секунддан кийин ASMди бешинчи абалга жылдырат. Бешинчи абалдан алтынчы абалга өтүү 4 секунддан кийин TS мөөнөтү бүткөндө болот. Система алтынчы абалда 1 секунд бою ASM биринчи абалга кайтып келгенге чейин калат.

8 -сүрөт экинчи сценарийде схеманын жүрүм -турумун көрсөтөт, бир нече капталдагы унаалар жол сигналында турганда. Системанын жүрүм -туруму иштелип чыккандай иштейт. Система биринчи абалда жашыл жана каптал кызыл сигналдар күйгүзүлөт жана башка сигналдардын баары 25 секунддан кийин өчүрүлөт, анткени кийинки унаа өтмөктө болгондуктан. Негизги сары жана каптал кызыл сигналдар экинчи абалда күйгүзүлөт. 4 секунддан кийин, ASM негизги кызыл жана каптал кызыл сигналдар күйгүзүлгөн үчүнчү абалга кирет. Система 1 секунд үчүнчү абалда калат, андан кийин негизги кызыл жана каптал жашыл бойдон төртүнчү абалга өтөт. Унаанын сенсорунун кириши азая баштаганда (бардык капталдагы унаалар өтүп кеткенде), система негизги кызыл жана каптал сары күйгөн бешинчи абалга кирет. Бешинчи абалда төрт секунд болгондон кийин система алтынчы абалга жылат жана негизги жана каптал сигналдарды кызылга айландырат. Бул сигналдар ASM биринчи абалга кайра киргенге чейин 1 секунд кызыл бойдон кала берет. Чыныгы сценарийлер туура иштеп жатканы аныкталган ушул эки сценарийдин айкалышына негизделет.

Корутунду Бул колдонмодо, бош эмес негизги көчөнүн кесилишинен өтүүчү трафикти башкара турган трафик контролери, диалог GreenPAK SLG46537 аркылуу ишке ашырылган. Схема жол сигналдарынын ырааттуулугу боюнча талаптардын аткарылышын камсыз кылган ASMге негизделген. Дизайндын жүрүм -туруму бир нече LED жана Arduino UNO микроконтроллери тарабынан текшерилген. Натыйжалар дизайн максаттарынын аткарылгандыгын тастыктады. Dialog продуктун колдонуунун негизги артыкчылыгы - ошол эле системаны куруу үчүн дискреттик электрондук компоненттердин жана микроконтроллердин муктаждыгын жок кылуу. Учурдагы дизайн бош эмес көчөдөн өтүп бараткан жөө жүргүнчүлөрдүн өтүүсү үчүн баскычтан кирүү сигналын кошуу менен узартылышы мүмкүн. Сигналды OR дарбазасына өткөрүп берүү мүмкүн, ал капталдагы унаага кирүү сенсорунун сигналы менен бирге биринчи абалды өзгөртөт. Бирок, жөө жүргүнчүнүн коопсуздугун камсыз кылуу үчүн азыр төртүнчү абалда өткөрүлүүчү кээ бир минималдуу убакыттын кошумча талабы бар. Бул оңой эле башка таймер блогунун жардамы менен ишке ашат. Капталдагы көчө трафигиндеги жашыл жана кызыл сигналдарды эми жактагы көчөдө жөө жүргүнчүлөрдүн сигналдарына да берүүгө болот.