Жол сигналының реттегіші: 4 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Адам көп жүретін көше мен жеңіл қолданылатын бүйір көшенің қиылысы арқылы қозғалысты үйлестіру үшін бағдаршамның икемді реттілігі қажет болатын сценарийлер жиі кездеседі. Мұндай жағдайларда реттілікті әр түрлі таймермен және көшедегі қозғалысты анықтау сигналының көмегімен басқаруға болады. Бұл талаптар дәстүрлі әдістермен орындалуы мүмкін, мысалы. дискретті электронды компоненттерден немесе микроконтроллерлерден құрылыс блоктарын қолдану. Дегенмен, конфигурацияланған аралас сигналдық интегралды схемалар (CMIC) тұжырымдамасы оның икемділігін, арзан бағасын, әзірлеу уақытын және ыңғайлылығын ескере отырып, тартымды балама ұсынады. Көптеген аймақтар мен елдер бағдаршамдарды басқару үшін көптеген айнымалыларды қабылдай алатын күрделі торларға көшуде. Дегенмен, көптеген бағдаршамдар электромеханикалық сигнал реттегіштері сияқты тұрақты уақытты басқаруды қолданады. Бұл қосымшаның мақсаты-GreenPAK асинхронды күй машинасын (ASM) тұрақты диспетчерді ауыстыру үшін бағдаршамның жеңілдетілген реттегішін қалай жасауға болатынын көрсету. Бұл бағдаршам көп жүретін негізгі көше мен жеңіл қолданылатын бүйір көшенің қиылысынан өтетін қозғалысты реттейді. Контроллер негізгі және бүйірлік көшеде орнатылған екі бағдаршамның реттілігін басқарады. Бүйірлік көше қозғалысының болуын анықтайтын сенсорлық сигнал контроллерге беріледі, ол екі таймермен бірге бағдаршамдардың реттілігін басқарады. Жол қозғалысы сигналдарының реттілігіне қойылатын талаптардың орындалуын қамтамасыз ететін соңғы мемлекеттік машина (FSM) схемасы әзірленді. Контроллер логикасы IC конфигурацияланған аралас сигнал GreenPAK ™ SLG46537 арқылы жүзеге асады.

Төменде GreenPAK микросхемасының Жол қозғалысы сигналын басқару құралын құру үшін қалай бағдарламаланғанын түсіну үшін қажет қадамдарды сипаттадық. Алайда, егер сіз бағдарламалаудың нәтижесін алғыңыз келсе, GreenPAK бағдарламалық жасақтамасын жүктеп алып, аяқталған GreenPAK дизайн файлын қараңыз. GreenPAK әзірлеу жинағын компьютерге қосыңыз және Бағдаршам сигнал контроллері үшін реттелетін IC құру үшін бағдарламаны басыңыз.

