Trafik Siqnalına Nəzarətçi: 4 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Sıx bir küçə ilə az istifadə olunan bir küçə kəsişməsində trafikin əlaqələndirilməsi üçün çevik trafik siqnalları ardıcıllığının tələb olunduğu ssenarilər tez -tez mövcuddur. Belə vəziyyətlərdə ardıcıllıqlara müxtəlif taymerlər və yan küçədən trafik aşkarlama siqnalı istifadə etməklə nəzarət etmək olar. Bu tələblər ənənəvi üsullarla təmin edilə bilər, məsələn. ayrı elektron komponentlərdən və ya mikrokontrolörlərdən tikinti bloklarından istifadə etməklə. Bununla birlikdə, konfiqurasiya edilə bilən qarışıq siqnal inteqral sxemləri (CMIC) konsepsiyası dizayn elastikliyi, aşağı qiyməti, inkişaf müddəti və rahatlığı nəzərə alınmaqla cəlbedici bir alternativ təqdim edir. Bir çox bölgə və ölkə, işıqforları idarə etmək üçün daha çox sayda dəyişəni yerləşdirə biləcək daha mürəkkəb şəbəkələrə doğru irəliləyir. Bununla birlikdə, bir çox işıqfor hələ də elektro-mexaniki siqnal nəzarətçiləri kimi sabit vaxt nəzarətindən istifadə edir. Bu tətbiq qeydinin məqsədi, sabit bir zaman tənzimləyicisini əvəz etmək üçün sadələşdirilmiş bir trafik siqnal nəzarətçisini inkişaf etdirmək üçün GreenPAK-ın Asinxron Dövlət Maşını (ASM) -dən necə istifadə edilə biləcəyini göstərməkdir. Bu trafik siqnalı sıx bir əsas küçə ilə yüngül istifadə olunan bir yan küçənin kəsişməsindən keçən trafiki tənzimləyir. Nəzarətçi, əsas və yan küçədə quraşdırılmış iki yol siqnalının ardıcıllığını idarə edərdi. Yan küçə trafikinin varlığını aşkar edən bir sensor siqnalı, iki taymerlə birlikdə trafik siqnallarının ardıcıllığını idarə edəcək nəzarətçiyə verilir. Trafik siqnalları ardıcıllığının tələblərinin yerinə yetirilməsini təmin edən sonlu dövlət maşını (FSM) sxemi hazırlanmışdır. Nəzarətçi məntiqi GreenPAK ™ SLG46537 konfiqurasiya edilə bilən qarışıq siqnal IC dialoqundan istifadə etməklə həyata keçirilir.

Aşağıda GreenPAK çipinin Trafik Siqnalına Nəzarətçi yaratmaq üçün necə proqramlaşdırıldığını anlamaq üçün lazım olan addımları təsvir etdik. Ancaq proqramlaşdırmanın nəticəsini əldə etmək istəyirsinizsə, artıq tamamlanmış GreenPAK Dizayn Faylına baxmaq üçün GreenPAK proqramını yükləyin. GreenPAK İnkişaf Kitini kompüterinizə qoşun və Trafik Siqnalı Nəzarətçisi üçün xüsusi IC yaratmaq üçün proqramı vurun.

