【正文】 模糊控制器通常包括模糊化接口、數(shù)據(jù)庫、規(guī)則庫、模糊推理機(jī)和解模糊接口 5 部分。 事故率 =事故車數(shù) /總車數(shù) (53) 損失程度 =?? ?ni 0 ii 事故 車 故事故 權(quán) 故 權(quán) (54) 狀態(tài)控制部分的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，如圖 54 所示。 圖 52 車輛存在 佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 30 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 圖 53 車輛方向 交通流量監(jiān)測模塊計算交通累計值，其公式如下： 累積值 =車流量 ?時間 /車道長 (51) 風(fēng)險控制模塊分為狀態(tài)控制和風(fēng)險評估兩個部分。如果用另一個 Y 軸的傳感器放置在，比如說， 6 英尺遠(yuǎn)的地方，就可以測量車輛通過 6 英尺時由發(fā)動機(jī)引起的兩個峰值信號間的時間。如果磁傳感器的敏感軸是指向右側(cè)，而車輛是由左向右行駛，那么磁場計首先“看到”的是減弱的磁場，因?yàn)楦嗟拇帕€彎向迎面開來的車輛。當(dāng)沒有車輛存在時，傳感器輸出背景的磁場，做為它的初始值。通過建立合適的閥值，可以濾掉旁邊車道的車輛或遠(yuǎn)距離車輛帶來的干擾信號。該曲線的特點(diǎn)是： 當(dāng)傳感器與車輛平行時出現(xiàn)峰值。 下面介紹交通數(shù)據(jù)預(yù)處理部分（磁場預(yù)處理）。 圖 51 FPGA 模塊連接圖 佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 無線收發(fā)控制模塊通過設(shè)置相應(yīng)的無線傳輸指令對其他設(shè)備進(jìn)行控制，對所采集的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的預(yù)處理并傳遞給其他模塊。 算法與程序設(shè)計流程圖 主控制器程序設(shè)計 主控制器程序由硬件編程語言 VHDL 語言設(shè)計，其模塊連接圖如圖 51 所 示。主控制器采用 FPGA 芯片控制無線收發(fā)模塊，使用自制指令與其他部分進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，執(zhí)行相應(yīng)控制命令及數(shù)據(jù)分析處理，其程序使用 VHDL 語言編寫。傳感器系統(tǒng)框圖見圖 420，詳細(xì)電路見附錄。 二級運(yùn)放射頻放大電路見圖 417，頻響圖見 418。濾波匹配網(wǎng)絡(luò)見圖 415， TRF7970A 電路見圖 4—16。 圖 414 I2C 上拉電阻 射頻讀卡器由 TRF7970A 及高頻運(yùn)放組成。其時序見圖 413。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線少，控制方式簡單，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點(diǎn)。 I2C（ Inter－ Integrated Circuit）總線是由 PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。 MSP430F5438A 與上文相似，去掉交通信號燈控制 IO 端口，具有兩個 SPI 接口與 IA443 TRF7970A 通信，一個 JTAG 接口，一個 I2C 接口與 HMC5843 通信。 LED / Lo ud s p ea k erPB[ 3. . 0 ]SR 41 05 6 1KPA[ 11 . . 0]I A44 3 2PC [ 4. . 0 ]M SP43 0F 54 38 APC [ 4. . 0 ]PB[ 3. . 0 ]PA[ 11 . . 0]PB[ 3. . 0 ] PC [ 4. . 0 ]PA[11..0] 圖 412 交通信號燈控制框圖 傳感器控制電路實(shí)現(xiàn) 傳感器控制電路部分由 MSP430F5438A， IA4432， TRF7970A， HMC5843，佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 25 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 THS3202 組成。引腳右起逆時針排序，見圖 410， 411。 晶體振蕩器起振電容計算見式（ 31），起振電路見圖 49。 具有 JTAG 口的芯片都有如下 JTAG 引腳定義： TCK—— 測試時鐘輸入； TDI—— 測試數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)通過 TDI 輸入 JTAG 口； TDO—— 測試數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)通過 TDO 從 JTAG 口輸出； TMS—— 測試模式選擇， TMS 用來設(shè)置 JTAG 口處于某種特定的測試模 式。 