專利名稱：快速路智能交通控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種快速路智能交通控制器。特別是涉及一種具有與上位機(jī)通訊 功能、控制靈活、可靠性高、多功能的智能交通控制器。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的發(fā)展，交通事故、交通堵塞、環(huán)境污染和能源消耗等問(wèn)題日趨嚴(yán)重。美 國(guó)全國(guó)每年因交通堵車所浪費(fèi)的汽油和時(shí)間對(duì)美國(guó)造成的經(jīng)濟(jì)方面的損失，估計(jì)高達(dá)680 億美元。我國(guó)道路交通死亡人數(shù)每年達(dá)10萬(wàn)人左右，直接經(jīng)濟(jì)損失近20億。北京目前也陷 入了“擁有最寬闊的馬路，也擁有最寬闊的‘停車場(chǎng)’的困境，嚴(yán)重影響了城市的運(yùn)轉(zhuǎn)效率， 客觀上阻礙了社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速、健康發(fā)展。解決交通而引發(fā)的各種問(wèn)題已經(jīng)是迫在眉睫，一種切實(shí)可行的辦法就是提高城市 路網(wǎng)的通行能力、實(shí)現(xiàn)道路交通的科學(xué)化管理，智能交通系統(tǒng)在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生。智能 交通系統(tǒng)就是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、通信、自動(dòng)控制、視頻圖像處理和交通管理策略等技術(shù)， 按照系統(tǒng)工程原理進(jìn)行高度的系統(tǒng)集成和信息融合，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通的實(shí)時(shí)控制、指揮管理和 信息服務(wù)，以提高交通系統(tǒng)的效率、安全性和可持續(xù)性。它是充分發(fā)揮現(xiàn)有交通基礎(chǔ)設(shè)施的 潛力，提高運(yùn)輸效率，保障交通安全，緩解交通擁擠的有力措施?？焖俾分悄芙煌刂葡到y(tǒng)旨在保證快速路主路的安全、暢通、有序、快速，提高快 速路路網(wǎng)的服務(wù)水平。快速路交通信號(hào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程，本專利所涉及快 速路智能交通控制器是智能交通控制整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行終端，它的設(shè)計(jì)、運(yùn)行特性以及抗干 擾的能力決定著整個(gè)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提出了一種設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、控制方便、可靠性高、 成本低、智能化的智能交通控制器。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種快速路智能交通控制器，包括有單片機(jī)，還 設(shè)置有485通訊模塊，用于在單片機(jī)與上位機(jī)的雙向通訊；電源及調(diào)壓模塊，用于單片機(jī) 系統(tǒng)和燈板的供電并具有電壓調(diào)節(jié)作用；狀態(tài)存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)一些重要的數(shù)據(jù)使其掉 電不會(huì)丟失，保證了交通燈控制器的記憶功能；燈板驅(qū)動(dòng)模塊，用于驅(qū)動(dòng)交通燈；燈板檢測(cè) 模塊，用于檢測(cè)燈板的目前狀態(tài)是否有故障。所述的485通訊模塊包括發(fā)射和接收兩個(gè)功能；單片機(jī)所發(fā)出的指令經(jīng)過(guò)光耦隔 離和MAX485發(fā)到上位機(jī)；上位機(jī)發(fā)過(guò)來(lái)的指令先后通過(guò)MAX485和光耦到達(dá)單片機(jī)；為了 提高通訊的可靠性，本實(shí)用新型中采用了光耦隔離和雙電源技術(shù)。