Х-образный, с секциями поворотов

Общие положения

Движение на Х-образном перекрёстке регулируется светофором, в данном случае с дополнительными секциями. Вы можете почитать подробнее информацию о сборке светофора, его настройке, особенностях питания и настройке расстояния передачи ИК-сигнала.

Схема установки знака на трассе:

В данном случае светофор имеет дополнительные секции.

Центр светофора должен находиться в 15 см от линии трассы, образующих перекрёсток, а сам светофор — располагаться под углом 45° относительно линии движения автомобиля.

Угол распространения ИК-данных составляет около 80°, а дальность передачи ИК-данных настраивается поворотом крестовины резистора на обратной стороне платы основания.

Алгоритм работы светофора

Алгоритм работы светофоров:

Движение на данном перекрёстке в любых направлениях можно организовать за 4 фазы работы светофоров, но мы предлагаем алгоритм, при котором светофоры работают за 8 фаз. В предложенном алгоритме каждый светофор разрешает движение: только прямо, только направо, прямо и налево, во всех направлениях.

Для удобства описания работы назовём левую часть дороги — «A», нижнюю — «B», правую — «C», верхнюю — «D». Тогда светофоры перекрёстка разрешают движение следующим образом:

• В 1 фазе: между дорогами «A» и «B» в обоих направлениях, дополнительно от «B» к «C» и «D»;
• В 8 фазе: между дорогами «B» и «C» в обоих направлениях, дополнительно от «C» к «A» и «D»;
• В 4 фазе: между дорогами «C» и «D» в обоих направлениях, дополнительно от «D» к «A» и «B»;
• В 5 фазе: между дорогами «D» и «A» в обоих направлениях, дополнительно от «A» к «B» и «C»;
• В 6 фазе: между дорогами «A» и «C» в обоих направлениях, дополнительно от «A» к «B»;
• В 7 фазе: между дорогами «A» и «C» в обоих направлениях, дополнительно от «C» к «D»;
• В 2 фазе: между дорогами «B» и «D» в обоих направлениях, дополнительно от «B» к «C»;
• В 3 фазе: между дорогами «B» и «D» в обоих направлениях, дополнительно от «D» к «A».

Реализуется данный алгоритм следующим образом:

	1 фаза: У светофора 0x0A светятся красный сигнал и стрелка направо; У светофора 0x0B светятся зелёный сигнал и обе стрелки; У светофоров 0x0C и 0x0D светится красный сигнал.
	2 фаза: У светофора 0x0B светятся зелёный сигнал и стрелка налево; У светофора 0x0D светится зелёный сигнал; У светофоров 0x0A и 0x0C светится красный сигнал.
	3 фаза: У светофора 0x0B светится зелёный сигнал; У светофора 0x0D светятся зелёный сигнал и стрелка направо; У светофоров 0x0A и 0x0C светится красный сигнал.
	4 фаза: У светофора 0x0C светятся красный сигнал и стрелка направо; У светофора 0x0D светятся зелёный сигнал и обе стрелки; У светофоров 0x0A и 0x0B светится красный сигнал.
	5 фаза: Светофор 0x0A повторяет сигналы светофора 0x0D для 1 фазы; Светофор 0x0B повторяет сигналы светофора 0x0A для 1 фазы; Светофор 0x0C повторяет сигналы светофора 0x0B для 1 фазы; Светофор 0x0D повторяет сигналы светофора 0x0C для 1 фазы.
	6 фаза: Светофор 0x0A повторяет сигналы светофора 0x0D для 2 фазы; Светофор 0x0B повторяет сигналы светофора 0x0A для 2 фазы; Светофор 0x0C повторяет сигналы светофора 0x0B для 2 фазы; Светофор 0x0D повторяет сигналы светофора 0x0C для 2 фазы.
	7 фаза: Светофор 0x0A повторяет сигналы светофора 0x0D для 3 фазы; Светофор 0x0B повторяет сигналы светофора 0x0A для 3 фазы; Светофор 0x0C повторяет сигналы светофора 0x0B для 3 фазы; Светофор 0x0D повторяет сигналы светофора 0x0C для 3 фазы.
	8 фаза: Светофор 0x0A повторяет сигналы светофора 0x0D для 4 фазы; Светофор 0x0B повторяет сигналы светофора 0x0A для 4 фазы; Светофор 0x0C повторяет сигналы светофора 0x0B для 4 фазы; Светофор 0x0D повторяет сигналы светофора 0x0C для 4 фазы.

