Liiklusmärgikontroller: 4 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Sageli on olemas stsenaariume, kus tiheda liiklusega tänava ja vähekasutatava kõrvaltänava ristmiku kaudu liikluse koordineerimiseks on vaja paindlikke liiklusmärkide järjestusi. Sellistes olukordades saab järjestusi juhtida erinevate taimerite ja kõrvaltänava liiklustuvastussignaali abil. Neid nõudeid saab täita tavapäraste meetoditega, nt. kasutades ehitusplokke diskreetsetest elektroonikakomponentidest või mikrokontrolleritest. Konfigureeritavate segasignaali integraallülituste (CMIC) kontseptsioon pakub aga atraktiivset alternatiivi, arvestades selle konstruktiivset paindlikkust, madalaid kulusid, arendusaega ja mugavust. Paljud piirkonnad ja riigid lähevad edasi keerukamate võrkude juurde, mis mahutavad valgusfooride juhtimiseks rohkem muutujaid. Paljud valgusfoorid kasutavad siiski kindla aja juhtimist, näiteks elektromehaanilisi signaalikontrollereid. Selle rakenduse märkuse eesmärk on näidata, kuidas saab GreenPAKi asünkroonset olekumasinat (ASM) kasutada lihtsustatud liiklus signaalikontrolleri väljatöötamiseks, et asendada fikseeritud ajaga kontroller. See liiklusmärk reguleerib liiklust, mis läbib tiheda liiklusega peatänava ja vähekasutatava kõrvaltänava ristmikku. Kontroller kontrolliks kahe liiklusmärgi järjestust, mis on paigaldatud pea- ja kõrvaltänavale. Kontrollerile antakse andurisignaal, mis tuvastab kõrvaltänava liikluse, mis koos kahe taimeriga kontrolliks liiklusmärkide järjestust. Välja töötatakse piiratud oleku masina (FSM) skeem, mis tagab liiklusmärkide jada nõuete täitmise. Kontrolleri loogikat rakendatakse dialoogi GreenPAK ™ SLG46537 konfigureeritava segasignaali IC abil.

Allpool kirjeldasime samme, mida on vaja mõista, kuidas GreenPAK kiip on programmeeritud liiklusmärgikontrolleri loomiseks. Kui aga soovite lihtsalt programmeerimise tulemust saada, laadige GreenPAKi tarkvara alla, et vaadata juba valminud GreenPAK disainifaili. Ühendage GreenPAK arenduskomplekt arvutiga ja vajutage programmi, et luua liiklusmärgiskontrolleri jaoks kohandatud IC.

