快速路智能交通控制器的製作方法
2023-10-08 01:26:29 1
專利名稱：快速路智能交通控制器的製作方法
技術領域：
本發明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：
隨著社會的發展，交通事故、交通堵塞、環境汙染和能源消耗等問題日趨嚴重。美 國全國每年因交通堵車所浪費的汽油和時間對美國造成的經濟方面的損失，估計高達680 億美元。我國道路交通死亡人數每年達10萬人左右，直接經濟損失近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』的困境，嚴重影響了城市的運轉效率， 客觀上阻礙了社會、經濟的快速、健康發展。解決交通而引發的各種問題已經是迫在眉睫，一種切實可行的辦法就是提高城市 路網的通行能力、實現道路交通的科學化管理，智能交通系統在這種背景下應運而生。智能 交通系統就是利用先進的計算機、通信、自動控制、視頻圖像處理和交通管理策略等技術， 按照系統工程原理進行高度的系統集成和信息融合，實現對交通的實時控制、指揮管理和 信息服務，以提高交通系統的效率、安全性和可持續性。它是充分發揮現有交通基礎設施的 潛力，提高運輸效率，保障交通安全，緩解交通擁擠的有力措施。快速路智能交通控制系統旨在保證快速路主路的安全、暢通、有序、快速，提高快 速路路網的服務水平。快速路交通信號控制系統的設計是一個系統工程，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系統的執行終端，它的設計、運行特性以及抗幹 擾的能力決定著整個系統的可靠運行。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提出了一種設計簡單、控制方便、可靠性高、成本 低、智能化的智能交通控制器。本發明所採用的技術方案是一種快速路智能交通控制器，包括有單片機，還設 置有485通訊模塊，用於在單片機與上位機的雙向通訊；電源及調壓模塊，用於單片機系 統和燈板的供電並具有電壓調節作用；狀態存儲模塊，用於存儲一些重要的數據使其掉電 不會丟失，保證了交通燈控制器的記憶功能；燈板驅動模塊，用於驅動交通燈；燈板檢測模 塊，用於檢測燈板的目前狀態是否有故障。所述的485通訊模塊包括發射和接收兩個功能；單片機所發出的指令經過光耦隔 離和MAX485發到上位機；上位機發過來的指令先後通過MAX485和光耦到達單片機；為了 提高通訊的可靠性，本發明中採用了光耦隔離和雙電源技術。所述的單片機用於命令的解釋、執行、狀態檢測和控制等，單片機首先接收到上位 機的命令，然後將命令解釋、執行，如果指令是改變交通燈顯示狀態則通過燈板驅動模塊實 現；如果指令是監測交通燈的狀態則通過燈板檢測模塊實現；如果指令是調節交通燈的亮 暗程度則通過電源及調壓模塊實現。
所述的電與及調壓模塊採用軍用級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；它還設有調壓電路可是適時調節電 壓輸出，通過改變電壓調節交通燈的亮度，既保證了交通燈的功能又能進一步節能降耗；該 電源通過改變串接電阻值即可實現改變電壓，在控制器中通過繼電器控制導通電阻實現改 變阻值實現調壓。所述的狀態存儲模塊選用採用EEPROM技術的晶片，用於存儲重要信息和參數，並 且掉電不丟失；本發明中具體利用它存儲當前交通燈的顯示狀態，這樣在突然斷電的情況 下，控制器具有記憶功能，每次掉電後恢復電源時顯示狀態能與掉電前的狀態一致。