Երթևեկության ազդանշանի վերահսկիչ `4 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Հաճախ կան սցենարներ, երբ երթևեկության ազդանշանների ճկուն հաջորդականություններ են պահանջվում բանուկ և թեթև օգտագործվող կողային խաչմերուկով երթևեկության համակարգման համար: Նման իրավիճակներում հաջորդականությունները կարող են վերահսկվել տարբեր ժամաչափերի և կողային փողոցից երթևեկի հայտնաբերման ազդանշանի միջոցով: Այս պահանջները կարող են բավարարվել սովորական մեթոդների միջոցով, օրինակ. օգտագործելով տարրական տարրեր առանձին էլեկտրոնային բաղադրիչներից կամ միկրոկոնտրոլերներից: Այնուամենայնիվ, կոնֆիգուրացվող խառը ազդանշանի ինտեգրալ սխեմաների (CMIC) հայեցակարգը գրավիչ այլընտրանք է տալիս ՝ հաշվի առնելով դրա նախագծման ճկունությունը, ցածր արժեքը, զարգացման ժամանակը և հարմարավետությունը: Շատ տարածաշրջաններ և երկրներ անցնում են ավելի բարդ ցանցերի, որոնք կարող են տեղավորել ավելի մեծ թվով փոփոխականներ ՝ լուսացույցերը վերահսկելու համար: Այնուամենայնիվ, շատ լուսացույցներ դեռ օգտագործում են ֆիքսված ժամանակի հսկողություն, ինչպես, օրինակ, էլեկտրամեխանիկական ազդանշանի կարգավորիչները: Այս դիմումի նպատակն է ցույց տալ, թե ինչպես կարելի է օգտագործել GreenPAK- ի ասինխրոն պետական մեքենան (ASM) `պարզեցված երթևեկության ազդանշանի կարգավորիչ մշակելու համար` փոխարինելու ֆիքսված ժամանակի կարգավորիչին: Trafficանապարհային այս ազդանշանը կարգավորում է երթևեկությունը, որն անցնում է բանուկ գլխավոր փողոցի և թեթև օգտագործվող կողմնակի խաչմերուկով: Հսկիչը վերահսկում է երկու ազդանշանների հաջորդականությունը, որոնք տեղադրված են հիմնական և կողային փողոցում: Սենսորային ազդանշանը, որը հայտնաբերում է կողային երթևեկի առկայությունը, սնվում է վերահսկիչին, որը երկու ժամանակաչափի հետ միասին կվերահսկի երթևեկության ազդանշանների հաջորդականությունը: Մշակվում է սահմանափակ վիճակի մեքենա (FSM) սխեմա, որն ապահովում է երթևեկության ազդանշանների հաջորդականության պահանջների կատարումը: Վերահսկիչի տրամաբանությունը կիրառվում է GreenPAK ™ SLG46537 կարգավորվող խառը ազդանշանի IC երկխոսության միջոցով:

Ստորև մենք նկարագրեցինք այն քայլերը, որոնք անհրաժեշտ են հասկանալու համար, թե ինչպես է GreenPAK չիպը ծրագրավորվել ՝ ստեղծելու Երթևեկության ազդանշանի վերահսկիչ: Այնուամենայնիվ, եթե դուք պարզապես ցանկանում եք ստանալ ծրագրավորման արդյունքը, ներբեռնեք GreenPAK ծրագիրը ՝ արդեն ավարտված GreenPAK դիզայնի ֆայլը դիտելու համար: Միացրեք GreenPAK զարգացման հավաքածուն ձեր համակարգչին և հարվածեք ծրագրին ՝ երթևեկության ազդանշանի վերահսկիչի համար հատուկ IC ստեղծելու համար:

