본문내용
1. 서론
1.1. 연구배경
거리에 신호등이 없다면 엄청난 도로의 혼잡과 많은 사고들이 일어날 것이다. 여러 유형의 신호등 중 사거리의 신호등을 살펴봄으로써 신호등의 불이 어떻게 들어오는지, 신호등을 제어하려면 어떤 설계를 해야 하는지 알아보기 위하여 이번 설계과제를 수행하였다. 신호등에서 사용되는 카운터와 세그먼트, 타이머 등에 대하여 더 자세하게 알 수 있는 기회가 될 것이다. 또한 이론으로 배운 것들을 실험함으로써 내용을 익히게 되고 더 깊숙한 이해를 돕게 될 것이다. 우리가 배우는 것들이 단지 이론으로 끝나는 것이 아니라 일상생활 가운데 어떻게 적용될 수 있는지 알아보기 위한 것이다.
1.2. 실험목적
Finite State Machine의 개념을 이해하고, FSM 설계기술과 실제 구현하는 방법을 이해하며, Mealy Machine과 Moore Machine의 차이점을 이해하는 것이 실험의 목적이다."
1.3. 실험 내용
남북(NS)과 동서(EW)의 교차로가 있는 교통신호제어기를 디자인한다.
1) NS 도로가 교통 흐름이 많은 주도로이므로 EW 도로에 차량이 없을 때는 NS 도로에 녹색신호등은 항상 ON이 되어야 한다."
2) EW 도로의 양쪽 어디에서든지 차량이 들어오면 그 때는 신호가 바뀐다. 그리고 EW 도로에 차량이 있으면 신호가 계속 바뀌어야 한다."
3) NS 녹색 신호등은 7초 동안 진행되며, 2초간 황색 신호를 준 후 적색으로 바뀐다. EW 녹색 신호등은 4초 동안 지속된 후 2초간 황색 신호를 준 후 적색으로 바뀐다."
1.4. 실험방법
실험방법은 다음과 같다.
1) Logic circuit state table을 작성한 후 Moore Machine/Mealy Machine을 선택한다.
2) 7초, 4초, 2초 Counter Excitation table, K-map을 작성하여 Minimized expression을 도출한다.
3) Traffic circuit Excitation table, K-map을 작성하여 Minimized expression을 도출한다.
4) 도출된 식으로 Logicworks 회로도를 구현한다.
5) Breadboard를 이용한 회로를 구현한다.
이러한 실험방법을 통해 Finite State Machine의 개념을 이해하고, FSM 설계기술과 실제 구현 방법을 익힐 수 있다. 또한 Mealy Machine과 Moore Machine의 차이점을 이해할 수 있다.
2. 실험설계
2.1. Logic circuit state table
초기 상태표에 따르면, 교통신호제어기의 상태는 총 8가지로 구성되어 있다""
NS_G, NS_Y, NS_R1, NS_R2, EW_G, EW_Y, EW_R1, EW_R2의 8가지 상태가 존재한다. 그러나 출력 값이 중복되는 경우가 있어 회로 최적화를 위해 불필요한 상태를 줄이면 최종적으로 NS_G, NS_Y, EW_G, EW_Y의 4개 상태로 구성된다""
출력값의 중복성을 해결하기 위해 상태 reduction 작업을 거쳐 최종적인 상태표를 도출한 것이다""교통신호제어기의 초기 상태는 총 8가지로 구성되어 있으나, 출력 값이 중복되는 경우가 있어 회로 최적화를 위해 불필요한 상태를 줄이는 과정을 거쳐 최종적으로 4가지 상태(NS_G, NS_Y, EW_G, EW_Y)로 구성된 상태표를 완성하였다. 이를 통해 보다 효율적인 회로 설계가 가능하게 되었다.
2.2. State Transition Diagram
State Transition Diagram은 Moore Machine 방식으로 설계되었다. 각 상태를 2비트로 표현하였으며, 현재 상태에서 다음 상태로 이동하기 위해 필요한 입력값인 EW도로의 차량 유무(V), 7초 카운터(T7), 4초 카운터(T4), 2초 카운터(T2)를 사용하였다.
NS_G(00) 상태에서는 EW도로에 차량이 없거나 NS의 녹색 신호가 7초 동안 유지되지 않으면 현재 상태를 유지하고, V && T7이 만족되어야 다음 상태로 갈 수 있다.
NS_Y(01) 상태에서는 NS의 황색 신호가 2초간 유지되고 T2가 만족되어야 다...
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10