所述的燈板驅動模塊為了對實現大電壓和大電流交通燈LED的控制採用了場效 應管控制其亮、滅；由於單片機I/O驅動能力有限，所以利用上拉電阻首先將單片機信號放 大，然後通過達林頓管進行再次放大。所述的燈板檢測模塊用於檢測交通燈的顯示狀態和是否存在故障；因為不同的圖 形電流不一樣，每個圖形的狀態發生故障時電流也發生變化，故檢測手段是靠每個交通燈 顯示圖形的接地端串接一個小電阻，檢測其電流大小來實現的；為了避免電能浪費電阻阻 值一般很小，所以檢測出來的是一個小信號，為了提高檢測精度和提高可靠性，電阻上的電 壓信號經過一級放大和跟隨到達ADC模塊轉化成數位訊號。本發明的快速路智能交通控制器，是一種設計簡單、控制方便、可靠性高、成本低、 智能化的交通控制器。在簡化設計的前提下採取多種技術提高其可靠性，使其能在高溫高 壓和強電磁幹擾情況下正常工作。該技術的實際應用必將為緩解交通擁擠做出很大的貢 獻。
圖1是本發明的整體結構框圖2是485通訊模塊原理圖3是燈板驅動模塊原理圖4是燈板檢測模塊原理圖。
其中
1 485通訊模塊4 狀態存儲模塊
2 單片機5 燈板驅動模塊
3:電源及調壓模塊6 燈板檢測模塊
具體實施例方式本發明提供一種結構簡單、控制方便、可靠性高、成本低、智能化的交通控制器。該 系統為進一步提高快速路通行能力提供了設備基礎。下面結合實施例和附圖對本發明的快 速路智能交通控制器做出詳細說明。如圖1所示，本發明的快速路智能交通控制器，包括有單片機2，還設置有485通 訊模塊1，用於在單片機與上位機的雙向通訊；電源及調壓模塊3，用於單片機系統或燈板 的供電並具有電壓調節作用；狀態存儲模塊4，用於存儲一些重要的數據使其掉電不會丟 失，保證了交通燈的記憶功能；燈板驅動模塊5，用於驅動交通燈；燈板檢測模塊6，用於檢測燈板的目前狀態和是否有故障。如圖1所示，所述的狀態存儲模塊4選用採用EEPROM技術的晶片TO，用於存儲重 要信息和參數，並且掉電不丟失；本發明中具體利用它存儲當前交通燈的顯示狀態，這樣在 突然斷電的情況下，控制器具有記憶功能，每次掉電後恢復電源時顯示狀態能與掉電前的 狀態保持一致如圖2所示，所述的485通訊模塊1包括發射和接收兩個功能；單片機2所發出的 指令經過光耦U22由晶片U5發到上位機；上位機發過來的指令先後通過晶片U5和光耦23 到達單片機2 ；為了提高通訊的可靠性，本發明中採用了光耦隔離和雙電源技術。如圖3所示，所述的燈板驅動模塊5為了對實現對大電壓和大電流交通燈LED的 控制採用了場效應管控制其亮、滅；由於單片機I/O驅動能力有限，所以利用上拉電阻RPl 首先將單片機2信號放大，然後通過達林頓管U9進行二次放大；如圖4所示，所述的燈板檢測模塊6用於檢測交通燈的顯示狀態和是否存在故 障；因為不同的顯示圖形其電流不一樣，每個圖形的狀態發生故障時電流也會發生變化，故 檢測手段是靠每個交通燈顯示圖形的接地端串接一個小電阻R_SB，檢測其電流大小來實現 的；為了避免電能浪費，電阻阻值一般很小，所以檢測出來的是一個小信號，為了提高檢測 精度和可靠性，電阻上的電壓信號經過放大器U12 —級放大和電壓跟隨到達ADC模塊U8轉 化成數位訊號。控制器工作過程中，單片機2實時監測交通燈的圖形顯示的狀態，當交通燈有故 障時其電流發生變化，這些信息通過燈板檢測模塊6到達單片機2。同時單片機2 —直監 測是否有上位機指令，並採用了中斷技術提高監測的準確度和靈敏性。當上位機有指令時 (包括改變現實狀態、查詢燈狀態、改變顯示亮度)會做出相應的指令到燈板驅動模塊5控 制交通燈；當指令改變交通燈狀態時，狀態存儲模塊4會將新的狀態信息存儲起來。