所述的單片機(jī)用于命令的解釋、執(zhí)行、狀態(tài)檢測(cè)和控制等，單片機(jī)首先接收到上位 機(jī)的命令，然后將命令解釋、執(zhí)行，如果指令是改變交通燈顯示狀態(tài)則通過(guò)燈板驅(qū)動(dòng)模塊實(shí) 現(xiàn)；如果指令是監(jiān)測(cè)交通燈的狀態(tài)則通過(guò)燈板檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)；如果指令是調(diào)節(jié)交通燈的亮 暗程度則通過(guò)電源及調(diào)壓模塊實(shí)現(xiàn)。[0009]所述的電與及調(diào)壓模塊采用軍用級(jí)航空電源提高了其自身的可靠性，使其能有效 供給控制器本身所需電源，還能供給交通燈所需電源；它還設(shè)有調(diào)壓電路可是適時(shí)調(diào)節(jié)電 壓輸出，通過(guò)改變電壓調(diào)節(jié)交通燈的亮度，既保證了交通燈的功能又能進(jìn)一步節(jié)能降耗；該 電源通過(guò)改變串接電阻值即可實(shí)現(xiàn)改變電壓，在控制器中通過(guò)繼電器控制導(dǎo)通電阻實(shí)現(xiàn)改 變阻值實(shí)現(xiàn)調(diào)壓。所述的狀態(tài)存儲(chǔ)模塊選用采用EEPROM技術(shù)的芯片，用于存儲(chǔ)重要信息和參數(shù)，并 且掉電不丟失；本實(shí)用新型中具體利用它存儲(chǔ)當(dāng)前交通燈的顯示狀態(tài)，這樣在突然斷電的 情況下，控制器具有記憶功能，每次掉電后恢復(fù)電源時(shí)顯示狀態(tài)能與掉電前的狀態(tài)一致。所述的燈板驅(qū)動(dòng)模塊為了對(duì)實(shí)現(xiàn)大電壓和大電流交通燈LED的控制采用了場(chǎng)效 應(yīng)管控制其亮、滅；由于單片機(jī)I/O驅(qū)動(dòng)能力有限，所以利用上拉電阻首先將單片機(jī)信號(hào)放 大，然后通過(guò)達(dá)林頓管進(jìn)行再次放大。所述的燈板檢測(cè)模塊用于檢測(cè)交通燈的顯示狀態(tài)和是否存在故障；因?yàn)椴煌膱D 形電流不一樣，每個(gè)圖形的狀態(tài)發(fā)生故障時(shí)電流也發(fā)生變化，故檢測(cè)手段是靠每個(gè)交通燈 顯示圖形的接地端串接一個(gè)小電阻，檢測(cè)其電流大小來(lái)實(shí)現(xiàn)的；為了避免電能浪費(fèi)電阻阻 值一般很小，所以檢測(cè)出來(lái)的是一個(gè)小信號(hào)，為了提高檢測(cè)精度和提高可靠性，電阻上的電 壓信號(hào)經(jīng)過(guò)一級(jí)放大和跟隨到達(dá)ADC模塊轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)。本實(shí)用新型的快速路智能交通控制器，是一種設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、控制方便、可靠性高、成 本低、智能化的交通控制器。在簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的前提下采取多種技術(shù)提高其可靠性，使其能在高 溫高壓和強(qiáng)電磁干擾情況下正常工作。該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用必將為緩解交通擁擠做出很大的
貝獻(xiàn)。
圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖；圖2是485通訊模塊原理圖；圖3是燈板驅(qū)動(dòng)模塊原理圖；圖4是燈板檢測(cè)模塊原理圖。其中1:485通訊模塊4:狀態(tài)存儲(chǔ)模塊2 單片機(jī)5 燈板驅(qū)動(dòng)模塊3 電源及調(diào)壓模塊 6 燈板檢測(cè)模塊
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便、可靠性高、成本低、智能化的交通控制 器。該系統(tǒng)為進(jìn)一步提高快速路通行能力提供了設(shè)備基礎(chǔ)。下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí) 用新型的快速路智能交通控制器做出詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，本實(shí)用新型的快速路智能交通控制器，包括有單片機(jī)2，還設(shè)置有 485通訊模塊1，用于在單片機(jī)與上位機(jī)的雙向通訊；電源及調(diào)壓模塊3，用于單片機(jī)系統(tǒng)或 燈板的供電并具有電壓調(diào)節(jié)作用；狀態(tài)存儲(chǔ)模塊4，用于存儲(chǔ)一些重要的數(shù)據(jù)使其掉電不 會(huì)丟失，保證了交通燈的記憶功能；燈板驅(qū)動(dòng)模塊5，用于驅(qū)動(dòng)交通燈；燈板檢測(cè)模塊6，用于檢測(cè)燈板的目前狀態(tài)和是否有故障。