JTAG 編程方式是在線編程，傳統(tǒng)生產(chǎn)流程中先對芯片進(jìn)行預(yù)編程現(xiàn)再裝到板上因此而改變，簡化的流程為先固定器件到電路板上，再用 JTAG 編程，從而大大加快工程進(jìn)度?，F(xiàn)在多數(shù)的高級器件都支持 JTAG協(xié)議，如 DSP、 FPGA 器件等。 JTAG(Joint Test Action Group。 MSP430F5438A 部分由晶體振蕩器， JTAG 接口， SPI 接口，交通信號燈控制佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 IO 端口，電源濾波電路組成。 SW 2C 80 110 0p FC 80 210 0n FC 80 31u FVC CL8 0510 nHL8 0110 0n HL8 0310 nHL8 0212 nHC 81 13. 6p FC 81 03. 6p FC 80 912 pFL8 044. 7n HX80 130 M H ZI A 4 4 3 2U 80 1VD D _R F1TX2R XP3R XN4VR _I F5GN D _D I G11VD D _D I G12SD O13SD I14SC LK15NSEL16NIRQ17XOUT18XIN19SDN20ADC_REF6GPIO_07GPIO_18GPIO_29VR_DIG10C 80 41u FC 80 61u FC 80 51u FC 80 88. 2p FC 80 73. 9p FU 80 3F PGA1 52 634789U PG22 14U 80 2OU T 23GN D2OU T 11VC 24R F _I N5VC 16E80 1AN T EN N AC 81 233 pFE80 2AN T EN N AC 81 333 pFD1LEDD2LEDD3LEDD4LEDD5LEDD6LEDLED2[2..0]LED 1 [ 2 . . 0]LED 1 0LED 1 1LED 1 2 LED 2 2LED 2 1LED 2 0SW 1c l kt u r nX80 21M H ZC 81 522 pFC 81 622 p F 圖 48 主控制器電路圖 交通信號燈控制電路實(shí)現(xiàn) 交通信號燈控制電路部分由 MSP430F5438A， IA4432，交通燈及喇叭電路，SR410561K 數(shù)碼管顯示電路組成。 圖 47 SPI 時序 U803 為 FPGA 主控芯片與 IA4432 的接口， C101103 構(gòu)成電源濾波電路，L802L804， C810， C811 構(gòu)成匹配濾波電路 GPIO_1,GPIO_2 控制天線分集開關(guān)UPG2214， IA4432 內(nèi)置分集算法。該接口一般使用 4 條線：串行時鐘線（ SCLK）、主機(jī)輸入 /從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線 MISO、主機(jī)輸出 /從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線 MOSI 和低電平有效的從機(jī)選擇線 SS(有的 SPI 接口芯片帶有中斷信號線 INT、佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 有的 SPI 接口芯片沒有主機(jī)輸出 /從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線 MOSI)。 FPGA 模塊與無線收發(fā)模塊之間通信傳輸使用 SPI 通信協(xié)議。 圖 46 TRF7970A 系統(tǒng)各功能模塊硬件設(shè)計 主控制器電路實(shí)現(xiàn) 主控制器電路部分由 FPGA 芯片構(gòu)成的主控制電路和無線收發(fā)模塊組成。 TRF7960 非常適用于安全訪問控制、產(chǎn)品認(rèn)證以及非接觸支付系統(tǒng)等應(yīng)用。 TRF7960 與微佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 控制器之間通信可以使用 8 位并行或者串行 (SPI)的靈活的通信方式。由于組件很少，讀卡器 IC 耗電、占用的空間也很少，因此可以解決敏感度和噪聲衰減問題。 TRF7960 采用超小 32pin QFN 的高級封裝設(shè)計，支持ISO／ IEC 14443A／ B、 ISO／ IEC 1569 ISO／ IEC 180003 以及 TI 公司的非接觸支付商務(wù)與 TagIt 應(yīng)答器產(chǎn)品系列。其芯片引腳圖如圖 45 所示。這些傳感器的主要特點(diǎn)在于軸向高靈敏度和線性、固相結(jié)構(gòu)、垂直軸間低靈敏度，用于測量地球磁場的方向和磁力，從十萬分之幾高斯到 6 高斯 (gauss)。 HMC5843 的應(yīng)用范圍包括消費(fèi)者電子設(shè)備、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、個人導(dǎo)航系統(tǒng)和磁力計。 HMC5843 包括霍尼韋爾最先進(jìn)的 1043 系列磁阻傳感器，以及霍尼韋爾研制的 ASIC 包括放大型、帶驅(qū)動器、偏置消除、 12bit ADC 和一個 I2C 系列總線接口的 ASIC。