單交叉路口半感應(yīng)控制器設(shè)計(jì)

2．2 感應(yīng)配時(shí)設(shè)置
單交叉路口半感應(yīng)控制需要恰當(dāng)?shù)拇_定主干道最小綠燈時(shí)間、次干道初始綠燈時(shí)間、單位延續(xù)綠燈時(shí)間和最大綠燈時(shí)間，以下簡(jiǎn)要討論各個(gè)參數(shù)的設(shè)置。
(1)主干道最小綠燈時(shí)間 主要由主干道的交通流量來決定，如果次干道只是偶爾有車輛通過，且主干道不是特別主要的城市道，可以取較小的綠燈時(shí)間(20～40 s)；如果次干道上交通流量較大，為了保證主干道交通不致頻繁中斷，取較長的最小綠燈時(shí)間(40～75 s)。
(2)次干道初始綠燈時(shí)間 初始綠燈時(shí)間與檢測(cè)器到停車的距離有關(guān)，當(dāng)然也與檢測(cè)器到停車線所能容納的車輛數(shù)有關(guān)。根據(jù)《交通信號(hào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》所推薦的數(shù)值轉(zhuǎn)化成米制單位，如表1所示。

(3)次干道單位延續(xù)綠燈時(shí)間 對(duì)于檢測(cè)器與停車線間距離較大的交叉路口，單位延續(xù)時(shí)間就是車輛從檢測(cè)器行駛到進(jìn)入交叉路口所需的時(shí)間；而對(duì)于檢測(cè)器與停車線間距離較小的交叉路口，單位延時(shí)綠燈時(shí)間是綠燈信號(hào)期間駛進(jìn)交叉口的車對(duì)相鄰車輛的最大空間時(shí)距。一旦單位延時(shí)綠燈時(shí)間確定，只要車輛間的空間時(shí)距小于此值，綠燈信號(hào)就停留在次干道，除非最大綠燈時(shí)間到達(dá)。單位延時(shí)綠燈時(shí)間可以根據(jù)交通調(diào)查分析來確定，一般取3～4 s。
(4)最大綠燈時(shí)間確定 最大綠燈時(shí)間通常取30～60 s，根據(jù)路口交通條件決定，當(dāng)單位延時(shí)綠燈時(shí)間取值較小時(shí)，只要交叉路口交通量不是過飽和，次干道綠燈信號(hào)不會(huì)經(jīng)常達(dá)到最大綠燈時(shí)間。
2．3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)采用CPLD實(shí)現(xiàn)，基準(zhǔn)時(shí)鐘廠由外部電路提供，設(shè)戶10 MHz。按照設(shè)計(jì)要求，將系統(tǒng)分為半感應(yīng)主控制、分頻、非感應(yīng)相和感應(yīng)相計(jì)數(shù)等模塊。分頻電路對(duì)輸入f=1 MHz的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行1 05分頻。得到10 Hz信號(hào)用作半感應(yīng)主控制模塊的時(shí)鐘信號(hào)：將主控部分時(shí)鐘再10分頻，得到1 Hz信號(hào)作為非感應(yīng)相和感應(yīng)相計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入信號(hào)。半感應(yīng)主控部分是設(shè)計(jì)核心，由其產(chǎn)生感應(yīng)相和非感應(yīng)相的控制信號(hào)，各個(gè)信號(hào)燈的控制信號(hào)時(shí)序應(yīng)滿足半感應(yīng)控制和相位轉(zhuǎn)換要求，圖2為其系統(tǒng)整體電路結(jié)構(gòu)。

3 VHDL程序設(shè)計(jì)與仿真
3．1 層次化設(shè)計(jì)
編程使用VHDL硬件描述語言。對(duì)于頂層設(shè)計(jì)模塊，其輸入信號(hào)為時(shí)鐘信號(hào)(f)和復(fù)位信號(hào)(Reset)以及車輛檢測(cè)信號(hào)(Sensor)，輸出信號(hào)包括主、支干道綠燈、黃燈、紅燈控制信號(hào)。底層設(shè)計(jì)，按其功能可分為分頻、主控制器、感應(yīng)相信號(hào)計(jì)時(shí)、非感應(yīng)相信號(hào)計(jì)時(shí)等4個(gè)單元。
3．2 主控制模塊的VHDL設(shè)計(jì)
主控制模塊在時(shí)鐘脈沖和復(fù)位信號(hào)的控制下，形成感應(yīng)相和非感應(yīng)相的綠、黃、紅燈的控制信號(hào)。程序設(shè)計(jì)采用2個(gè)進(jìn)程，分別實(shí)現(xiàn)有限狀態(tài)機(jī)(4個(gè)狀態(tài))和狀態(tài)譯碼。圖3為主控制器的狀態(tài)，s0為非感應(yīng)相綠燈，感應(yīng)相紅燈；s1為非感應(yīng)相黃燈，感應(yīng)相紅燈；s2為非感應(yīng)相紅燈，感應(yīng)相綠燈；s3為非感應(yīng)相紅燈，感應(yīng)相黃燈；Sensor為感應(yīng)相有車標(biāo)志，mgt_1為非感應(yīng)相最小綠燈到標(biāo)志；bgt_1為感應(yīng)相最大綠燈到標(biāo)志。