Addım 1: Tələblər

Şəkil 1 -də göstərildiyi kimi, əsas və yan küçədən gələn trafik siqnallarının vaxt tələbləri olan bir trafik ssenarisini nəzərdən keçirin. Sistemin altı vəziyyəti var və müəyyən əvvəlcədən təyin edilmiş şərtlərdən asılı olaraq bir vəziyyətdən digərinə keçəcək. Bu şərtlər üç taymerə əsaslanır; uzun timer TL = 25 s, qısa timer TS = 4 s və keçici timer Tt = 1 s. Əlavə olaraq, yan trafik aşkarlama sensorundan rəqəmsal giriş tələb olunur. Altı sistem vəziyyətinin və vəziyyət keçid nəzarət siqnallarının hər birinin ətraflı təsviri aşağıda verilmişdir: Birinci vəziyyətdə, əsas siqnal yaşıl, yan siqnal qırmızıdır. Sistem uzun müddət (TL = 25 s) müddəti bitənə qədər və ya yan küçədə nəqliyyat vasitəsi olmadığı müddətdə bu vəziyyətdə qalacaq. Uzun müddətin müddəti bitdikdən sonra yan küçədə bir avtomobil varsa, sistem ikinci vəziyyətə keçərək vəziyyət dəyişikliyinə məruz qalacaq. İkinci vəziyyətdə, əsas siqnal sarıya çevrilir, yan siqnal qısa zamanlayıcı müddətində qırmızı olaraq qalır (TS = 4 s). 4 saniyə sonra sistem üçüncü vəziyyətə keçir. Üçüncü vəziyyətdə, əsas siqnal qırmızıya dəyişir və yan siqnal keçici taymer müddətində qırmızı olaraq qalır (Tt = 1 s). 1 saniyədən sonra sistem dördüncü vəziyyətə keçir. Dördüncü vəziyyətdə əsas siqnal qırmızı, yan siqnal isə yaşıl rəngə çevrilir. Sistem uzun müddət (TL = 25 s) bitənə qədər bu vəziyyətdə qalacaq və yan küçədə bəzi avtomobillər var. Uzun sayğacın müddəti bitdikdə və ya yan küçədə heç bir vasitə olmadığı anda sistem beşinci vəziyyətə keçəcək. Beşinci vəziyyətdə əsas siqnal qırmızı, yan siqnal isə qısa zamanlayıcı müddətində sarıdır (TS = 4 s). 4 saniyə sonra sistem altıncı vəziyyətə keçəcək. Sistemin altıncı və son vəziyyətində, həm əsas, həm də yan siqnallar keçici zamanlayıcı dövrü üçün qırmızıdır (Tt = 1 s). Bundan sonra sistem ilk vəziyyətinə qayıdır və yenidən başlayır. Üçüncü və altıncı dövlətlər, hər iki (əsas və yan) siqnalların keçid zamanı qısa müddət ərzində qırmızı qaldığı bir tampon vəziyyəti təmin edir. Dövlət 3 və 6 oxşardır və lazımsız görünə bilər, lakin bu, təklif olunan sxemin həyata keçirilməsinin sadə olmasına imkan verir.

Addım 2: İcra Sxemi

Sistemin tam blok diaqramı Şəkil 2 -də göstərilmişdir. Bu rəqəm sistemin ümumi quruluşunu, funksiyasını göstərir və lazım olan bütün giriş və çıxışları sadalayır. Təklif olunan trafik siqnal nəzarətçisi sonlu dövlət maşını (FSM) konsepsiyası ətrafında qurulmuşdur. Yuxarıda təsvir olunan vaxt tələbləri Şəkil 3 -də göstərildiyi kimi altı dövlətli FSM -ə çevrilmişdir.

Yuxarıda göstərilən vəziyyət dəyişikliyi dəyişənləri bunlardır: Vs-Yan küçədə bir vasitə var

TL - 25 saniyəlik taymer (uzun taymer) aktivdir

TS - 4 saniyəlik taymer (qısa zamanlayıcı) aktivdir

Tt - 1 s zamanlayıcı (keçici taymer) aktivdir

FSM -nin tətbiqi üçün Dialoq GreenPAK CMIC SLG46537 seçilmişdir. Bu çox yönlü cihaz, çox kiçik, aşağı güclü tək inteqrasiya edilmiş sxem daxilində qarışıq siqnal funksiyalarının geniş çeşidini yaratmağa imkan verir. Bundan əlavə, IC, istifadəçiyə 8 vəziyyətə qədər dövlət maşınları yaratmağa imkan verən bir ASM macrocell ehtiva edir. İstifadəçi, vəziyyətlərin sayını, vəziyyət keçişlərini və bir vəziyyətdən digər vəziyyətə keçməyə səbəb olacaq giriş siqnallarını təyin etmək üçün elastikliyə malikdir.

Addım 3: GreenPAK istifadə edərək tətbiq

Trafik nəzarətçisinin işləməsi üçün hazırlanmış FSM SLG46537 GreenPAK istifadə edərək həyata keçirilir. GreenPak Designer -də sxem Şəkil 4 -də göstərildiyi kimi həyata keçirilir.