Samm: nõuded

Kaaluge liiklusstsenaariumi koos pea- ja kõrvaltänava liiklusmärkide ajastamisnõuetega, nagu on näidatud joonisel 1. Süsteemil on kuus olekut ja see liigub olekust teise sõltuvalt teatud eelmääratletud tingimustest. Need tingimused põhinevad kolmel taimeril; pikk taimer TL = 25 s, lühike taimer TS = 4 s ja ajutine taimer Tt = 1 s. Lisaks on vajalik külgliikluse tuvastamise anduri digitaalne sisend. Allpool on toodud iga kuue süsteemi oleku ja oleku ülemineku juhtimissignaalide põhjalik kirjeldus. Esimeses olekus on põhisignaal roheline, samas kui kõrvalsignaal on punane. Süsteem jääb sellesse olekusse, kuni kauaaegne taimer (TL = 25 s) aegub, või seni, kuni kõrvaltänaval pole ühtegi sõidukit. Kui sõiduk on pärast pika taimeri lõppu kõrvaltänaval kohal, muutub süsteem olekusse, liikudes teise olekusse. Teises olekus muutub põhisignaal kollaseks, samas kui külgmine signaal jääb punaseks lühiajalise aja jooksul (TS = 4 s). 4 sekundi pärast liigub süsteem kolmandasse olekusse. Kolmandas olekus muutub põhisignaal punaseks ja kõrvalsignaal jääb punaseks kogu ajutise taimeri (Tt = 1 s) ajaks. 1 sekundi pärast liigub süsteem neljandasse olekusse. Neljanda oleku ajal on põhisignaal punane, samas kui külgsignaal muutub roheliseks. Süsteem jääb sellesse olekusse kuni kauaaegse aja (TL = 25 s) lõppemiseni ja kõrvaltänaval on mõned sõidukid. Niipea kui pika taimer aegub või kui kõrvaltänaval pole ühtegi sõidukit, läheb süsteem viiendasse olekusse. Viienda oleku ajal on põhisignaal punane, samas kui külgmine signaal on kollane lühiajalise aja jooksul (TS = 4 s). 4 sekundi pärast liigub süsteem kuuendasse olekusse. Süsteemi kuuendas ja viimases olekus on nii põhi- kui ka kõrvalsignaalid ajutise taimeri perioodil (Tt = 1 s) punased. Pärast seda läheb süsteem tagasi esimesse olekusse ja alustab uuesti. Kolmas ja kuues olek pakuvad puhverolekut, kus mõlemad (põhi- ja külgmised) signaalid jäävad ülemineku ajaks lühikeseks ajaks punaseks. Olek 3 ja 6 on sarnased ja võivad tunduda üleliigsed, kuid see võimaldab kavandatud skeemi rakendada lihtsaks.

2. samm: rakenduskava

Süsteemi täielik plokkskeem on näidatud joonisel 2. See joonis illustreerib süsteemi üldist struktuuri, funktsiooni ja loetleb kõik vajalikud sisendid ja väljundid. Kavandatav liiklusmärgikontroller on ehitatud piiratud oleku masina (FSM) kontseptsiooni ümber. Ülalkirjeldatud ajastusnõuded tõlgitakse kuue oleku FSM -ks, nagu on näidatud joonisel 3.

Ülaltoodud oleku muutmise muutujad on järgmised: Vs-sõiduk asub kõrvaltänaval

TL - 25 s taimer (pikk taimer) on sisse lülitatud

TS - 4 s taimer (lühike taimer) on sisse lülitatud

Tt - 1 s taimer (ajutine taimer) on sisse lülitatud

Mikroneesia liidese rakendamiseks on valitud Dialog GreenPAK CMIC SLG46537. See väga mitmekülgne seade võimaldab väga väikese, väikese võimsusega ühe integreeritud vooluahela raames kavandada mitmesuguseid segasignaalifunktsioone. Lisaks sisaldab IC ASM -makrorakku, mis on loodud võimaldama kasutajal luua kuni 8 olekuga olekumasinaid. Kasutajal on paindlikkus määrata olekute arv, olekute üleminekud ja sisendsignaalid, mis põhjustavad üleminekuid ühest olekust teise.

3. samm: juurutamine GreenPAK -i abil

Liikluskorraldaja tööks välja töötatud Mikroneesia Liit on rakendatud SLG46537 GreenPAK abil. GreenPak Designeris rakendatakse skeemi, nagu on näidatud joonisel 4.