1 -қадам: талаптар

1 -суретте көрсетілгендей, негізгі және бүйірлік көшелерден келетін бағдаршам сигналдарына уақыт талаптары бар трафиктің сценарийін қарастырыңыз. Жүйеде алты күй бар және олар белгілі бір алдын ала анықталған жағдайларға байланысты бір күйден екінші күйге ауысады. Бұл шарттар үш таймерге негізделген; ұзын таймер TL = 25 с, қысқа таймер TS = 4 s және өтпелі таймер Tt = 1 s. Сонымен қатар, бүйірлік қозғалысты анықтау сенсорынан цифрлық кіріс қажет. Алты жүйелік күйдің әрқайсысы мен күйдің өтуін басқару сигналдарының толық сипаттамасы төменде берілген: Бірінші күйде негізгі сигнал жасыл, ал бүйірлік сигнал қызыл. Жүйе ұзақ уақыт таймері (TL = 25 с) аяқталғанға дейін немесе көшеде көлік жоқ болғанша осы күйде қалады. Егер көлік ұзақ уақыттың таймері аяқталғаннан кейін бүйір көшеде болса, жүйе екінші күйге ауысатын күйге ауысады. Екінші күйде негізгі сигнал сарыға айналады, ал бүйірлік сигнал қысқа таймердің уақытында қызыл болып қалады (TS = 4 с). 4 секундтан кейін жүйе үшінші күйге өтеді. Үшінші күйде негізгі сигнал қызылға өзгереді және бүйірлік сигнал өтпелі таймердің уақытында қызыл болып қалады (Tt = 1 s). 1 секундтан кейін жүйе төртінші күйге өтеді. Төртінші күйде негізгі сигнал қызыл болады, ал бүйірлік сигнал жасылға айналады. Жүйе ұзақ уақыт (TL = 25 с) мерзімі біткенше осы күйде қалады, ал көшеде кейбір көліктер бар. Ұзақ таймердің мерзімі аяқталса немесе бүйірлік көшеде көлік болмаса, жүйе бесінші күйге ауысады. Бесінші күйде негізгі сигнал қызыл, ал бүйірлік сигнал қысқа таймердің уақытында сары болады (TS = 4 с). 4 секундтан кейін жүйе алтыншы күйге өтеді. Жүйенің алтыншы және соңғы күйінде негізгі және бүйірлік сигналдар өтпелі таймер периоды үшін қызыл болады (Тт = 1 с). Осыдан кейін жүйе бірінші күйге оралып, қайтадан басталады. Үшінші және алтыншы күйлер буферлік күйді қамтамасыз етеді, онда екі (негізгі және бүйірлік) сигналдар ауысу кезінде қысқа уақыт бойы қызыл болып қалады. 3 және 6 -шы жағдайлар ұқсас және артық болып көрінуі мүмкін, бірақ бұл ұсынылған схеманы іске асырудың қарапайым болуына мүмкіндік береді.

2 -қадам: Іске асыру схемасы

Жүйенің толық блок -схемасы 2 -суретте көрсетілген. Бұл суретте жүйенің жалпы құрылымы, қызметі көрсетілген және барлық қажетті кірістер мен шығыстар тізімделген. Ұсынылған бағдаршам реттегіші ақырғы күй машинасы (FSM) тұжырымдамасы негізінде жасалған. Жоғарыда сипатталған уақыт талаптары 3 -суретте көрсетілгендей алты күйдегі FSM -ге аударылған.

Жоғарыда көрсетілген күй өзгерісінің айнымалылары: Vs-Көлік бүйірлік көшеде бар

TL - 25 секундтық таймер (ұзақ таймер) қосулы

TS - 4 с таймері (қысқа таймер) қосулы

Tt - 1 с таймері (өтпелі таймер) қосулы

FSM енгізу үшін Dialog GreenPAK CMIC SLG46537 таңдалды. Бұл әмбебап құрылғы аралас сигналдық функциялардың әр түрлілігін өте аз қуатты бір интегралды схемада жасауға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, IC -де пайдаланушыға 8 күйге дейін мемлекеттік машиналарды құруға мүмкіндік беретін ASM макроцеллесі бар. Пайдаланушы күйлердің санын, күйдің ауысуын және кіріс күйін бір күйден екінші күйге ауыстыруды анықтайтын икемділікке ие.

3 -қадам: GreenPAK көмегімен енгізу

Қозғалыс реттегішінің жұмысына арналған FSM SLG46537 GreenPAK көмегімен жүзеге асады. GreenPak Designer -де схема 4 -суретте көрсетілгендей орындалады.