Подробнее о переключении от зелёного к красному и от красного к зелёному Вы можете почитать по ссылке.

Адресация на шине I2C

Мы уже говорили о том, что все наши знаки и светофоры являются устройствами, работающими по шине I2C. Это значит, что они подключаются параллельно к одной шине, и для того, чтобы они могли взаимодействовать с контроллером, каждое устройство должно иметь свой уникальный адрес в пределах этой шины. Поэтому при подключении двух и более устройств необходимо убедиться, что они имеют разные адреса.

Смена адреса устройства

Подключите светофор, у которого хотите сменить адрес, к шине I2C, и загрузите следующий скетч. После этого адрес светофора изменится и сохранится в его энергонезависимой памяти. Повторите то же самое с другими светофорами, заменив записываемый адрес.

Установите светофорам адреса 0x0A, 0x0B, 0x0C, 0x0D.

Схема включения

После установки адресов I2C для каждого светофора, соедините их с помощью I2C Hub'а и подключите к контроллеру. Подробнее о питании контроллера и светофоров Вы можете почитать в статье.

Скетч 

#include <iarduino_I2C_Track.h>         // Подключаем библиотеку для работы с модулем трассы
iarduino_I2C_Track tl_A(0x0A);          // Создаём объект tl_A для работы с первым светофором, указав его адрес на шине I2C (0x0A)
iarduino_I2C_Track tl_B(0x0B);          // Создаём объект tl_B для работы со вторым светофором, указав его адрес на шине I2C (0x0B)
iarduino_I2C_Track tl_C(0x0C);          // Создаём объект tl_C для работы с третьим светофором, указав его адрес на шине I2C (0x0C)
iarduino_I2C_Track tl_D(0x0D);          // Создаём объект tl_D для работы с четвёртым светофором, указав его адрес на шине I2C (0x0D)
                                        //
void setup(){                           //
     tl_A.begin(MODUL_TLIGHT, TRACK_LFR, SECTION_LR); // Инициируем работу с четырьмя светофорами,
     tl_B.begin(MODUL_TLIGHT, TRACK_LFR, SECTION_LR); // указав, что на перекрёстках есть дорога
     tl_C.begin(MODUL_TLIGHT, TRACK_LFR, SECTION_LR); // налево, прямо и направо (TRACK_LFR), и каждый
     tl_D.begin(MODUL_TLIGHT, TRACK_LFR, SECTION_LR); // светофор оснащён стрелками налево и направо (SECTION_LR)
     tl_A.irProtocol(IR_IARDUINO);      // Указываем протокол передачи данных по ИК-каналу: «IARDUINO»
     tl_B.irProtocol(IR_IARDUINO);      // Указываем протокол передачи данных по ИК-каналу: «IARDUINO»
     tl_C.irProtocol(IR_IARDUINO);      // Указываем протокол передачи данных по ИК-каналу: «IARDUINO»
     tl_D.irProtocol(IR_IARDUINO);      // Указываем протокол передачи данных по ИК-каналу: «IARDUINO»
     tl_A.irAutoSend();                 // Указываем модулю постоянно отправлять информацию о состоянии светофора по ИК-каналу с интервалами по умолчанию ±50%
     tl_B.irAutoSend();                 // Указываем модулю постоянно отправлять информацию о состоянии светофора по ИК-каналу с интервалами по умолчанию ±50%
     tl_C.irAutoSend();                 // Указываем модулю постоянно отправлять информацию о состоянии светофора по ИК-каналу с интервалами по умолчанию ±50%
     tl_D.irAutoSend();                 // Указываем модулю постоянно отправлять информацию о состоянии светофора по ИК-каналу с интервалами по умолчанию ±50%
     tl_A.timing(3);                    // Указываем время свечения жёлтого (и мигающего зелёного) сигнала светофора = 3 сек
     tl_B.timing(3);                    // Указываем время свечения жёлтого (и мигающего зелёного) сигнала светофора = 3 сек
     tl_C.timing(3);                    // Указываем время свечения жёлтого (и мигающего зелёного) сигнала светофора = 3 сек
     tl_D.timing(3);                    // Указываем время свечения жёлтого (и мигающего зелёного) сигнала светофора = 3 сек
//   Определяем начальное состояние:    //
     tl_A.set(TL_FORWARD_OFF);          // Запрещаем движение прямо на светофоре «A»
     tl_B.set(TL_FORWARD_OFF, TL_RIGHT_ON); // Запрещаем движение прямо на светофоре «B», но разрешаем поворот направо
     tl_D.set(TL_FORWARD_OFF);          // Запрещаем движение прямо на светофоре «D»
}                                       //
                                        //
void loop(){                            //
//   ================================== // =============================================================================
//   Фаза 1:                            // Было:   «A» X-X-X , «B» X-X-> , «C» <-^-> , «D» X-X-X
                                        // Станет: «A» X-X-> , «B» <-^-> , «C» X-X-X , «D» X-X-X
                                        // Нужно:  «A» — включить стрелку направо, «B» — переключить на зелёный и включить стрелку налево, «C» — переключить на красный и отключить обе стрелки, «D» — оставить без изменений
//   ----------------1----------------- //