綜上所述，本發明所述快速路智能交通控制器的優點是(1)採用了 485通訊，結構簡單、控制方便，成本低； (2)在軟體硬體上採取了很多措施提高了控制器的抗幹擾能力，在高溫高壓環境 和強電磁幹擾環境下能可靠工作；(3)控制器具有很好的智能化。以上示意性的對本發明及其實施方式進行了描述，該描述沒有局限性，附圖中所 示的也只是本發明的實施方式之一。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離 本發明創造宗旨的情況下，採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 創造性的設計出與該技術方案相似的技術方案與實施例，均應屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種快速路智能交通控制器，包括有單片機(2)，其特徵在於，還設置有485通訊模 塊(1)，用於實現單片機與上位機的雙向通訊；電源及調壓模塊(3)用於單片機系統或燈板 的供電並具有電壓調節作用；狀態存儲模塊(4)用於存儲一些重要的數據使其掉電不會丟 失，保證了交通燈的記憶功能；燈板驅動模塊(5)用於驅動交通燈；燈板檢測模塊(6)用於 檢測燈板的目前狀態和是否有故障。
2.根據權利要求1所述的快速路智能交通控制器，其特徵在於，所述的485通訊模塊 (1)包括發射和接收兩個功能；單片機(2)所發出的指令經過第一光耦(U22)由晶片(U5) 發到上位機；上位機發過來的指令先後通過晶片(U5)和第二光耦(23)到達單片機(2)。
3.根據權利要求1所述的快速路智能交通控制器，其特徵在於，所述的單片機(2)用於 命令的解釋、執行、狀態檢測和控制，單片機(2)首先接收到上位機的命令，然後將命令解 釋、執行，如果指令是改變交通燈顯示狀態則通過燈板驅動模塊(5)實現；如果指令是監測 交通燈的狀態則通過燈板檢測模塊(6)實現；如果指令是調節交通燈的亮暗程度則通過電 源及調壓模塊(3)實現。
4.根據權利要求1所述的快速路智能交通控制器，其特徵在於，所述的燈板驅動模塊 (5)利用上拉電阻(RP1)首先將單片機(2)輸出信號放大，然後再通過達林頓管(U9)進行 二次放大來驅動場效應管，最後由場效應管控制交通燈的亮、滅；
5.根據權利要求(1)所述的快速路智能交通控制器，其特徵在於，所述的燈板檢測模 塊(6)用於檢測交通燈的顯示狀態和是否存在故障；每個交通燈顯示圖形的接地端串接一 個小電阻(R_SB)，通過檢測小電阻(R_SB)電流大小來檢測交通燈的狀態；小電阻(R_SB) 上的電壓信號經過放大器(U12) —級放大和電壓跟隨到達ADC模塊(U8)轉化成數位訊號。
全文摘要
本發明公開一種快速路智能交通控制器，包括有485通訊模塊、單片機、電源及調壓模塊、狀態存儲模塊、燈板驅動模塊、燈板檢測模塊六個部分。該系統屬於智能交通控制領域，解決了快速路交通燈狀態檢測和集中控制的問題。單片機通過485通訊模塊接收上位機的指令，按照指令控制交通燈的顯示狀態，並將交通燈的狀態或故障信息通過通訊模塊發送至上位機；電源及調壓模塊供單片機系統和交通燈所需的電能，並能通過單片機控制其電壓大小；狀態存儲模塊能將交通燈的狀態存儲起來，使交通燈控制器具有記憶功能；燈板驅動模塊實現單片機對交通燈的開關控制；燈板檢測模塊能將交通燈的顯示狀態或故障情況檢測出來。該技術可廣泛應用在快速路的交通信號導引中。
文檔編號G08G1/097GK102005123SQ201010532458
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月5日 優先權日2010年11月5日
發明者劉雪莉, 李群, 李陽, 肖朝霞, 高聖偉 申請人:天津工業大學