PIN3 və PIN4 rəqəmsal giriş pinləri kimi konfiqurasiya edilmişdir; PIN3 yan küçə nəqliyyat vasitələrinin sensoru girişinə bağlıdır və PIN4 sistemin sıfırlanması üçün istifadə olunur. PIN 5, 6, 7, 14, 15 və 16 çıxış pinləri kimi konfiqurasiya edilmişdir. PIN 5, 6 və 7 yan siqnalların qırmızı, sarı və yaşıl işıq sürücülərinə ötürülür. PIN 14, 15 və 16 sırasıyla əsas siqnalın yaşıl, sarı və qırmızı işıq sürücülərinə ötürülür. Bu sxemin G/Ç konfiqurasiyasını tamamlayır. Sxemanın mərkəzində ASM bloku dayanır. Vəziyyət dəyişikliklərini tənzimləyən ASM blokunun girişləri, üç sayğac/gecikmə bloku (TS, TL və TT) və yan vasitə sensorundan istifadə edərək kombinator məntiqindən əldə edilir. Kombinator məntiqi, LUT -lara göndərilən dövlət məlumatlarından istifadə edərək daha da bacarıqlıdır. Birinci, ikinci, dördüncü və beşinci vəziyyətlərin dövlət məlumatları ASM blokunun B0 və B1 çıxışlarının birləşmələrindən istifadə etməklə əldə edilir. Birinci, ikinci, dördüncü və beşinci vəziyyətlərə uyğun gələn B0 və B1 birləşmələri (B0 = 0, B1 = 0), (B0 = 1, B1 = 0), (B0 = 1, B1 = 1) və (B0) = 0, B1 = 1). 3 -cü və 6 -cı əyalətlərin dövlət məlumatları birbaşa AND operatorunu əsas qırmızı və yan qırmızı siqnallara tətbiq etməklə əldə edilir. Bu vəziyyətləri birləşdirən məntiqlə təmin etmək, yalnız müvafiq taymerlərin işə salınmasını təmin edir. ASM blokunun digər çıxışları əsas svetoforlara (əsas qırmızı, əsas sarı və əsas yaşıl) və yan svetoforlara (yan qırmızı, yan sarı və yan yaşıl) təyin edilir.

ASM blokunun konfiqurasiyası Şəkil 5 və Şəkil 6 -da göstərilmişdir. Şəkil 5 -də göstərilən vəziyyətlər Şəkil 3 -də göstərilən birinci, ikinci, üçüncü, dördüncü, beşinci və altıncı vəziyyətlərə uyğundur. ASM -in çıxış RAM konfiqurasiyası. blok Şəkil 6 -da göstərilmişdir.

TL, TS və TT taymerləri müvafiq olaraq CNT1/DLY1, CNT2/DLY2 və CNT3/DLY3 sayğac/gecikmə bloklarından istifadə etməklə həyata keçirilir. Bütün bu üç blok artan kənar aşkarlanması ilə gecikmə rejimində qurulmuşdur. Şəkil 3 -də göstərildiyi kimi, birinci və dördüncü hallar TL -ni, ikinci və beşinci hallar TS -ni, üçüncü və altıncı vəziyyətlər kombinator məntiqindən istifadə edərək TT -ni tetikler. Gecikmə taymerləri işə salındıqda, konfiqurasiya edilmiş gecikmə müddəti tamamlanana qədər onların çıxışları 0 olaraq qalır. Bu şəkildə TL ', TS' və TT '

siqnallar birbaşa CNT1/DLY1, CNT2/DLY2 və CNT3/DLY3 bloklarının çıxışlarından alınır. TS 'birbaşa ikinci və beşinci vəziyyət keçid girişinə verilir, TT' üçüncü və altıncı vəziyyət keçid girişlərinə ötürülür. Digər tərəfdən TL, birinci və dördüncü vəziyyətlərin keçid girişlərinə verilən TL 'Vs və TL'+ VS 'siqnallarını verən kombinator məntiq bloklarına (LUT) ötürülür. Bu, GreenPAK dizaynerindən istifadə edərək FSM tətbiqini tamamlayır.