Քայլ 1: Պահանջներ

Հաշվի առեք երթևեկության սցենարը հիմնական և կողային երթևեկության ազդանշանների ժամանակային պահանջներով, ինչպես ցույց է տրված Նկար 1 -ում: Համակարգն ունի վեց վիճակ և մի վիճակից կտեղափոխվի մյուսը `կախված որոշակի կանխորոշված պայմաններից: Այս պայմանները հիմնված են երեք ժամանակաչափի վրա. երկարաժամկետ TL = 25 վ, կարճ ժամաչափ TS = 4 վ և անցողիկ ժամաչափ Tt = 1 վ: Բացի այդ, կողային երթևեկի հայտնաբերման սենսորից պահանջվում է թվային մուտքագրում: Ստորև բերված է համակարգի վեց վիճակից յուրաքանչյուրի և վիճակի անցման վերահսկման ազդանշանների մանրամասն նկարագրությունը. Առաջին վիճակում հիմնական ազդանշանը կանաչ է, իսկ կողայինը `կարմիր: Համակարգն այս վիճակում կմնա այնքան ժամանակ, մինչև երկար ժամաչափը (TL = 25 վ) լրանա կամ քանի դեռ մեքենա չկա կողքի փողոցում: Եթե տրանսպորտային միջոցը ներկա է կողային փողոցում `երկարաժամկետի լրանալուց հետո, համակարգը կփոխվի երկրորդ վիճակի անցնող վիճակի մեջ: Երկրորդ վիճակում հիմնական ազդանշանը դեղին է դառնում, մինչդեռ կողային ազդանշանը մնում է կարմիր կարճ ժամաչափի տևողության ընթացքում (TS = 4 վ): 4 վայրկյան անց համակարգը տեղափոխվում է երրորդ վիճակի: Երրորդ վիճակում հիմնական ազդանշանը փոխվում է կարմիրի, իսկ կողային ազդանշանը կարմիր է մնում անցողիկ ժմչփի տևողության ընթացքում (Tt = 1 վ): 1 վայրկյան անց համակարգը տեղափոխվում է չորրորդ վիճակ: Չորրորդ վիճակի ժամանակ հիմնական ազդանշանը կարմիր է, իսկ կողային ազդանշանը դառնում է կանաչ: Համակարգն այս վիճակում կմնա մինչև երկարաժամկետի լրանալը (TL = 25 վրկ) և կողքի փողոցում կան որոշ տրանսպորտային միջոցներ: Հենց երկար ժամաչափը լրանա, կամ մեքենա չլինի կողքի փողոցում, համակարգը կանցնի հինգերորդ վիճակին: Հինգերորդ վիճակի ժամանակ հիմնական ազդանշանը կարմիր է, իսկ կողային ազդանշանը դեղին է `կարճ ժամանակաչափի համար (TS = 4 վ): 4 վայրկյան հետո համակարգը կտեղափոխվի վեցերորդ վիճակ: Համակարգի վեցերորդ և վերջին վիճակում, ինչպես հիմնական, այնպես էլ կողային ազդանշանները կարմիր են անցողիկ ժամաչափի ժամանակաշրջանի համար (Tt = 1 վ): Դրանից հետո համակարգը վերադառնում է առաջին վիճակին և նորից սկսվում: Երրորդ և վեցերորդ պետությունները ապահովում են բուֆերային վիճակ, երբ երկու (հիմնական և կողային) ազդանշանները կարճ ժամանակով կարմիր են մնում փոփոխության ժամանակ: 3 -րդ և 6 -րդ պետությունները նման են և կարող են ավելորդ թվալ, սակայն դա թույլ է տալիս առաջարկվող սխեմայի իրականացումը պարզ լինել:

Քայլ 2. Իրականացման սխեմա

Համակարգի ամբողջական բլոկ -դիագրամը ներկայացված է Նկար 2 -ում: Այս պատկերը ցույց է տալիս համակարգի ընդհանուր կառուցվածքը, գործառույթը և թվարկում է բոլոր անհրաժեշտ մուտքերն ու ելքերը: Trafficանապարհային ազդանշանի առաջարկվող կարգավորիչը կառուցվել է վերջավոր վիճակի մեքենայի (FSM) հայեցակարգի շուրջ: Վերը նկարագրված ժամկետների պահանջները թարգմանվում են վեց վիճակի FSM- ով, ինչպես պատկերված է Նկար 3 -ում:

Վերը նշված վիճակի փոփոխման փոփոխականներն են

TL - 25 վայրկյան ժմչփը (երկարաչափ) միացված է

TS - 4 վայրկյան ժամաչափը (կարճ ժամաչափ) միացված է

Tt - 1 վ ժամաչափը (անցողիկ ժամաչափ) միացված է

FSM- ի իրականացման համար ընտրվել է Dialog GreenPAK CMIC SLG46537- ը: Այս չափազանց բազմակողմանի սարքը թույլ է տալիս խառը ազդանշանի գործառույթների լայն տեսականի նախագծել շատ փոքր, ցածր էներգիայի մեկ ինտեգրալ սխեմայի շրջանակներում: Ավելին, IC- ն պարունակում է ASM մակրո բջիջ, որը նախատեսված է օգտագործողին թույլ տալ ստեղծել մինչև 8 վիճակ ունեցող պետական մեքենաներ: Օգտվողն ունի ճկունություն ՝ սահմանելու վիճակների քանակը, վիճակի անցումները և մուտքային ազդանշանները, որոնք կհանգեցնեն մի վիճակից մյուս վիճակի անցումների:

Քայլ 3. Իրականացում GreenPAK- ի միջոցով

Երթևեկության վերահսկիչի շահագործման համար մշակված FSM- ն իրականացվում է SLG46537 GreenPAK- ի միջոցով: GreenPak Designer- ում սխեման իրականացվում է այնպես, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4 -ում:

PIN3- ը և PIN4- ը կազմաձևված են որպես թվային մուտքային կապեր; PIN3- ը միացված է կողմնակի տրանսպորտային միջոցների սենսորային մուտքին, իսկ PIN4- ը օգտագործվում է համակարգի վերակայման համար: PIN 5, 6, 7, 14, 15 և 16 համարները կազմաձևված են որպես ելքային կապում: PIN 5, 6 և 7 համարները համապատասխանաբար փոխանցվում են կողային ազդանշանի կարմիր, դեղին և կանաչ լույսերի վարորդներին: 14, 15 և 16 համարները փոխանցվում են հիմնական ազդանշանի կանաչ, դեղին և կարմիր լույսերի համապատասխանաբար: Սա ավարտում է սխեմայի I/O կոնֆիգուրացիան: Սխեմատիկ հիմքում ընկած է ASM բլոկը: ASM բլոկի մուտքերը, որոնք կարգավորում են վիճակի փոփոխությունները, ստացվում են կոմբինատոր տրամաբանությունից `օգտագործելով երեք հաշվիչ/հետաձգման բլոկ (TS, TL և TT) և կողային տրանսպորտային միջոցի սենսորից մուտքագրում: Կոմբինատորային տրամաբանությունը հետագայում որակավորվում է ՝ օգտագործելով LUT- երին տրվող պետական տեղեկատվությունը: Առաջին, երկրորդ, չորրորդ և հինգերորդ վիճակների վիճակի մասին տեղեկատվությունը ձեռք է բերվում ASM բլոկի B0 և B1 ելքերի համակցությունների միջոցով: Առաջին, երկրորդ, չորրորդ և հինգերորդ վիճակներին համապատասխանող B0 և B1 համակցություններն են (B0 = 0, B1 = 0), (B0 = 1, B1 = 0), (B0 = 1, B1 = 1) և (B0 = 0, B1 = 1) համապատասխանաբար: 3 -րդ և 6 -րդ վիճակների վիճակի մասին տեղեկատվությունը ստացվում է AND- ի օպերատորի անմիջական կիրառմամբ `հիմնական կարմիր և կողային կարմիր ազդանշանների նկատմամբ: Այս պետությունների տեղեկատվությունը կոմբինացիոն տրամաբանությամբ կերակրելը ապահովում է, որ գործարկվեն միայն համապատասխան ժամաչափերը: ASM բլոկի այլ ելքեր նշանակվում են հիմնական լուսացույցներին (հիմնական կարմիր, հիմնական դեղին և հիմնական կանաչ) և կողային լուսացույցներին (կողային կարմիր, կողային դեղին և կողային կանաչ):

ASM բլոկի կոնֆիգուրացիան ներկայացված է Նկար 5 -ում և Նկար 6 -ում: Նկար 5 -ում նշված վիճակները համապատասխանում են Նկար 3 -ում ներկայացված առաջին, երկրորդ, երրորդ, չորրորդ, հինգերորդ և վեցերորդ վիճակներին: ASM- ի ելքային RAM- ի կազմաձևը բլոկը ներկայացված է Նկար 6 -ում:

Lամաչափերը TL, TS և TT իրականացվում են համապատասխանաբար `CNT1/DLY1, CNT2/DLY2 և CNT3/DLY3 հաշվիչ/հետաձգման բլոկների միջոցով: Այս երեք բլոկներն էլ կազմաձևված են հետաձգման ռեժիմում `եզրերի բարձրացման հայտնաբերմամբ: Ինչպես ցույց է տրված Գծապատկեր 3 -ում, առաջին և չորրորդ վիճակները առաջացնում են TL, երկրորդ և հինգերորդ վիճակները `TS, իսկ երրորդ և վեցերորդ վիճակները` TT- ի գործարկման միջոցով `օգտագործելով կոմբինատորային տրամաբանությունը: Հետաձգման ժամաչափերի գործարկմանը զուգընթաց, դրանց ելքերը մնում են 0, մինչև կազմաձևված ուշացումը կավարտի իր տևողությունը: Այս կերպ TL ', TS' և TT '

ազդանշաններն ուղղակիորեն ստացվում են CNT1/DLY1, CNT2/DLY2 և CNT3/DLY3 բլոկների ելքերից: TS- ն ուղղակիորեն սնվում է երկրորդ և հինգերորդ վիճակների անցումային մուտքերին, մինչդեռ TT- ն փոխանցվում է երրորդ և վեցերորդ վիճակների անցումային մուտքերին: Մյուս կողմից, TL- ն փոխանցվում է կոմբինատոր տրամաբանական բլոկներին (LUT) `տալով TL 'Vs և TL'+ VS 'ազդանշանները, որոնք համապատասխանաբար սնվում են առաջին և 4 -րդ վիճակների անցումային մուտքերին: Սա ավարտում է FSM- ի իրականացումը `օգտագործելով GreenPAK դիզայները:

Քայլ 4: Արդյունքներ

Փորձարկման նպատակով դիզայնը նմանակվում է GreenPAK ունիվերսալ զարգացման տախտակին `օգտագործելով SLG46537- ը: Լուսացույցների ազդանշանները (համարժեք են թվային ելքային 5, 6, 7, 14, 15 և 16 համարներին) օգտագործվում են LED- ների ակտիվացման համար, որոնք արդեն առկա են GreenPAK- ի զարգացման խորհրդի վրա ՝ տեսողական դիտելու համար FSM- ի վարքագիծը: Մշակված սխեմայի դինամիկ վարքագիծը լիարժեք ուսումնասիրելու համար մենք օգտագործեցինք Arduino UNO տախտակ `SLG46537- ի հետ միանալու համար: Arduino- ի տախտակն ապահովում է մեքենայի հայտնաբերման սենսորի մուտքի և համակարգի վերակայման ազդանշանները սխեմայի վրա, մինչդեռ այն ստանում է լուսացույցի ազդանշանները համակարգից: Arduino տախտակն օգտագործվում է որպես բազմաալիքային տրամաբանական անալիզատոր `համակարգի ժամանակավոր աշխատանքը գրանցելու և գրաֆիկականորեն ցուցադրելու համար: Մշակվում և փորձարկվում է երկու սցենար, որոնք գրավում են համակարգի ընդհանուր վարքագիծը: Նկար 7 -ը ցույց է տալիս սխեմայի առաջին սցենարը, երբ որոշ տրանսպորտային միջոցներ միշտ ներկա են կողքի փողոցում: Երբ վերականգնման ազդանշանը հաստատվում է, համակարգը գործարկում է առաջին վիճակում `միայն հիմնական կանաչ և կողային կարմիր ազդանշաններով միացված, իսկ մնացած բոլոր ազդանշաններն անջատված են: Քանի որ կողային տրանսպորտային միջոցները միշտ ներկա են, հաջորդ վիճակին հաջորդ անցումը տեղի է ունենում 25 վայրկյան անց ՝ հիմնական դեղին և կողային կարմիր ազդանշանների միացումով: Չորս վայրկյան անց ASM- ը մտնում է երրորդ վիճակը, որտեղ հիմնական կարմիր և կողային կարմիր ազդանշանները մնում են 1 վայրկյան: Այնուհետեւ համակարգը մտնում է չորրորդ վիճակ ՝ հիմնական կարմիր և կողային կանաչ ազդանշանները միացված: Քանի որ կողային մեքենաները միշտ ներկա են, հաջորդ անցումը տեղի է ունենում 25 վայրկյան անց ASM- ը հինգերորդ վիճակի տեղափոխելով: Հինգերորդից վեցերորդ վիճակի անցումը տեղի է ունենում 4 վայրկյան անց, երբ TS- ի ժամկետը լրանում է: Համակարգը մնում է վեցերորդ վիճակում 1 վայրկյան տևողությամբ ՝ մինչև ASM- ի առաջին վիճակին վերադառնալը:

Նկար 8 -ը ցույց է տալիս սխեմայի վարքագիծը երկրորդ սցենարում, երբ երթևեկության ազդանշանին ներկա են մի քանի կողային մեքենաներ: Համարվում է, որ համակարգի վարքագիծը գործում է ըստ նախագծվածի: Համակարգը գործարկվում է առաջին վիճակում ՝ միայն հիմնական կանաչ և կարմիր կարմիր ազդանշաններով, իսկ մնացած բոլոր ազդանշանները կանջատվեն 25 վայրկյան անց հաջորդ հաջորդ անցումը, քանի որ կա կողային տրանսպորտային միջոց: Հիմնական դեղին և կողային կարմիր ազդանշանները միացված են երկրորդ վիճակում: 4 վայրկյան անց ASM- ը մտնում է երրորդ վիճակ ՝ հիմնական կարմիր և կողային կարմիր ազդանշանները միացված: Համակարգը մնում է երրորդ վիճակում 1 վայրկյան, այնուհետև անցնում է չորրորդ վիճակին ՝ հիմնական կարմիրը և կողային կանաչը պահելով: Հենց որ մեքենայի տվիչի մուտքը ցածր լինի (երբ բոլոր կողմնակի մեքենաներն անցել են), համակարգը մտնում է հինգերորդ վիճակ, որտեղ հիմնական կարմիրը և կողային դեղինը միացված են: Չորս վայրկյան հինգերորդ վիճակում մնալուց հետո համակարգը տեղափոխվում է վեցերորդ վիճակ ՝ կարմիր դարձնելով ինչպես հիմնական, այնպես էլ կողային ազդանշանները: Այս ազդանշանները մնում են կարմիր 1 վայրկյան առաջ, մինչև ASM- ը նորից մտնի առաջին վիճակը: Իրական սցենարները հիմնված կլինեն այս երկու նկարագրված սցենարների համադրության վրա, որոնք, ինչպես պարզվել է, ճիշտ են աշխատում:

Այս հավելվածում նշեք երթևեկության վերահսկիչը, որը կարող է կառավարել երթևեկը, որն անցնում է զբաղված հիմնական փողոցի և թեթև օգտագործվող կողային խաչմերուկով, իրականացվել է Dialog GreenPAK SLG46537- ի միջոցով: Սխեման հիմնված է ASM- ի վրա, որն ապահովում է երթևեկության ազդանշանների հաջորդականության պահանջների կատարումը: Դիզայնի վարքագիծը հաստատվել է մի քանի LED- ների և Arduino UNO միկրոկոնտրոլերի միջոցով: Արդյունքները հաստատեցին, որ նախագծման նպատակները կատարվել են: Երկխոսության արտադրանքի օգտագործման հիմնական առավելությունը նույն համակարգ ստեղծելու համար առանձին էլեկտրոնային բաղադրիչների և միկրոկոնտրոլերի անհրաժեշտության վերացումն է: Գոյություն ունեցող դիզայնը կարող է երկարացվել `բանալի փողոցն անցնել ցանկացող հետիոտնին անցնելու համար սեղմիչ կոճակից մուտքային ազդանշան ավելացնելով: Ազդանշանը կարող է փոխանցվել OR դարպասի կողքին, տրանսպորտային միջոցի մուտքի սենսորից ստացված ազդանշանի վրա `առաջին վիճակի փոփոխման համար: Այնուամենայնիվ, հետիոտնի անվտանգությունն ապահովելու համար այժմ լրացուցիչ չորրորդ նահանգում անցկացնելու լրացուցիչ պահանջ է ներկայացվում: Դա հեշտությամբ կարելի է իրականացնել ՝ օգտագործելով մեկ այլ ժամաչափի բլոկ: Կողքի փողոցի երթևեկության ազդանշանի կանաչ և կարմիր ազդանշաններն այժմ կարող են սնվել նաև կողային փողոցում գտնվող հետիոտնային ազդանշաններին: