Замын дохио хянагч: 4 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:01

Ачаалал ихтэй гудамж болон бага ашиглагддаг хажуугийн гудамжны уулзвараар дамжин өнгөрөх хөдөлгөөнийг зохицуулахад гэрлэн дохионы уян хатан дараалал шаардагдах хувилбарууд ихэвчлэн байдаг. Ийм нөхцөлд дарааллыг янз бүрийн таймер, хажуугийн гудамжнаас замын хөдөлгөөнийг илрүүлэх дохиог ашиглан хянаж болно. Эдгээр шаардлагыг уламжлалт аргаар хангах боломжтой. салангид электрон эд анги эсвэл микроконтроллероос барилгын блок ашиглах. Гэсэн хэдий ч тохируулж болох холимог дохионы нэгдсэн хэлхээ (CMIC) нь дизайны уян хатан байдал, хямд өртөг, хөгжүүлэлтийн хугацаа, тав тухыг харгалзан үзэх сонирхолтой хувилбарыг санал болгодог. Олон бүс нутаг, улс орнууд гэрлэн дохиог хянах олон тооны хувьсагчийг багтаах илүү төвөгтэй сүлжээнд шилжиж байна. Гэсэн хэдий ч олон гэрлэн дохио нь цахилгаан механик дохио хянагч гэх мэт тогтмол цагийн хяналтыг ашигладаг хэвээр байна. Энэхүү програмын тэмдэглэлийн зорилго нь GreenPAK-ийн асинхрон төлөв байдлын машин (ASM) ашиглан гэрлэн дохионы хялбаршуулсан хянагчийг тогтмол цагийн хянагчаар солихын тулд хэрхэн ашиглахыг харуулах явдал юм. Энэхүү гэрлэн дохио нь ачаалал ихтэй төв гудамж болон хөнгөн ашигладаг хажуугийн гудамжны уулзвараар дамжин өнгөрөх хөдөлгөөнийг зохицуулдаг. Хянагч нь төв болон хажуугийн гудамжинд суурилуулсан хоёр гэрлэн дохионы дарааллыг хянадаг. Хажуугийн гудамжны хөдөлгөөн байгааг илрүүлэх мэдрэгчийн дохиог хянагч руу өгдөг бөгөөд энэ нь хоёр таймертай хамт замын дохионы дарааллыг хянадаг. Замын дохионы дарааллын шаардлагыг хангаж буй хязгаарлагдмал төлөвт машин (FSM) схемийг боловсруулсан болно. Хянагчийн логикийг GreenPAK ™ SLG46537 тохируулсан холимог дохионы IC харилцах цонх ашиглан хэрэгжүүлдэг.

Замын хөдөлгөөний дохио хянагчийг бий болгохын тулд GreenPAK чипийг хэрхэн програмчилсныг ойлгохын тулд шаардлагатай алхамуудыг доор тайлбарлав. Гэсэн хэдий ч хэрэв та програмчлалын үр дүнг авахыг хүсч байвал GreenPAK програмыг татаж аваад аль хэдийн дууссан GreenPAK дизайны файлыг үзнэ үү. GreenPAK Хөгжүүлэлтийн иж бүрдлийг компьютер дээрээ залгаж, Замын дохио хянагчийн тусгай IC -ийг бий болгохын тулд програмыг дарна уу.

Алхам 1: Шаардлага

Зураг 1 -д үзүүлсэн шиг төв болон хажуугийн гудамжны дохиоллын цаг хугацааны шаардлагыг хангасан замын хөдөлгөөний хувилбарыг авч үзье. Систем нь зургаан төлөвтэй бөгөөд тодорхой төлөв байдлаас шалтгаалан нэг төлөвөөс нөгөө рүү шилжих болно. Эдгээр нөхцөл нь гурван таймер дээр суурилдаг; урт таймер TL = 25 s, богино таймер TS = 4 s, түр зуурын таймер Tt = 1 s. Нэмж дурдахад хажуугийн хөдөлгөөнийг илрүүлэх мэдрэгчийн дижитал оролт шаардлагатай. Зургаан системийн төлөв байдал, төлөв байдлын шилжилтийн хяналтын дохионуудын нарийвчилсан тайлбарыг доор өгөв: Эхний төлөвт гол дохио нь ногоон, хажуугийн дохио нь улаан өнгөтэй байна. Систем урт хугацааны (TL = 25 сек) хугацаа дуусах хүртэл эсвэл хажуугийн гудамжинд тээврийн хэрэгсэл байхгүй болтол энэ байдалд байх болно. Хугацаа дууссаны дараа хажуугийн гудамжинд тээврийн хэрэгсэл байгаа бол систем нь хоёр дахь төлөв рүү шилжих төлөв байдлын өөрчлөлтийг хийх болно. Хоёрдахь төлөвт гол дохио шар болж, хажуугийн дохио богино таймер (TS = 4 s) хугацаанд улаан хэвээр байна. 4 секундын дараа систем гурав дахь төлөвт орно. Гурав дахь төлөвт гол дохио нь улаан болж өөрчлөгдөж, хажуугийн дохио нь түр зуурын таймер (Tt = 1 s) хугацаанд улаан хэвээр байна. 1 секундын дараа систем дөрөв дэх төлөвт шилжинэ. Дөрөв дэх төлөвийн үед гол дохио нь улаан, хажуугийн дохио нь ногоон болж хувирдаг. Систем нь урт хугацааны (TL = 25 сек) хугацаа дуустал энэ байдалд байх бөгөөд хажуугийн гудамжинд зарим тээврийн хэрэгсэл байгаа болно. Удаан хугацааны хугацаа дуусах эсвэл хажуугийн гудамжинд тээврийн хэрэгсэл байхгүй бол систем тав дахь төлөвт шилжих болно. Тав дахь төлөвийн үед үндсэн дохио нь улаан, хажуугийн дохио нь богино хугацааны таймерын турш шар өнгөтэй байна (TS = 4 s). 4 секундын дараа систем зургаа дахь төлөвт шилжинэ. Системийн зургаа ба сүүлчийн төлөвт үндсэн ба хажуугийн дохио нь хоёулаа түр зуурын таймерын хугацаанд улаан өнгөтэй байна (Tt = 1 s). Үүний дараа систем анхны төлөв рүүгээ буцаж ороод дахин эхэлнэ. Гурав, зургаа дахь мужууд нь солих үед богино дохионы (үндсэн ба хажуугийн) аль алинд нь улаан хэвээр байх хамгаалалтын төлөвийг өгдөг. 3 ба 6 -р муж нь ижил төстэй бөгөөд илүүдэл мэт санагдаж болох ч энэ нь санал болгож буй схемийг хэрэгжүүлэхэд хялбар байх боломжийг олгодог.

Алхам 2: Хэрэгжүүлэх схем

Системийн бүрэн диаграммыг Зураг 2 -т үзүүлэв. Энэ зураг нь системийн ерөнхий бүтэц, үйл ажиллагааг харуулсан бөгөөд шаардлагатай бүх оролт, гаралтыг жагсаасан болно. Санал болгож буй гэрлэн дохионы хянагчийг хязгаарлагдмал төлөвт машин (FSM) концепцийн дагуу бүтээсэн болно. Дээр тайлбарласан цаг хугацааны шаардлагыг Зураг 3 -т дүрсэлсэн 6 төлөвт FSM болгон хөрвүүлэв.

Дээр үзүүлсэн төлөв байдлын өөрчлөлтийн хувьсагчууд нь: Vs-Хажуугийн гудамжинд тээврийн хэрэгсэл байдаг

TL - 25 сек таймер (урт таймер) асаалттай байна

ДҮ - 4 сек таймер (богино таймер) асаалттай байна

Тт - 1 сек таймер (түр зуурын таймер) асаалттай байна

FSM -ийг хэрэгжүүлэхийн тулд Dialog GreenPAK CMIC SLG46537 -ийг сонгосон. Энэхүү маш уян хатан төхөөрөмж нь холимог дохионы олон төрлийн функцийг маш бага, бага чадалтай нэг нэгдсэн хэлхээнд зохион бүтээх боломжийг олгодог. Цаашилбал, IC нь хэрэглэгчийг 8 хүртэлх төлөвт багтаасан төрийн машин үүсгэх боломжийг олгох зориулалттай ASM macrocell агуулдаг. Хэрэглэгч нь мужуудын тоо, төлөв байдлын шилжилт, оролтын дохиог нэг мужаас нөгөө муж руу шилжүүлэх уян хатан чадвартай байдаг.

Алхам 3: GreenPAK ашиглан хэрэгжүүлэх

Замын хөдөлгөөний зохицуулагчийг ажиллуулахад зориулагдсан FSM нь SLG46537 GreenPAK ашиглан хэрэгждэг. GreenPak дизайнер дээр схемийг Зураг 4 -т үзүүлсэн шиг хэрэгжүүлдэг.

PIN3 ба PIN4 нь дижитал оролтын тээглүүрээр тохируулагдсан; PIN3 нь хажуугийн гудамжны тээврийн хэрэгслийн мэдрэгчийн оролттой холбогдсон бөгөөд PIN4 нь системийг дахин тохируулахад хэрэглэгддэг. 5, 6, 7, 14, 15, 16 ПИН кодыг гаралтын зүү болгон тохируулсан болно. 5, 6, 7 -р пин кодыг хажуугийн дохионы улаан, шар, ногоон гэрлийн драйверуудад дамжуулдаг. ПИН 14, 15, 16-г үндсэн дохионы ногоон, шар, улаан гэрлийн драйверуудад дамжуулдаг. Энэ нь схемийн I/O тохиргоог дуусгадаг. Схемийн гол цөм нь бичил уурхайн блок юм. Төлөв байдлын өөрчлөлтийг зохицуулдаг ASM блокийн оролтыг гурван тоолуур/хоцролтын блок (TS, TL ба TT) болон хажуугийн тээврийн хэрэгслийн мэдрэгчийн оролт ашиглан комбинаторын логикоос олж авдаг. Компанийн логикийг LUT -д буцааж өгдөг улсын мэдээллийг ашиглан мэргэшсэн болно. Эхний, хоёр, дөрөв, тав дахь мужуудын төлөв байдлын мэдээллийг ASM блокийн B0 ба B1 гаралтын хослолыг ашиглан олж авдаг. Эхний, хоёр, дөрөв, тав дахь төлөвт харгалзах B0 ба B1 -ийн хослолууд нь (B0 = 0, B1 = 0), (B0 = 1, B1 = 0), (B0 = 1, B1 = 1) ба (B0 = 0, B1 = 1). 3 ба 6 -р мужуудын мужуудын мэдээллийг AND ба операторын үндсэн улаан ба хажуугийн улаан дохионуудад шууд ашигладаг. Эдгээр мужуудын мэдээллийг комбинатор логикоор хангах нь зөвхөн холбогдох таймеруудыг идэвхжүүлдэг. Бичил уурхайн блокийн бусад гаралтыг үндсэн гэрлэн дохио (үндсэн улаан, үндсэн шар, үндсэн ногоон) болон хажуугийн гэрлэн дохио (хажуугийн улаан, хажуугийн шар, ногоон) -т хуваарилдаг.

Бичил уурхайн блокийн тохиргоог Зураг 5, Зураг 6 -д үзүүлэв. Зураг 5 -т үзүүлсэн төлөв байдал нь Зураг 3 -т заасан эхний, хоёр, гурав, дөрөв, тав, зургаа дахь төлөвтэй тохирч байна. блокыг Зураг 6 -д үзүүлэв.