其芯片引腳圖如圖 44 所示。 IA4432 具有特有的連續(xù)頻率覆蓋范圍 (240 MHz～ 960 MHz)、寬工作電壓 (+ V~+ V)、高靈敏度 (在BER0． 1％， 數(shù)據(jù)速率 kb/s 時為 118 dBm)等特點(diǎn)，還集成了一些可節(jié)省應(yīng)佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 用成本的特性，如喚醒定時器、溫度傳感器、發(fā)射和接收數(shù)據(jù) FIFO、高性能 ADC[2]，這些特性可大幅簡化系統(tǒng)設(shè)計師的工作，并允許使用低端的微控制器。為保護(hù)寶貴的 IP 投入，該系列還提供最全面的設(shè)計保護(hù)功能，包括支持易失和非易失密鑰的 256 位高級加密標(biāo)準(zhǔn) (AES)。此外，該系列集成了豐富的硬核知識產(chǎn)權(quán)模塊，例如，支持 400MHz DDR3 和 PCI Express Gen2 硬核 IP 模塊的多功能硬核存儲器控制器等，幫助工程師降低系統(tǒng)成本和功耗，縮短設(shè)計時間，同時突出產(chǎn)品優(yōu)勢。與前幾代產(chǎn)品相比，該系列總功耗降低了 40%，靜態(tài)功耗降低了 30%。 Cyclone V 系列完成了 Altera 的 28nm 定制系列產(chǎn)品的全系列發(fā)售，提供多種器件以滿足用戶的各類設(shè)計需求 —— 從最大帶寬到最低功耗。 Cyclone V 器件是目前市場上功耗最低、成本最低的 28nm FPGA。 V— FPGA Cyclone174。 MSP430F5438A 具有 256KB 閃存、 16KB RAM、 12 位 ADC、 4 個 USCI、32 位 HW 乘法器，其芯片引腳圖如圖 42 所示。這種方式只需要一臺 PC 機(jī)和一個 JTAG 調(diào)試器，而不需要仿真器和編程器。 MSP430 系列有 OPT 型、 FLASH 型和 ROM 型三種類型的器件，這些器件的開發(fā)手段不同。 另外， MSP430 系列單片機(jī)的中斷源較多，并且可以任意嵌套，使用時靈活方便。其中，看門狗可以使程序失控時迅速復(fù)位；模擬比較器進(jìn)行模擬電壓的比較，配合定時器，可設(shè)計出 A/D 轉(zhuǎn)換器； 16 位定時器（ Timer_A 和 Timer_B）具有捕獲 /比較功能，大量的捕獲 /比較寄存器，可用于事件計數(shù)、時序發(fā)生、 PWM 等；有的器件更具有可實(shí)現(xiàn)異步、同步及多址訪問串行通信接口可方便的實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信等應(yīng)用；具有較多的 I/O 端口， P0、 P P2 端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入； 10/12 位硬件 A/D 轉(zhuǎn)換器有較高的轉(zhuǎn)換速率，最高可達(dá) 200kbps ，能夠滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用；能直接驅(qū)動液晶多達(dá) 160 段；實(shí)現(xiàn)兩路的 12 位 D/A 轉(zhuǎn)換；硬件 I2C 串行總線接口實(shí)現(xiàn)存儲器串行擴(kuò)展；以及為了增加數(shù)據(jù)傳輸速度，而采用的 DMA 模塊。 MSP430 系列單片機(jī)的各系列都集成了較 豐富的片內(nèi)外設(shè)。在系統(tǒng)中共有一種活動模式（ AM）和五種低功耗模式（ LPM0~LPM4）。并且這些時鐘可以在指令的控制下，打開和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對總體功耗的控制?？梢灾皇褂靡粋€晶體振蕩器（ 32768Hz），也可以使用兩個晶體振蕩器。其次，獨(dú)特的時鐘系統(tǒng)設(shè)計。首先， MSP430 系列單片機(jī)的電源電壓采用的是 電壓。 16位的數(shù)據(jù)寬度、 40ns 的指令周期以及多功能的 32 位硬件乘法器（能實(shí)現(xiàn)乘 加運(yùn)算）相配合，能實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理的某些算法（如 FFT 等）。這些特點(diǎn)保證了可編制出高效率的源程序。靈活的時鐘源可以設(shè)置不同的工作模式以適應(yīng)不同的低功耗狀態(tài)，內(nèi)置數(shù)字控制振蕩器（ DCO）可以在中斷喚醒時快速喚 醒 CPU 達(dá)到活動模式。 圖 41 通信號燈控制器系統(tǒng)設(shè)計框圖 硬件設(shè)計部分主要芯片功能簡介 MSP430F5438A— MCU MSP430 是 TI 公司推出的超低功耗混合信號微控制器，其家族包括 F1XX、傳感器 主控 制器 交通信號燈控制器 無線通信 路況信息 無線通信 佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 F2XX、 F3XX、 F