     tl_C.set(TL_FORWARD_OFF, TL_LEFT_OFF, TL_RIGHT_OFF); // Запрещаем движение в прямом направлении и оба поворота на светофоре «C»
     delay(3000);                       // В течение 3 секунд на светофоре «C» будут мигать отключаемые стрелки и основной зелёный
//   ----------------2----------------- //
     tl_B.set(TL_FORWARD_ON );          // Разрешаем движение в прямом направлении светофора «B»
     delay(3000);                       // В течение 3 секунд на светофоре «B» будет светиться красный с жёлтым
//   ----------------3----------------- //
     tl_A.set(TL_RIGHT_ON);             // Разрешаем поворот направо на светофоре «A». Стрелка включается сразу
     tl_B.set(TL_LEFT_ON);              // Разрешаем поворот налево на светофоре «B». Стрелка включается сразу
     delay(10000);                      // Ждём 10 секунд, пока едут машины
//   ================================== // =============================================================================
//   Фаза 2:                            // Было:   «A» X-X-> , «B» <-^-> , «C» X-X-X , «D» X-X-X
                                        // Станет: «A» X-X-X , «B» X-^-> , «C» X-X-X , «D» X-^-X
                                        // Нужно:  «A» — отключить стрелку направо, «B» — отключить стрелку налево, «C» — оставить без изменений, «D» — переключить на зелёный
//   ----------------1----------------- //
     tl_A.set(TL_RIGHT_OFF);            // Запрещаем поворот направо на светофоре «A»
     tl_B.set(TL_LEFT_OFF);             // Запрещаем поворот налево  на светофоре «B»
     delay(3000);                       // В течение 3 секунд на светофорах «A» и «B» будут мигать отключаемые стрелки
//   ----------------2----------------- //
     tl_D.set(TL_FORWARD_ON );          // Разрешаем движение в прямом направлении светофора «D»
     delay(3000);                       // В течение 3 секунд на светофоре «D» будет светиться красный с жёлтым
//   ----------------3----------------- //
     delay(10000);                      // Ждём 10 секунд, пока едут машины
//   ================================== // =============================================================================
//   Фаза 3:                            // Было:   «A» X-X-X , «B» X-^-> , «C» X-X-X , «D» X-^-X
                                        // Станет: «A» X-X-X , «B» X-^-X , «C» X-X-X , «D» X-^->
                                        // Нужно:  «A» — оставить без изменений, «B» — отключить стрелку направо, «C» — оставить без изменений, «D» — включить стрелку направо
//   ----------------1----------------- //
     tl_B.set(TL_RIGHT_OFF);            // Запрещаем поворот направо на светофоре «B»
     delay(3000);                       // В течение 3 секунд на светофоре «B» будет мигать отключаемая стрелка
//   ----------------2----------------- //
     delay(3000);                       // В данной фазе нет переключений светофоров на разрешающий сигнал в прямом направлении
//   ----------------3----------------- //
     tl_D.set(TL_RIGHT_ON);             // Разрешаем поворот направо на светофоре «D». Стрелка включается сразу
     delay(10000);                      // Ждём 10 секунд, пока едут машины
//   ================================== // =============================================================================
//   Фаза 4:                            // Было:   «A» X-X-X , «B» X-^-X , «C» X-X-X , «D» X-^->
                                        // Станет: «A» X-X-X , «B» X-X-X , «C» X-X-> , «D» <-^->
                                        // Нужно:  «A» — оставить без изменений, «B» — переключить на красный, «C» — включить стрелку направо, «D» — включить стрелку налево
//   ----------------1----------------- //
     tl_B.set(TL_FORWARD_OFF);          // Запрещаем движение в прямом направлении на светофоре «B»
     delay(3000);                       // В течение 3 секунд на светофоре «B» будет мигать зелёный
//   ----------------2----------------- //
     delay(3000);                       // В данной фазе нет переключений светофоров на разрешающий сигнал в прямом направлении
//   ----------------3----------------- //
     tl_C.set(TL_RIGHT_ON);             // Разрешаем поворот направо на светофоре «C». Стрелка включается сразу
     tl_D.set(TL_LEFT_ON);              // Разрешаем поворот налево на светофоре «D». Стрелка включается сразу
     delay(10000);                      // Ждём 10 секунд, пока едут машины
//   ================================== // =============================================================================
//   Фаза 5:                            // Было:   «A» X-X-X , «B» X-X-X , «C» X-X-> , «D» <-^->
                                        // Станет: «A» <-^-> , «B» X-X-X , «C» X-X-X , «D» X-X->