TL, TS, TT таймеруудыг CNT1/DLY1, CNT2/DLY2 ба CNT3/DLY3 тоолуур/саатал блок ашиглан гүйцэтгэдэг. Эдгээр гурван блокыг ирмэгийн илрүүлэлтийг нэмэгдүүлэх замаар хойшлуулах горимд тохируулсан болно. Зураг 3 -т үзүүлснээр эхний ба дөрөв дэх төлөв нь TL -ийг, хоёр ба тав дахь төлөв нь TS -ийг, гурав ба зургаа дахь төлөв нь комбинатор логикийг ашиглан TT -ийг өдөөдөг. Саатал тоолуурыг ажиллуулах үед тохируулсан саатал үргэлжлэх хугацааг дуустал тэдний гаралт 0 хэвээр байна. Ийм байдлаар TL’, TS’ and TT’

дохиог CNT1/DLY1, CNT2/DLY2 ба CNT3/DLY3 блокуудын гаралтаас шууд авдаг. TS нь хоёр, тав дахь төлөвт шилжих оролт руу шууд дамждаг бол TT нь гурав, зургаа дахь шилжилтийн оролтод дамждаг. Нөгөө талаас TL нь комбинатын логик блокуудад (LUTs) дамждаг бөгөөд TL 'Vs ба TL'+ VS 'дохиог өгдөг бөгөөд эдгээр нь тус тусын эхний болон 4 -р төлөвийн шилжилтийн оролтод тэжээгддэг. Энэ нь GreenPAK дизайнер ашиглан FSM -ийн хэрэгжилтийг дуусгаж байна.

Алхам 4: Үр дүн

Туршилтын зорилгоор энэхүү загварыг SLG46537 ашиглан GreenPAK Universal Development Board дээр дууриасан болно. Гэрлэн дохионы дохио (дижитал гаралтын 5, 6, 7, 14, 15, 16 -тай тэнцүү) нь GreenSM -ийн хөгжлийн самбар дээр аль хэдийн байгаа LED -ийг идэвхжүүлэхэд FSM -ийн зан байдлыг ажиглахад ашигладаг. Боловсруулсан схемийн динамик зан төлөвийг бүрэн судлахын тулд бид SLG46537 -тэй холбогдохын тулд Arduino UNO хавтанг ашигласан. Arduino самбар нь гэрлэн дохионы дохиог системээс авахын зэрэгцээ тээврийн хэрэгслийг илрүүлэх мэдрэгчийн оролт, системийг дахин тохируулах дохиог схемд өгдөг. Arduino самбарыг системийн түр зуурын үйл ажиллагааг бүртгэх, графикаар харуулах олон сувгийн логик анализатор болгон ашигладаг. Системийн ерөнхий зан төлөвийг харуулсан хоёр хувилбарыг боловсруулж, туршиж үздэг. Зураг 7 -т зарим тээврийн хэрэгсэл хажуугийн гудамжинд үргэлж байх үед схемийн эхний хувилбарыг харуулав. Дахин тохируулах дохио өгөгдсөн тохиолдолд систем эхний төлөвт зөвхөн ногоон, хажуугийн улаан дохиог асааж, бусад бүх дохиог унтраасан байна. Хажуугийн тээврийн хэрэгсэл үргэлж бэлэн байдаг тул 25 дахь секундын дараа хоёр дахь төлөвт шилжих нь үндсэн шар, хажуугийн улаан дохиог асаах болно. Дөрвөн секундын дараа ASM нь улаан ба хажуугийн улаан дохионууд 1 секундын турш асдаг гурав дахь төлөвт ордог. Дараа нь систем нь үндсэн улаан, хажуугийн ногоон дохиог асаасан байдлаар дөрөв дэх төлөвт орно. Хажуугийн машинууд үргэлж бэлэн байдаг тул 25 секундын дараа бичил биетийг тав дахь төлөвт шилжүүлэх дараагийн шилжилт хийгддэг. Тав дахь зургаа дахь төлөв рүү шилжих нь 4 секундын дараа TS хугацаа дуусахад тохиолддог. АСМ эхний төлөвт дахин орохоос өмнө систем 6 дахь төлөвт 1 секундын турш үлддэг.