PIN3 және PIN4 цифрлық кіріс түйреуіштері ретінде конфигурацияланған; PIN3 бүйірдегі көлік сенсорының кірісіне қосылады және PIN4 жүйені қалпына келтіру үшін қолданылады. PIN кодтары 5, 6, 7, 14, 15 және 16 шығыс түйреуіштері ретінде конфигурацияланған. PIN кодтары 5, 6 және 7 сәйкес сигналдың қызыл, сары және жасыл драйверлеріне беріледі. PIN кодтары 14, 15 және 16 сәйкес сигналдың жасыл, сары және қызыл жарық драйверлеріне беріледі. Бұл схеманың енгізу -шығару конфигурациясын аяқтайды. Схеманың негізінде ASM блогы жатыр. Күйдің өзгеруін реттейтін ASM блогының кірістері үш есептегіш/кідіріс блогын (TS, TL және TT) және көліктік бүйірлік сенсордың кірісін қолдана отырып комбинаторлық логикадан алынады. Комбинаторлық логика одан әрі LUT -ке берілетін мемлекеттік ақпаратты қолдану арқылы білікті болады. Бірінші, екінші, төртінші және бесінші күйлер туралы ақпарат ASM блогының B0 және B1 шығуларының комбинациясы арқылы алынады. Бірінші, екінші, төртінші және бесінші күйлерге сәйкес келетін В0 мен В1 комбинациялары (В0 = 0, В1 = 0), (В0 = 1, В1 = 0), (В0 = 1, В1 = 1) және (В0) = 0, B1 = 1) сәйкесінше. 3 -ші және 6 -шы күйлердің жай -күйі туралы ақпарат тікелей қызыл және бүйірлік қызыл сигналдарға AND операторын қолдану арқылы алынады. Бұл күйлер туралы ақпаратты комбинаторлық логикаға беру тек тиісті таймерлердің іске қосылуын қамтамасыз етеді. ASM блогының басқа шығысы негізгі бағдаршамға (негізгі қызыл, негізгі сары және негізгі жасыл) және бағдаршамға (бүйірлік қызыл, бүйірлік сары және жасыл жасыл) тағайындалады.

ASM блогының конфигурациясы 5 -суретте және 6 -суретте көрсетілген. 5 -суретте көрсетілген күйлер 3 -суретте көрсетілген бірінші, екінші, үшінші, төртінші, бесінші және алтыншы күйлерге сәйкес келеді. блок 6 суретте көрсетілген.

TL, TS және TT таймерлері сәйкесінше CNT1/DLY1, CNT2/DLY2 және CNT3/DLY3 есептегіш/кешіктіру блоктарының көмегімен жүзеге асады. Бұл үш блоктың барлығы кешіктіру режимінде жиектерді анықтауды жоғарылатумен конфигурацияланған. 3 -суретте көрсетілгендей, бірінші және төртінші күйлер TL іске қосады, екінші және бесінші күйлер TS, үшінші және алтыншы күйлер комбинаторлық логиканы қолдана отырып, TT іске қосады. Кешіктіру таймерлері іске қосылған кезде, конфигурацияланған кідіріс ұзақтығы аяқталғанша олардың шығысы 0 болып қалады. Осылайша TL ', TS' және TT '

сигналдар CNT1/DLY1, CNT2/DLY2 және CNT3/DLY3 блоктарының шығуларынан тікелей алынады. TS 'екінші және бесінші күйлерге тікелей ауысады, ал TT үшінші және алтыншы күйлерге ауысады. Екінші жағынан, TL сәйкесінше бірінші және төртінші күйлердің ауысу кірістеріне берілетін TL 'Vs және TL'+ VS 'сигналдарын беретін комбинаторлық логикалық блоктарға (LUT) беріледі. Бұл GreenPAK дизайнерінің көмегімен FSM енгізуді аяқтайды.