PIN3 ja PIN4 on konfigureeritud digitaalsisendina; PIN3 on ühendatud kõrvaltänava sõiduki anduri sisendiga ja PIN4 -süsteemi kasutatakse süsteemi lähtestamiseks. PIN -koodid 5, 6, 7, 14, 15 ja 16 on konfigureeritud väljundpistikutena. PIN -koodid 5, 6 ja 7 edastatakse külgsignaali punase, kollase ja rohelise tule draiveritele. PIN-koodid 14, 15 ja 16 edastatakse põhisignaali rohelise, kollase ja punase tule draiveritele. See lõpetab skeemi I/O konfiguratsiooni. Skeemi keskmes on ASM -plokk. ASM -ploki olekumuutusi reguleerivad sisendid saadakse kombinatoorsest loogikast, kasutades kolme loenduri/viivituse plokki (TS, TL ja TT) ja sõiduki külgmise anduri sisendit. Kombinatsiooniloogika on täiendavalt kvalifitseeritud, kasutades LUT -idele tagasi saadetud olekuteavet. Esimese, teise, neljanda ja viienda oleku olekuteave saadakse ASM -ploki B0 ja B1 väljundite kombinatsioone kasutades. Esimesele, teisele, neljandale ja viiendale olekule vastavad B0 ja B1 kombinatsioonid on (B0 = 0, B1 = 0), (B0 = 1, B1 = 0), (B0 = 1, B1 = 1) ja (B0 = 0, B1 = 1) vastavalt. Kolmanda ja kuuenda oleku olekuteave saadakse otseselt rakendades AND operaatorit peamistele punastele ja külgmistele punastele signaalidele. Nende olekuteabe edastamine kombinatoorsele loogikale tagab, et käivitatakse ainult asjakohased taimerid. ASM -ploki muud väljundid on määratud põhifooridele (peamine punane, põhikollane ja peamine roheline) ja kõrvalfooridele (külgpunane, külgkollane ja külgroheline).

ASM -ploki konfiguratsioon on näidatud joonisel 5 ja joonisel 6. Joonisel 5 näidatud olekud vastavad joonisel 3 näidatud esimesele, teisele, kolmandale, neljandale, viiendale ja kuuendale olekule. plokk on näidatud joonisel 6.

Taimerid TL, TS ja TT rakendatakse vastavalt loenduri/viivitusplokkidega CNT1/DLY1, CNT2/DLY2 ja CNT3/DLY3. Kõik need kolm plokki on konfigureeritud viivitusrežiimis koos tõusva serva tuvastamisega. Nagu on näidatud joonisel 3, käivitavad esimene ja neljas olek TL, teine ja viies olek TS ning kolmas ja kuues olek TT kombinatoorse loogika abil. Viivitaimerite käivitamisel jäävad nende väljundid 0 -ks, kuni konfigureeritud viivitus oma kestuse lõpetab. Sel viisil TL ', TS' ja TT '

signaalid saadakse otse plokkide CNT1/DLY1, CNT2/DLY2 ja CNT3/DLY3 väljunditest. TS’suunatakse otse teise ja viienda oleku üleminekusisendisse, TT’ aga kolmanda ja kuuenda oleku üleminekusisendisse. TL aga edastatakse kombinatoorsetele loogikablokkidele (LUT), mis annavad signaale TL 'Vs ja TL'+ VS ', mis suunatakse vastavalt esimese ja neljanda oleku üleminekusisenditele. Sellega viiakse lõpule Mikroneesia Liiduriikide juurutamine GreenPAKi disaineri abil.

4. samm: tulemused

Testimise eesmärgil emuleeritakse disaini GreenPAK universaalsel arendusplaadil, kasutades SLG46537. Fooride signaale (võrdsustatud digitaalsete väljundpistikutega 5, 6, 7, 14, 15 ja 16) kasutatakse LED -ide aktiveerimiseks, mis on GreenPAKi arendusametis juba saadaval, et visuaalselt jälgida Mikroneesia Liitmike käitumist. Arendatud skeemi dünaamilise käitumise täielikuks uurimiseks kasutasime SLG46537 -ga liideseks Arduino UNO plaati. Arduino plaat annab skeemile sõiduki tuvastamise anduri sisendi ja süsteemi lähtestamise signaalid, kui see saab süsteemist valgusfoori signaale. Arduino plaati kasutatakse mitme kanaliga loogikaanalüsaatorina, et salvestada ja graafiliselt näidata süsteemi ajalist toimimist. Töötatakse välja ja katsetatakse kahte stsenaariumi, mis kajastavad süsteemi üldist käitumist. Joonisel 7 on kujutatud skeemi esimene stsenaarium, kui mõned sõidukid on kõrvaltänaval alati kohal. Kui lähtestussignaal kinnitatakse, käivitub süsteem esimeses olekus, kus on sisse lülitatud ainult põhilised rohelised ja külgmised punased signaalid ning kõik muud signaalid on välja lülitatud. Kuna külgmised sõidukid on alati kohal, toimub järgmine üleminek teise olekusse 25 sekundit hiljem, kui lülitatakse sisse peamised kollased ja külgmised punased signaalid. Neli sekundit hiljem siseneb ASM kolmandasse olekusse, kus peamised punased ja külgmised punased signaalid jäävad 1 sekundiks põlema. Seejärel siseneb süsteem neljandasse olekusse, kui põhilised punased ja külgmised rohelised signaalid on sisse lülitatud. Kuna kõrvalsõidukid on alati kohal, toimub järgmine üleminek 25 sekundit hiljem, viies ASM viiendasse olekusse. Üleminek viiendast olekusse kuuendasse toimub 4 sekundit hiljem, kui TS aegub. Süsteem jääb kuuendasse olekusse 1 sekundiks, enne kui ASM taastab esimese oleku.