Зураг 8 -т хоёрдахь хувилбар дахь схемийн зан үйлийг харуулав. Системийн зан төлөв нь төлөвлөсний дагуу ажилладаг болохыг тогтоожээ. Систем нь эхний төлөвт зөвхөн ногоон, хажуугийн улаан дохиог асааж, бусад бүх дохиог 25 секундын дараа унтраах бөгөөд хажуугийн машин байгаа тул дараагийн шилжилтийг хийнэ. Гол шар, хажуугийн улаан дохионууд хоёр дахь төлөвт асаалттай байна. 4 секундын дараа бичил биет нь үндсэн улаан ба хажуугийн улаан дохиог асаасан байдлаар гурав дахь төлөвт орно. Систем гурав дахь төлөвт 1 секундын турш үлдэж, дараа нь үндсэн улаан, хажуу талаа ногоон хэвээр байлгаж дөрөв дэх төлөвт шилжинэ. Тээврийн хэрэгслийн мэдрэгчийн оролт буурмагц (хажуугийн бүх машинууд өнгөрөх үед) систем нь үндсэн улаан, хажуугийн шар асаалттай тав дахь төлөвт ордог. Тав дахь төлөвт дөрвөн секундын турш байсны дараа систем зургаа дахь төлөвт шилжиж, үндсэн ба хажуугийн дохиог улаан болгоно. ASM нь анхны төлөвт дахин орохоос өмнө эдгээр дохионууд 1 секундын турш улаан хэвээр байна. Бодит хувилбарууд нь зөв ажиллаж байгаа нь тогтоогдсон эдгээр хоёр хувилбарын хослол дээр суурилсан болно.

Энэхүү аппликейшн нь ачаалал ихтэй төв гудамж болон бага ашиглагддаг хажуугийн гудамжны уулзвараар дамжин өнгөрөх хөдөлгөөнийг зохицуулах боломжтой зохицуулагчийг Dialog GreenPAK SLG46537 ашиглан хэрэгжүүлсэн болно. Энэхүү схем нь замын хөдөлгөөний дохионы дарааллын шаардлагыг хангаж буй бичил биетэнд суурилсан болно. Загварын зан төлөвийг хэд хэдэн LED болон Arduino UNO микроконтроллероор баталгаажуулсан болно. Үр дүн нь дизайны зорилтууд биелсэн болохыг баталгаажуулсан. Dialog бүтээгдэхүүнийг ашиглах гол давуу тал нь ижил системийг бий болгохын тулд салангид электрон эд анги, микроконтроллерийн хэрэгцээг арилгах явдал юм. Завгүй гудамжаар гарах гэж буй явган зорчигчийн хажуугаар өнгөрөх товчлуур дээр оролтын дохиог нэмж оруулснаар одоо байгаа загварыг сунгаж болно. Анхны төлөвийн өөрчлөлтийг өдөөхийн тулд дохиог OR хаалга руу хажуугийн машины оролтын мэдрэгчийн дохиогоор дамжуулж болно. Гэсэн хэдий ч явган зорчигчийн аюулгүй байдлыг хангахын тулд дөрөв дэх мужид зарцуулах хамгийн бага хугацаа шаардагдах нэмэлт шаардлага гарч байна. Үүнийг өөр таймер блок ашиглан хялбархан хийж болно. Хажуугийн гудамжны гэрлэн дохио дээрх ногоон, улаан дохиог хажуугийн гудамжны хажуугийн явган хүний дохиогоор тэжээх боломжтой боллоо.