                                        // Нужно:  «A» — переключить на зелёный и включить обе стрелки, «B» — оставить без изменений, «C» — отключить стрелку направо, «D» — переключить на красный и отключить стрелку налево
//   ----------------1----------------- //
     tl_C.set(TL_RIGHT_OFF);            // Запрещаем поворот направо на светофоре «C»
     tl_D.set(TL_FORWARD_OFF, TL_LEFT_OFF); // Запрещаем движение в прямом направлении и поворот налево на светофоре «D»
     delay(3000);                       // В течение 3 секунд на светофорах «C» и «D» будут мигать отключаемые зелёные сигналы
//   ----------------2----------------- //
     tl_A.set(TL_FORWARD_ON );          // Разрешаем движение в прямом направлении светофора «A»
     delay(3000);                       // В течение 3 секунд на светофоре «A» будет светиться красный с жёлтым
//   ----------------3----------------- //
     tl_A.set(TL_LEFT_ON, TL_RIGHT_ON); // Разрешаем повороты налево и направо на светофоре «A». Стрелки включатся сразу
     delay(10000);                      // Ждём 10 секунд, пока едут машины
//   ================================== // =============================================================================
//   Фаза 6:                            // Было:   «A» <-^-> , «B» X-X-X , «C» X-X-X , «D» X-X->
                                        // Станет: «A» X-^-> , «B» X-X-X , «C» X-^-X , «D» X-X-X
                                        // Нужно:  «A» — отключить стрелку налево, «B» — оставить без изменений, «C» — переключить на зелёный, «D» — отключить стрелку направо
//   ----------------1----------------- //
     tl_A.set(TL_LEFT_OFF);             // Запрещаем поворот налево  на светофоре «A»
     tl_D.set(TL_RIGHT_OFF);            // Запрещаем поворот направо на светофоре «D»
     delay(3000);                       // В течение 3 секунд на светофорах «A» и «D» будут мигать отключаемые стрелки
//   ----------------2----------------- //
     tl_C.set(TL_FORWARD_ON );          // Разрешаем движение в прямом направлении светофора «C»
     delay(3000);                       // В течение 3 секунд на светофоре «C» будет светиться красный с жёлтым
//   ----------------3----------------- //
     delay(10000);                      // Ждём 10 секунд, пока едут машины
//   ================================== // =============================================================================
//   Фаза 7:                            // Было:   «A» X-^-> , «B» X-X-X , «C» X-^-X , «D» X-X-X
                                        // Станет: «A» X-^-X , «B» X-X-X , «C» X-^-> , «D» X-X-X
                                        // Нужно:  «A» — отключить стрелку направо, «B» — оставить без изменений, «C» — включить стрелку направо, «D» — оставить без изменений
//   ----------------1----------------- //
     tl_A.set(TL_RIGHT_OFF);            // Запрещаем поворот направо на светофоре «A»
     delay(3000);                       // В течение 3 секунд на светофоре «A» будет мигать отключаемая стрелка
//   ----------------2----------------- //
     delay(3000);                       // В данной фазе нет переключений светофоров на разрешающий сигнал в прямом направлении
//   ----------------3----------------- //
     tl_C.set(TL_RIGHT_ON);             // Разрешаем поворот направо на светофоре «C». Стрелка включается сразу
     delay(10000);                      // Ждём 10 секунд, пока едут машины
//   ================================== // =============================================================================
//   Фаза 8:                            // Было:   «A» X-^-X , «B» X-X-X , «C» X-^-> , «D» X-X-X
                                        // Станет: «A» X-X-X , «B» X-X-> , «C» <-^-> , «D» X-X-X
                                        // Нужно:  «A» — переключить на красный, «B» — включить стрелку направо, «C» — включить стрелку налево, «D» — оставить без изменений
//   ----------------1----------------- //
     tl_A.set(TL_FORWARD_OFF);          // Запрещаем движение в прямом направлении на светофоре «A»
     delay(3000);                       // В течение 3 секунд на светофоре «A» будет мигать зелёный
//   ----------------2----------------- //
     delay(3000);                       // В данной фазе нет переключений светофоров на разрешающий сигнал в прямом направлении
//   ----------------3----------------- //
     tl_B.set(TL_RIGHT_ON);             // Разрешаем поворот направо на светофоре «B». Стрелка включается сразу
     tl_C.set(TL_LEFT_ON);              // Разрешаем поворот налево на светофоре «C». Стрелка включается сразу
     delay(10000);                      // Ждём 10 секунд, пока едут машины
//   ================================== // =============================================================================
}                                       //