Joonis 8 näitab skeemi käitumist teises stsenaariumis, kui liiklusmärgi juures on paar kõrvalist sõidukit. Leiti, et süsteemi käitumine toimib kavandatud viisil. Süsteem käivitub esimeses olekus, kui ainult põhilised rohelised ja külgmised punased signaalid on sisse lülitatud ning kõik muud signaalid peavad 25 sekundi pärast olema välja lülitatud, järgneb järgmine üleminek, kuna kõrvalsõiduk on olemas. Peamised kollased ja külgmised punased signaalid lülitatakse sisse teises olekus. 4 sekundi pärast siseneb ASM kolmandasse olekusse, kui põhilised punased ja külgmised punased signaalid on sisse lülitatud. Süsteem jääb kolmandaks olekusse 1 sekundiks ja liigub seejärel neljandasse olekusse, hoides põhipunast ja külgrohelist. Niipea kui sõiduki anduri sisend läheb madalaks (kui kõik kõrvalsõidukid on möödas), läheb süsteem viiendasse olekusse, kus põhipunane ja külgkollane on sisse lülitatud. Pärast neljaks sekundiks viiendas olekus viibimist liigub süsteem kuuendasse olekusse, muutes nii põhi- kui ka külgmised signaalid punaseks. Need signaalid jäävad punaseks 1 sekundiks, enne kui ASM siseneb uuesti esimesse olekusse. Tegelikud stsenaariumid põhineksid nende kahe kirjeldatud stsenaariumi kombinatsioonil, mis toimivad õigesti.

Selles rakenduses märkige Dialog GreenPAK SLG46537 abil liikluskorraldaja, mis suudab hallata tiheda peatänava ja vähekasutatava kõrvaltänava ristmikku läbivat liiklust. Skeem põhineb ASM -il, mis tagab liiklusmärkide järjestuse nõuete täitmise. Disaini käitumist kontrollisid mitmed LED -id ja Arduino UNO mikrokontroller. Tulemused kinnitasid, et disaini eesmärgid olid täidetud. Dialogi toote kasutamise peamine eelis on välistada vajadus eraldiseisvate elektrooniliste komponentide ja mikrokontrolleri järele sama süsteemi loomiseks. Olemasolevat disaini saab laiendada, lisades survesignaalilt sisendsignaali jalakäijate läbimiseks, kes soovivad ületada tiheda liiklusega tänavat. Signaali saab edastada VÕI väravasse koos sõiduki külgmise sisendanduri signaaliga, et käivitada esimene olekumuutus. Kuid jalakäijate ohutuse tagamiseks on nüüd neljandas riigis lisanõue, mille kohaselt tuleb minimaalselt aega veeta. Seda saab hõlpsasti teha mõne muu taimeriploki abil. Rohelist ja punast signaali kõrvaltänava liiklusmärgil saab nüüd suunata ka kõrvaltänava kõrval asuvatele jalakäijate signaalidele.