如圖1所示，所述的狀態(tài)存儲(chǔ)模塊4選用采用EEPROM技術(shù)的芯片TO，用于存儲(chǔ)重 要信息和參數(shù)，并且掉電不丟失；本實(shí)用新型中具體利用它存儲(chǔ)當(dāng)前交通燈的顯示狀態(tài)，這 樣在突然斷電的情況下，控制器具有記憶功能，每次掉電后恢復(fù)電源時(shí)顯示狀態(tài)能與掉電 前的狀態(tài)保持一致如圖2所示，所述的485通訊模塊1包括發(fā)射和接收兩個(gè)功能；單片機(jī)2所發(fā)出的 指令經(jīng)過(guò)光耦U22由芯片U5發(fā)到上位機(jī)；上位機(jī)發(fā)過(guò)來(lái)的指令先后通過(guò)芯片U5和光耦23 到達(dá)單片機(jī)2 ；為了提高通訊的可靠性，本實(shí)用新型中采用了光耦隔離和雙電源技術(shù)。如圖3所示，所述的燈板驅(qū)動(dòng)模塊5為了對(duì)實(shí)現(xiàn)對(duì)大電壓和大電流交通燈LED的 控制采用了場(chǎng)效應(yīng)管控制其亮、滅；由于單片機(jī)I/O驅(qū)動(dòng)能力有限，所以利用上拉電阻RPl 首先將單片機(jī)2信號(hào)放大，然后通過(guò)達(dá)林頓管U9進(jìn)行二次放大；如圖4所示，所述的燈板檢測(cè)模塊6用于檢測(cè)交通燈的顯示狀態(tài)和是否存在故 障；因?yàn)椴煌娘@示圖形其電流不一樣，每個(gè)圖形的狀態(tài)發(fā)生故障時(shí)電流也會(huì)發(fā)生變化，故 檢測(cè)手段是靠每個(gè)交通燈顯示圖形的接地端串接一個(gè)小電阻R_SB，檢測(cè)其電流大小來(lái)實(shí)現(xiàn) 的；為了避免電能浪費(fèi)，電阻阻值一般很小，所以檢測(cè)出來(lái)的是一個(gè)小信號(hào)，為了提高檢測(cè) 精度和可靠性，電阻上的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器U12 —級(jí)放大和電壓跟隨到達(dá)ADC模塊U8轉(zhuǎn) 化成數(shù)字信號(hào)?？刂破鞴ぷ鬟^(guò)程中，單片機(jī)2實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)交通燈的圖形顯示的狀態(tài)，當(dāng)交通燈有故 障時(shí)其電流發(fā)生變化，這些信息通過(guò)燈板檢測(cè)模塊6到達(dá)單片機(jī)2。同時(shí)單片機(jī)2 —直監(jiān) 測(cè)是否有上位機(jī)指令，并采用了中斷技術(shù)提高監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度和靈敏性。當(dāng)上位機(jī)有指令時(shí) (包括改變現(xiàn)實(shí)狀態(tài)、查詢燈狀態(tài)、改變顯示亮度)會(huì)做出相應(yīng)的指令到燈板驅(qū)動(dòng)模塊5控 制交通燈；當(dāng)指令改變交通燈狀態(tài)時(shí)，狀態(tài)存儲(chǔ)模塊4會(huì)將新的狀態(tài)信息存儲(chǔ)起來(lái)。綜上所述，本實(shí)用新型所述快速路智能交通控制器的優(yōu)點(diǎn)是(1)采用了 485通訊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便，成本低； (2)在軟件硬件上采取了很多措施提高了控制器的抗干擾能力，在高溫高壓環(huán)境 和強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下能可靠工作；(3)控制器具有很好的智能化。以上示意性的對(duì)本實(shí)用新型及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒(méi)有局限性，附圖 中所示的也只是本實(shí)用新型的實(shí)施方式之一。