專利名稱：動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于交通安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種對行進(jìn)車輛及時(shí)準(zhǔn)確做出識別，適
用于高速公路危險(xiǎn)地段和霧區(qū)智能電子誘導(dǎo)系統(tǒng)的動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器，旨在保障危險(xiǎn)地段車 輛安全和霧區(qū)不封道的情況下車輛安全行駛。
背景技術(shù)：
在國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的大背景下，近十年來我國高速公路建設(shè)進(jìn)入了高速發(fā)展的 新時(shí)期，到2020年高速公路總里程將超過8萬公里。目前我國高速公路許多分布在東南 沿海發(fā)達(dá)地區(qū)，受到整體地勢西高東低的影響，霧害相對嚴(yán)重。隨著高速公路里程數(shù)的增 加，陡坡急彎、臨崖黑水、惡劣氣象條件地段造成的交通事故也日益增多，已占到事故總數(shù) 的35%以上，給國家和人民生命財(cái)產(chǎn)造成了重大的損失，也引起了高速公路建設(shè)管理部門 和社會的普遍關(guān)注。 霧對高速公路行車的影響是多方面的，首先使行車能見度下降，駕駛員看不清前 方和周圍的情況，致使駕駛員對車距、車速判斷失誤，對交通標(biāo)志、道路設(shè)施等識別產(chǎn)生困 難；其次給駕駛員心理造成緊張感，據(jù)有關(guān)研究，有70%駕駛員在進(jìn)入霧區(qū)時(shí)心理過度緊 張，有85%駕駛員在霧天開車易感疲勞，有87. 5%駕駛員駕駛姿勢會發(fā)生變化；再次，由于 霧水與積灰、塵土等混合，導(dǎo)致輪胎與路面的附著系統(tǒng)減小，導(dǎo)致制動距離延長，易發(fā)生行 駛打滑、制動跑偏等情況。 高速公路霧區(qū)交通安全已成為一個世界性的課題，我國近年來也逐步開展了霧的 結(jié)構(gòu)與預(yù)測預(yù)報(bào)方法、霧的觀測方法、霧區(qū)交通安全與監(jiān)控系統(tǒng)、霧天道路交通管理等方面 的研究，但尚未形成完整、系統(tǒng)的理論和方法。交警部門對霧天高速公路的交通管制措施仍 然比較單一，基本上都采取封閉主線通行的對策。雖然防止了交通事故的發(fā)生，卻是以犧牲 高速公路的通行能力為代價(jià)。 因此，需要尋找一種檢測方法，使車輛進(jìn)入霧區(qū)、陡坡急彎、臨崖黑水、惡劣氣象條 件公路時(shí)，可跟蹤探測，對運(yùn)動車輛做出迅速反應(yīng)，防止追尾引發(fā)交通事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述問題，之目的在于本發(fā)明的目的在于提供一種布設(shè)在高速公路濃
霧易發(fā)路段，以及陡坡急彎、臨崖黑水、惡劣氣象條件地區(qū)的動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器，以有效地交
通誘導(dǎo)和警示、速度限制，保障行車安全，克服危險(xiǎn)地事故率的發(fā)生，以及霧區(qū)對高速公路
交通的影響，減少封閉道路時(shí)間和次數(shù)。 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) —種動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器，其特征在于它包括移動車輛傳感裝置，所述傳感裝置包括 探測移動車輛的微波傳感器和熱釋紅外傳感器電路，用以接受車輛入侵信號；
誘導(dǎo)燈組以及誘導(dǎo)燈驅(qū)動，誘導(dǎo)燈組排列布置在高速公路或封閉式汽車專用道的 中間或兩側(cè)設(shè)施上，或者同時(shí)布置在中間及其兩側(cè)設(shè)施上；
微處理器，用以接受微波探測器和熱釋紅外傳感器的輸入信號，對信號進(jìn)行濾波、 運(yùn)算、分析，自動完成CRC校驗(yàn)，并發(fā)出命令信號給誘導(dǎo)燈驅(qū)動； CAN通訊模塊，由CAN控制器和外圍電路組成，用以提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ溃ㄟ^數(shù)
據(jù)總線與微處理器相連，通過對數(shù)據(jù)區(qū)的讀寫操作CAN總線通訊； 電源模塊，用以為動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器和誘導(dǎo)燈組提供平穩(wěn)的直流電源； 傳感裝置的輸出以及電腦模塊的輸出接微處理器，微處理器與誘導(dǎo)燈驅(qū)動相連接。 進(jìn)一步，所述誘導(dǎo)燈組為雙色誘導(dǎo)燈。 進(jìn)一步，所述微波傳感器發(fā)射頻率為10. 525GHz ;發(fā)射距離為10 14米，所述熱 釋紅外傳感器由兩個極性相反、特性一致的探測元串接而成。其目的是消除因環(huán)境和自身 變化引起的干擾。 本發(fā)明之目的還提供一種由上述若干動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器組成的基于CAN總線的探 測系統(tǒng)，所述動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器并聯(lián)，通過CAN控制電路協(xié)議的總線通訊，即以符合控制器局 域網(wǎng)絡(luò)(CAN)通訊協(xié)議的方式，在多重節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行數(shù)據(jù)的通訊，CAN控制電路總線長度達(dá)到 10Km、波特率5Kbps。 