Addım 4: Nəticələr

Test məqsədləri üçün dizayn, SLG46537 istifadə edərək, GreenPAK Universal İnkişaf Lövhəsində təqlid edilir. Svetofor siqnalları (rəqəmsal çıxış pinləri 5, 6, 7, 14, 15 və 16 -ya bərabərdir) FSM -in davranışını vizual olaraq müşahidə etmək üçün GreenPAK İnkişaf Lövhəsində mövcud olan LED -ləri aktivləşdirmək üçün istifadə olunur. Hazırlanmış sxemin dinamik davranışını tam şəkildə araşdırmaq üçün SLG46537 ilə əlaqə qurmaq üçün bir Arduino UNO lövhəsindən istifadə etdik. Arduino lövhəsi, sistemdən svetofor siqnalları alarkən nəqliyyat vasitələrinin aşkarlanması sensoru girişini və sistemin sıfırlama siqnallarını sxemə daxil edir. Arduino lövhəsi, sistemin müvəqqəti fəaliyyətini qeyd etmək və qrafik olaraq göstərmək üçün çoxkanallı bir məntiq analizatoru kimi istifadə olunur. Sistemin ümumi davranışını əks etdirən iki ssenari hazırlanır və sınaqdan keçirilir. Şəkil 7, bəzi nəqliyyat vasitələrinin yan küçədə həmişə olduğu zaman sxemin ilk ssenarisini göstərir. Sıfırlama siqnalı təsdiqləndikdə sistem yalnız ilk yaşıl və yan qırmızı siqnalları yandırılmış və digər bütün siqnalları söndürərək birinci vəziyyətdə başlayır. Yan vasitə həmişə mövcud olduğundan 25 saniyə sonra əsas sarı və yan qırmızı siqnalları yandıraraq ikinci vəziyyətə keçid baş verir. Dörd saniyə sonra ASM, əsas qırmızı və yan qırmızı siqnalların 1 saniyə açıq qaldığı üçüncü vəziyyətə daxil olur. Sistem daha sonra əsas qırmızı və yan yaşıl siqnalları açaraq dördüncü vəziyyətə keçir. Yan vasitələr həmişə mövcud olduğundan, növbəti keçid 25 saniyə sonra ASM -ni beşinci vəziyyətə keçirir. Beşinci vəziyyətdən altıncı vəziyyətə keçid TS müddəti bitdikdən 4 saniyə sonra baş verir. ASM birinci vəziyyətə girmədən əvvəl sistem 1 saniyə müddətində altıncı vəziyyətdə qalır.

Şəkil 8, ikinci ssenaridə, bir neçə yan nəqliyyat vasitəsinin trafik siqnalında olduğu zaman davranışını göstərir. Sistemin davranışının dizayn edildiyi kimi işlədiyi təsbit edildi. Sistem ilk vəziyyətdə yalnız əsas yaşıl və yan qırmızı siqnallar yanar və digər bütün siqnallar 25 saniyə sonra söndürüləcəkdir, çünki bir yan nəqliyyat vasitəsi var. Əsas sarı və yan qırmızı siqnallar ikinci vəziyyətdə açılır. 4 saniyədən sonra ASM, əsas qırmızı və yan qırmızı siqnalları yandıraraq üçüncü vəziyyətə keçir. Sistem 1 saniyə üçün üçüncü vəziyyətdə qalır və sonra əsas qırmızı və yan tərəfi yaşıl saxlamaqla dördüncü vəziyyətə keçir. Avtomobil sensoru girişi aşağı düşən kimi (bütün yan nəqliyyat vasitələri keçdikdə) sistem əsas qırmızı və yan sarıların olduğu beşinci vəziyyətə daxil olur. Beşinci vəziyyətdə dörd saniyə qaldıqdan sonra sistem həm əsas, həm də yan siqnalları qırmızıya çevirərək altıncı vəziyyətə keçir. Bu siqnallar, ASM birinci vəziyyətə yenidən girməzdən əvvəl 1 saniyə qırmızı qalır. Həqiqi ssenarilər, düzgün işlədiyi aşkar edilən bu iki təsvir edilmiş ssenarinin birləşməsinə əsaslanacaqdır.

Nəticədə Bu tətbiqdə, sıx bir əsas küçə ilə az istifadə edilən bir yan küçənin kəsişməsindən keçən trafiki idarə edə bilən bir trafik nəzarətçisi Dialog GreenPAK SLG46537 istifadə edilərək həyata keçirildi. Sxem, trafik siqnalları ardıcıllığı tələblərinin yerinə yetirilməsini təmin edən bir ASM -ə əsaslanır. Dizaynın davranışı bir neçə LED və Arduino UNO mikro nəzarətçisi tərəfindən təsdiqləndi. Nəticələr dizayn məqsədlərinin yerinə yetirildiyini təsdiqlədi. Dialog məhsulundan istifadənin əsas üstünlüyü, eyni sistemi qurmaq üçün ayrı elektron komponentlərə və mikrokontrolörə olan ehtiyacın aradan qaldırılmasıdır. Mövcud dizayn, sıx küçəni keçmək istəyən piyada keçidi üçün bir düymədən bir giriş siqnalı əlavə etməklə uzadıla bilər. Siqnal, ilk vəziyyət dəyişikliyini tetiklemek üçün yan vasitənin giriş sensoru siqnalı ilə birlikdə OR qapısına ötürülə bilər. Bununla birlikdə, piyadanın təhlükəsizliyini təmin etmək üçün dördüncü vəziyyətdə sərf edilməli olan minimum vaxtın əlavə bir tələbi var. Başqa bir taymer blokundan istifadə etməklə bunu asanlıqla etmək olar. Yan küçə trafik siqnalındakı yaşıl və qırmızı siqnallar artıq yan küçədəki yan piyada siqnallarına da verilə bilər.