單交叉路口半感應(yīng)控制器設(shè)計

2．2 感應(yīng)配時設(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間、次干道初始綠燈時間、單位延續(xù)綠燈時間和最大綠燈時間，以下簡要討論各個參數(shù)的設(shè)置。
(1)主干道最小綠燈時間 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間(40～75 s)。
(2)次干道初始綠燈時間 初始綠燈時間與檢測器到停車的距離有關(guān)，當(dāng)然也與檢測器到停車線所能容納的車輛數(shù)有關(guān)。根據(jù)《交通信號設(shè)計手冊》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)綠燈時間 對于檢測器與停車線間距離較大的交叉路口，單位延續(xù)時間就是車輛從檢測器行駛到進(jìn)入交叉路口所需的時間；而對于檢測器與停車線間距離較小的交叉路口，單位延時綠燈時間是綠燈信號期間駛進(jìn)交叉口的車對相鄰車輛的最大空間時距。一旦單位延時綠燈時間確定，只要車輛間的空間時距小于此值，綠燈信號就停留在次干道，除非最大綠燈時間到達(dá)。單位延時綠燈時間可以根據(jù)交通調(diào)查分析來確定，一般取3～4 s。
(4)最大綠燈時間確定 最大綠燈時間通常取30～60 s，根據(jù)路口交通條件決定，當(dāng)單位延時綠燈時間取值較小時，只要交叉路口交通量不是過飽和，次干道綠燈信號不會經(jīng)常達(dá)到最大綠燈時間。
2．3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)采用CPLD實現(xiàn)，基準(zhǔn)時鐘廠由外部電路提供，設(shè)戶10 MHz。按照設(shè)計要求，將系統(tǒng)分為半感應(yīng)主控制、分頻、非感應(yīng)相和感應(yīng)相計數(shù)等模塊。分頻電路對輸入f=1 MHz的時鐘信號進(jìn)行1 05分頻。得到10 Hz信號用作半感應(yīng)主控制模塊的時鐘信號：將主控部分時鐘再10分頻，得到1 Hz信號作為非感應(yīng)相和感應(yīng)相計數(shù)器的時鐘輸入信號。半感應(yīng)主控部分是設(shè)計核心，由其產(chǎn)生感應(yīng)相和非感應(yīng)相的控制信號，各個信號燈的控制信號時序應(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)計與仿真
3．1 層次化設(shè)計
編程使用VHDL硬件描述語言。對于頂層設(shè)計模塊，其輸入信號為時鐘信號(f)和復(fù)位信號(Reset)以及車輛檢測信號(Sensor)，輸出信號包括主、支干道綠燈、黃燈、紅燈控制信號。底層設(shè)計，按其功能可分為分頻、主控制器、感應(yīng)相信號計時、非感應(yīng)相信號計時等4個單元。
3．2 主控制模塊的VHDL設(shè)計
主控制模塊在時鐘脈沖和復(fù)位信號的控制下，形成感應(yīng)相和非感應(yīng)相的綠、黃、紅燈的控制信號。程序設(shè)計采用2個進(jìn)程，分別實現(xiàn)有限狀態(tài)機(jī)(4個狀態(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。