為區(qū)別各套動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器的地址，通過撥碼開關(guān)來設(shè)定動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器的唯一 地址碼。 本發(fā)明所述移動車輛動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器，在微波傳感器和套熱釋紅外傳感器電路 基礎(chǔ)上，利用多普勒原理在物體移動時(shí)探頭發(fā)射的反射波，當(dāng)反射電荷積累到一定量的信 號輸送給微處理器，微處理器接受輸入信號，對信號進(jìn)行濾波、運(yùn)算、分析，自動完成CRC校 驗(yàn)，并發(fā)出命令信號驅(qū)動誘導(dǎo)燈驅(qū)動電路。微處理器芯片根據(jù)事先編寫的控制程序命令驅(qū) 動模塊對誘導(dǎo)燈組進(jìn)行轉(zhuǎn)換控制。所述微處理器采用嵌入式微處理器和可編程器件用以完 成采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，運(yùn)算和相應(yīng)以及與控制系統(tǒng)中其它微處理器之間的通訊，可編程 邏輯器件實(shí)現(xiàn)硬件的軟件化，增前嵌入式微處理器訪問外設(shè)的能力，它可通過片內(nèi)可編程 數(shù)據(jù)交換邏輯模塊發(fā)送輸入端口信息到嵌入式微處理器，接收微處理器發(fā)出的控制信息， 經(jīng)過可編程譯碼邏輯模塊輸出到外圍接口。 將單個動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器設(shè)備都置CAN通信協(xié)議，各動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器通過并聯(lián)，由 CAN通信總線的鏈接形成一個既相對獨(dú)立，又相互協(xié)作的智能控制系統(tǒng)，動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器接 受上位機(jī)發(fā)出設(shè)定安全距離命令，形成車輛在霧區(qū)行駛需要保持的行車距離。動態(tài)節(jié)點(diǎn)探 測器附屬的雙色誘導(dǎo)燈，通電以后是黃色誘導(dǎo)燈，表示前方規(guī)定的行車距離內(nèi)沒有車輛通 行， 一旦有車輛通過，動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器就立即控制黃色誘導(dǎo)燈轉(zhuǎn)換為紅色誘導(dǎo)燈，紅色誘導(dǎo) 燈所勾勒出的標(biāo)線表示為，前方N米處有車在行駛不可逾越。 每套動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器均設(shè)定有唯一地址碼便于識別，唯一地址碼按照動態(tài)節(jié)點(diǎn)探 測器安裝的前后順序嚴(yán)格設(shè)定，可以保證各套探測器接受自己的通信指令。設(shè)備內(nèi)部CAN 通信協(xié)議軟件能把相鄰動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器有機(jī)的聯(lián)系在一起，在車輛通過規(guī)定的安全行車距 離后，發(fā)出轉(zhuǎn)換命令，讓事先設(shè)定的安全行車距離，及前端的動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器所附屬的紅色 誘導(dǎo)燈轉(zhuǎn)換為黃燈誘導(dǎo)燈。 所述Can-Bus總線技術(shù)是"控制器局域網(wǎng)總線技術(shù)(Controller AreaNetwork-BUS)"的簡稱，它具有極強(qiáng)的抗干擾和糾錯能力，最早被用于飛機(jī)、坦克等武器電子系統(tǒng)的通訊聯(lián)絡(luò)上。具有極強(qiáng)的抗干擾和糾錯能力，最早被用于飛機(jī)、坦克等武器電 子系統(tǒng)的通訊聯(lián)絡(luò)上。 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，其技術(shù)效果體現(xiàn)在 1、對上述危險(xiǎn)地段的發(fā)霧時(shí)間、交通流量、事件情況等原始數(shù)據(jù)的記錄分析，可用 于對危險(xiǎn)地和霧區(qū)車輛安全行駛的提供有效的策略。 2、在危險(xiǎn)地段和局部地區(qū)發(fā)生霧時(shí)達(dá)到交通誘導(dǎo)和警示、速度限制等措施，形成 的色光警示帶，減少或杜絕惡性追尾事故的發(fā)生，保障霧區(qū)的行車安全，有效克服危險(xiǎn)地事 故率的發(fā)生，大大提高霧區(qū)高速公路上的安全性和通行能力。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。 圖1為本發(fā)明動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器的結(jié)構(gòu)框圖。 圖2為本發(fā)明基于CAN總線的N個移動車輛動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器的構(gòu)成圖。 圖3為本發(fā)明移動車輛動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器的電源輸入部分原理圖。 圖4為電源輸出及采樣控制部分原理圖。 圖5為微波傳感器電路原理圖。 圖6為熱釋紅外傳感器電路原理圖。 圖7為CAN總線防雷電路圖。 圖8為CAN隔離收發(fā)電路。
