Universidade Federal de Santa Catarina
Departamento de Engenharia Elétrica
EEL 5310/EEL 7020 – Sistemas Digitais
Semestre 2007/1
Projeto
Semáforo com Controle de Fluxo
1 Introdução
O objetivo do projeto é a implementação de um sistema de controle de um cruzamento com semáforo
conforme mostrado na Figura 1. Duas vias de tráfego são consideradas, via horizontal (via H) e via
vertical (via V). A via H é considerada como principal, e a via V é uma via secundária.
Figura 1. Interseção semaforizada com prioridade para uma via de tráfego.
A indicação do verde na via H opera da seguinte forma:
• tempo de verde mínimo = 18s;
• após esse tempo mínimo, é dada uma extensão do verde de 4s se não houver:
o carro na via V; ou
o chamada de pedestre na via H;
• essa extensão pode ser repetida até o tempo máximo de 12 s;
• o fim do verde da via H é seguido por 2 s de amarelo.
Na via V, a duração do verde é fixa, e deve ser escolhida como critério de projeto. Nessa via, o fim do
verde também é seguido de 2 s de amarelo. O diagrama de estados que representa a especificação
acima está mostrado na Figura 2. Na figura, os tempos de amarelo são representados pelos estados
qVN e q15H , onde N depende da escolha do tempo de verde. Note ainda que a permanência em cada
estado é de 2 s para todos os estados.
As extensões do verde da via H originam-se do sinal de dois sensores: detector indutivo na via V
(sinal DV), que sinaliza a chegada de um veículo; e botoeira de pedestres na via H (sinal PH), indicando
a presença de pedestres aguardando a travessia. No diagrama de estados, o “1” significa que houve
chamada de um dos sensores, e “0” significa que não houve chamada.
Via V
Estados correspondentes
ao amarelo
V
1
q
q
q VN
V
0
Via H
q15H
q14H
1
1
1
q10H
q12H
0
0
q13H
q11H
q0H
q8H
q1H
q2H
q7H
0
q6H
q9H
Figura 2. Diagrama de estados; cada estado representa um tempo de 2 s. Os estados qVN e q15H correspondem aos
tempos de amarelo de cada via.
Observa-se que existem dois “macro-estados” no sistema, isto é, o estado “Via V” (verde e amarelo
para a via vertical) e o estado “Via H” (verde e amarelo para a via horizontal). Pode-se verificar que
cada macro-estado representa, ainda, a indicação de vermelho na via oposta.
2 Implementação do semáforo
Conforme definido na especificação acima, os tempos das indicações semafóricas são:
Tempo
Tg
Tg
min
H
max
H
e
H
Tg
TyH
TrH
Via H
Via V
Valor (s)
18
Tempo
TgV
Valor (s)
a definir
30
TyV
2
4
2
a definir
TrV
Variável
onde Tg é o tempo de verde, Ty é o tempo de amarelo e Tr é o tempo de vermelho.
As extensões de verde para a via H são concedidas se não há solicitações de pedestres ou de veículos na via V.
Ou seja, se o sinal:
X = DV + PH,
for 0, é concedida a extensão.
(1)
Os elementos constituintes do sistema de acionamento do semáforo estão representados na Figura 3.
Basicamente, o sistema consiste de dois contadores (um para cada via), e uma lógica de acionamento
que regula as transições de estado de acordo com o diagrama da Fig. 2. Os símbolos usados são:
CviaV: contador de controle da operação da fase da via V
CviaH: contador da fase da via H
Lógica de controle: lógica de criação de sinais de controle da operação, dos quais os mais
importantes são:
• reset do contador da via V;
• memória do acionamento X [ver Eq. (1)];
• habilitação do contador da via H;
• acionamento das indicações semafóricas.
CviaH
CviaV
CTEN
CTEN LOAD
X
Lógica
de
Controle
Indicações
Via V
gV , yV , rV
Indicações
Via H
gH , yH , rH
Figura 3. Diagrama básico do sistema de controle.
RESET