ST6242Q6/Z8现以一个交通灯控制系统为例,说明ASM图法的设计过程。至于系统的电路实现方法很多,这里只介绍两种方法,一种是用中、小规模集成电路来实现,另一种是用可编程逻辑器件来实现,将在10.4节介绍。

例10.2.1 设计一个主干道和支干道十字路口的交通灯控制电路,其技术要求如下:

一般情况下,保持主干道畅通,主干道绿灯亮、支干道红灯亮,并且主干道绿灯亮的时间不得少于60s。

当主干道绿灯亮超过60s,且支干道有车时,主干道红灯亮、支干道绿灯亮,但支干道绿灯亮的时间不得超过30s。

每次主干道或支干道绿灯变红灯时,黄灯先亮5s。

解:设计过程如下:

明确系统的功能,进行逻辑抽象和支干道的十字路口交通灯系统,支干道两边安装传感器s,要求优先保证主干道的畅通。平时处于主干道绿灯、支干道红灯的状态。当支干道有车时,传感器发出信号S=1,主干道绿灯先转换成黄灯再变成红灯,支干道由红灯变成绿灯。如果支干道继续有车通过,则传感器继续有信号,使支干道保持绿灯亮,但支干道绿灯持续亮的时间不得超过30s,否则支干道绿灯先转换成黄灯再变成红灯,同时主干道由红灯变成绿灯。主干道每次通行时间不得短于60s,在此期间,即使支干道s有信号,也不能中止主干道的绿灯亮。

确定系统方案并画出ASM图，系统由控制单元和处理单元组成,控制单元接收外部系统时钟和传感器信号。处理单元由定时器和译码显示器组成。定时器能向控制单元发出60s、30s或5s定时信号,译码显示电路在控制单元的控制下,改变交通灯信号。根据题日要求画出系统框图,如图10.2.6所示,其中:

hg、hy、hR分别表示主干道绿、黄、红三色灯。

FC、fy、FR分别表示支干道绿、黄、红三色灯。

交通灯系统工作主要有三个时间间隔,tl、ts和ty

tl:主干道绿灯亮的最短时间间隔,不少于60s。

ts:支于道绿灯亮的最长时间间隔,不多于30s。

tY:主干道或支干道黄灯亮的时间间隔为5s。

因此,用定时器分别产生三个时间间隔后,向控制单元发出时间已到信号”控制单元根据定时器及传感器的信号,决定是否进行状态转换。如果肯定,则控制单元发出状态转换信号sr,定时器开始清零,准备重新计时。

交通灯控制单元的控制过程分为四个阶段,对应的输出有四种状态,分别用sO、s1、s2和S3表示:

SO状态:主干道绿灯亮,支干道红灯亮,此时若支干道有车等待通过,而且主干道绿灯已亮足规定的时间间隔rL,控制器发出状态转换信号ST,输出从状态s。转换到sl。