4 -қадам: Нәтижелер

Тестілеу мақсатында дизайн GreenPAK әмбебап даму тақтасында SLG46537 көмегімен жасалған. Бағдаршам сигналдары (5, 6, 7, 14, 15 және 16 цифрлық шығыс түйреуіштеріне теңестірілген) FSM әрекетін көрнекі түрде бақылау үшін GreenPAK әзірлеу тақтасында бұрыннан бар жарықдиодты шамдарды қосу үшін қолданылады. Әзірленген схеманың динамикалық әрекетін толық зерттеу үшін біз SLG46537 интерфейсі үшін Arduino UNO тақтасын қолдандық. Arduino тақтасы жүйеден бағдаршам сигналдарын алған кезде көлік құралын анықтау сенсорының кіруін және жүйені қалпына келтіру сигналдарын береді. Arduino тақтасы жүйенің уақытша жұмысын жазу мен графикалық түрде көрсету үшін көп каналды логикалық анализатор ретінде қолданылады. Жүйенің жалпы мінез -құлқын көрсететін екі сценарий әзірленеді және сыналады. 7 -суретте кейбір көліктер үнемі көшеде болған кезде схеманың бірінші сценарийі көрсетілген. Қалпына келтіру сигналы расталған кезде жүйе бірінші күйде басталады, тек негізгі жасыл және бүйірлік қызыл сигналдар қосылады және басқа сигналдардың барлығы өшіріледі. Бүйірлік көлік әрқашан дайын болғандықтан, екінші күйге келесі ауысу 25 секундтан кейін негізгі сары және бүйірлік қызыл сигналдарды қосады. Төрт секундтан кейін ASM үшінші күйге өтеді, онда негізгі қызыл және бүйірлік қызыл сигналдар 1 секундқа қосылады. Содан кейін жүйе негізгі қызыл және бүйірлік жасыл сигналдар қосылған төртінші күйге өтеді. Бүйірлік көліктер үнемі қатысатындықтан, келесі ауысу 25 секундтан кейін ASM -ді бесінші күйге ауыстырады. Бесінші күйден алтыншы күйге көшу 4 секундтан кейін TS мерзімі аяқталғанда болады. Жүйе алтыншы күйде 1 секунд ішінде ASM бірінші күйге енгенге дейін қалады.

8 -суретте екінші сценарийде схеманың әрекеті көрсетілген, бұл кезде бірнеше бүйірлік көліктер бағдаршамда болады. Жүйенің мінез -құлқы жобаланғандай жұмыс істейді. Жүйе бірінші күйде тек негізгі жасыл және бүйір қызыл сигналдары қосулы күйде басталады, ал қалған сигналдардың барлығы 25 секундтан кейін өшеді, келесі ауысу бүйірлік көлік болғандықтан. Негізгі сары және бүйірлік қызыл сигналдар екінші күйде қосылады. 4 секундтан кейін ASM негізгі қызыл және бүйірлік қызыл сигналдары қосылған үшінші күйге өтеді. Жүйе үшінші күйде 1 секунд қалады, содан кейін негізгі қызыл және бүйірлік жасыл күйде болып төртінші күйге өтеді. Автокөлік датчигінің кірісі төмендеген кезде (барлық бүйірлік көліктер өткен кезде) жүйе бесінші күйге өтеді, онда негізгі қызыл және бүйірлік сары қосылады. Бесінші күйде төрт секунд болғаннан кейін жүйе алтыншы күйге ауысады, ол негізгі және бүйірлік сигналдарды қызылға айналдырады. Бұл сигналдар АСМ бірінші күйге қайта кірмес бұрын 1 секунд бойы қызыл болып қалады. Нақты сценарийлер дұрыс жұмыс істеп тұрған екі сипатталған сценарийдің тіркесіміне негізделеді.

Қорытынды Бұл бағдарламада жолаушылар көп жүретін негізгі көше мен жеңіл пайдаланылатын көше қиылысы арқылы өтетін қозғалысты басқара алатын трафик реттегіші Dialog GreenPAK SLG46537 көмегімен іске асырылды. Схема бағдаршамдардың реттілігіне қойылатын талаптардың орындалуын қамтамасыз ететін ASM -ге негізделген. Дизайн мінез -құлқы бірнеше светодиодтармен және Arduino UNO микроконтроллерімен тексерілді. Нәтижелер жобалау мақсаттарының орындалғанын растады. Dialog өнімін қолданудың басты артықшылығы - бір жүйені құруға дискретті электронды компоненттер мен микроконтроллердің қажеттілігін болдырмау. Қолданыстағы конструкцияны жаяу жүргіншілер көп жүретін көшеден өтуге арналған басу түймесінен кіріс сигналын қосу арқылы ұзартуға болады. Сигналды күйдің бірінші өзгерісін іске қосу үшін бүйірлік көліктің кіріс сенсорының сигналымен бірге OR қақпасына беруге болады. Алайда, жаяу жүргіншінің қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін төртінші күйде болу үшін қосымша уақыт қажет. Мұны басқа таймер блогының көмегімен оңай жасауға болады. Көшедегі бағдаршамның жасыл және қызыл сигналдарын енді көшедегі жаяу жүргіншілердің сигналдарына беруге болады.