В коде setup() выполняются следующие действия:

• Обращением к функции begin() мы указываем, что каждый модуль является светофором MODUL_TLIGHT, который регулирует перекрёсток с дорогами налево, прямо и направо TRACK_LFR и оснащён двумя секциями поворотов SECTION_LR.
  
• Обращением к функции irProtocol() мы указываем ИК-протокол передачи данных. В скетче используется IR_IARDUINO.
• Обращением к функции irAutoSend() мы заставляем модуль самостоятельно постоянно отправлять данные о состоянии светофора по ИК-каналу.
• Обращением к функции timing() мы указали длительность свечения жёлтого и мигающего зелёного, равной 3 секундам. Это требуется, так как в полуавтоматическом режиме модуль включает эти цвета без нашего участия.
• В конце кода setup() выполнено обращение к функции set() для установки цветов, необходимых для корректной работы цикла loop() при его первом проходе.

Код loop() разделён на 8 фаз, в которых выполняются по три действия:

• Действие №1 — запрет движения для любых направлений:
• Вызов функции set() для светофоров, которым требуется запретить движение прямо TL_FORWARD_OFF, налево TL_LEFT_OFF, направо TL_RIGHT_OFF.
• Задержка delay() на время свечения мигающего зелёного сигнала.
• Действие №2 — разрешение движения в прямом направлении:
• Вызов функции set() для светофоров, которым требуется разрешить движение прямо TL_FORWARD_ON.
• Задержка delay() на время свечения жёлтого сигнала.
• Действие №3 — включение секций поворотов:
• Вызов функции set() для светофоров, которым требуется разрешить движение налево TL_LEFT_ON, направо TL_RIGHT_ON(стрелки поворотов включаются сразу, без задержек).
• После выполнения всех действий на светофорах перекрёстка установлены требуемые сигналы. Осталось приостановить выполнение скетча функцией delay() на желаемую длительность текущей фазы движения машин.

Обратите внимание на то, что в 3,4,7,8 фазах нет команд на разрешение движения в прямом направлении, но задержка delay() осталась. Благодаря этой задержке, выполняется сразу два условия: запрет движения налево и направо завершится за 1 цикл свечения жёлтого сигнала, до того, как осуществится включение других секций поворотов. Включение секций поворотов совпадёт с включением красного или основного зелёного сигналов светофоров.