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示， 在不脫離本實(shí)用新型創(chuàng)造宗旨的情況下，采用其它形式的同類部件或其它形式的各部件布 局方式，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的技術(shù)方案與實(shí)施例，均應(yīng)屬于本實(shí)用新 型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種快速路智能交通控制器，包括有單片機(jī)O)，其特征在于，還設(shè)置有485通訊模 塊(1)，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與上位機(jī)的雙向通訊；電源及調(diào)壓模塊(3)用于單片機(jī)系統(tǒng)或燈板 的供電并具有電壓調(diào)節(jié)作用；狀態(tài)存儲(chǔ)模塊(4)用于存儲(chǔ)一些重要的數(shù)據(jù)使其掉電不會(huì)丟 失；燈板驅(qū)動(dòng)模塊( 用于驅(qū)動(dòng)交通燈；燈板檢測(cè)模塊(6)用于檢測(cè)燈板的目前狀態(tài)和是否有故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速路智能交通控制器，其特征在于，所述的485通訊模塊 (1)包括發(fā)射和接收兩個(gè)功能；單片機(jī)( 所發(fā)出的指令經(jīng)過(guò)第一光耦(U22)由芯片(U5) 發(fā)到上位機(jī)；上位機(jī)發(fā)過(guò)來(lái)的指令先后通過(guò)芯片(TO)和第二光耦到達(dá)單片機(jī)O)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速路智能交通控制器，其特征在于，所述的單片機(jī)(2)接收 到上位機(jī)的命令，然后將命令解釋、執(zhí)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速路智能交通控制器，其特征在于，所述的燈板驅(qū)動(dòng)模塊 (5)利用上拉電阻(RPl)首先將單片機(jī)( 輸出信號(hào)放大，然后再通過(guò)達(dá)林頓管(U9)進(jìn)行 二次放大來(lái)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管，最后由場(chǎng)效應(yīng)管控制交通燈的亮、滅。
5.根據(jù)權(quán)利要求(1)所述的快速路智能交通控制器，其特征在于，所述的燈板檢測(cè)模 塊(6)用于檢測(cè)交通燈的顯示狀態(tài)和是否存在故障；每個(gè)交通燈顯示圖形的接地端串接一 個(gè)小電阻(R_SB)，通過(guò)檢測(cè)小電阻(R_SB)電流大小來(lái)檢測(cè)交通燈的狀態(tài)；小電阻(R_SB) 上的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器(UU) —級(jí)放大和電壓跟隨到達(dá)ADC模塊(U8)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種快速路智能交通控制器，包括有485通訊模塊、單片機(jī)、電源及調(diào)壓模塊、狀態(tài)存儲(chǔ)模塊、燈板驅(qū)動(dòng)模塊、燈板檢測(cè)模塊六個(gè)部分。該系統(tǒng)屬于智能交通控制領(lǐng)域，解決了快速路交通燈狀態(tài)檢測(cè)和集中控制的問(wèn)題。單片機(jī)通過(guò)485通訊模塊接收上位機(jī)的指令，按照指令控制交通燈的顯示狀態(tài)，并將交通燈的狀態(tài)或故障信息通過(guò)通訊模塊發(fā)送至上位機(jī)；電源及調(diào)壓模塊供單片機(jī)系統(tǒng)和交通燈所需的電能，并能通過(guò)單片機(jī)控制其電壓大?。粻顟B(tài)存儲(chǔ)模塊能將交通燈的狀態(tài)存儲(chǔ)起來(lái)，使交通燈控制器具有記憶功能；燈板驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)交通燈的開(kāi)關(guān)控制；燈板檢測(cè)模塊能將交通燈的顯示狀態(tài)或故障情況檢測(cè)出來(lái)。該技術(shù)可廣泛應(yīng)用在快速路的交通信號(hào)導(dǎo)引中。
文檔編號(hào)G08G1/07GK201867967SQ20102059246
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者劉雪莉, 李群, 李陽(yáng), 肖朝霞, 高圣偉 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)