具體實(shí)施例方式
下面對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例1 為保障車輛在霧區(qū)、陡坡急彎、臨崖黑水、惡劣氣象條件下的安全行駛，將動態(tài)節(jié) 點(diǎn)探測器安裝在公路一側(cè)的護(hù)欄立柱和橋梁橫欄上，沿路每隔一段距離依次排列安裝動態(tài) 節(jié)點(diǎn)探測器。 如圖1-8所示的動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器可以安裝在危險(xiǎn)地段和霧區(qū)的公路一側(cè)的護(hù)欄
立柱和橋梁橫欄上，每隔一段距離依次排列安裝一套，節(jié)點(diǎn)探測器可以探測進(jìn)入霧區(qū)的車
輛，節(jié)點(diǎn)探測器是采用微波傳感器和熱釋紅外傳感器，利用多普勒原理在偵測移動車輛體
的反射波，輸出1Hz到10Hz左右的信號，物體靜止或無車輛經(jīng)過時(shí)則無信號輸出。 車輛進(jìn)入危險(xiǎn)地段和霧區(qū)范圍時(shí)即被安裝在路邊的動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器跟蹤探測，對
運(yùn)動車輛做出迅速反映，每套動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器控制附屬的雙色誘導(dǎo)燈，雙色誘導(dǎo)燈每隔一
定距離安裝一套；雙色誘導(dǎo)燈分為紅色警告標(biāo)志、黃色誘導(dǎo)標(biāo)志，車輛進(jìn)入危險(xiǎn)地段和霧區(qū)
時(shí)，雙色誘導(dǎo)燈通過下述的方案，達(dá)到警示司機(jī)控制車距和車速。 1、動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器電源開啟，道路兩側(cè)的誘導(dǎo)燈均為黃色； 2、當(dāng)車輛進(jìn)入危險(xiǎn)地段和霧區(qū)后，動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器檢測到有車輛通過時(shí)，動態(tài)節(jié) 點(diǎn)探測器所附設(shè)的誘導(dǎo)標(biāo)即顯示為紅色，以提示后方的車輛在前方規(guī)定的行車距離內(nèi)有車 輛通行，謹(jǐn)防超越，后進(jìn)入的車輛需要始終保持一定的行車距離，達(dá)到控制車距的效果。
3、當(dāng)車輛通過同前方預(yù)先設(shè)定的兩車安全距離的動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器后，該動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器向設(shè)定的車輛初始入處的動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器發(fā)出轉(zhuǎn)換命令，初始處的雙色誘導(dǎo)燈由紅 色轉(zhuǎn)換為黃色，只要車輛控制速度不超越紅色誘導(dǎo)燈，車輛就不會發(fā)生追尾事故，保障車輛 在危險(xiǎn)地段和霧區(qū)的安全行駛。 本發(fā)明節(jié)點(diǎn)探測器，包括它包括移動車輛傳感裝置、誘導(dǎo)紅、黃燈以及誘導(dǎo)燈驅(qū) 動、微處理器、CAN通訊模塊和電源模塊。 移動車輛傳感裝置，所述傳感裝置包括探測移動車輛的微波傳感器和熱釋紅外傳 感器電路，用以接受車輛入侵信號； 誘導(dǎo)燈組以及誘導(dǎo)燈驅(qū)動，誘導(dǎo)燈組排列布置在高速公路或封閉式汽車專用道的 中間或兩側(cè)設(shè)施上，或者同時(shí)布置在中間及其兩側(cè)設(shè)施上； 微處理器，用以接受微波探測器和熱釋紅外傳感器的輸入信號，對信號進(jìn)行濾波、 運(yùn)算、分析，自動完成CRC校驗(yàn)，并發(fā)出命令信號給誘導(dǎo)燈驅(qū)動； CAN通訊模塊，由CAN控制器和外圍電路組成，用以提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?，通過數(shù)
據(jù)總線與微處理器相連，通過對數(shù)據(jù)區(qū)的讀寫操作CAN總線通訊； 電源模塊，用以為動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器和誘導(dǎo)燈組提供平穩(wěn)的直流電源； 傳感裝置的輸出以及電腦模塊的輸出接微處理器，微處理器與誘導(dǎo)燈驅(qū)動相連接。 若干個動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器之間用CAN控制電路協(xié)議的總線傳輸，協(xié)議最多可以和
120個動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器進(jìn)行通信。CAN控制電路總線長度達(dá)到10Km、波特率5Kbps。 為區(qū)別各套動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器，通過撥碼開關(guān)來設(shè)定動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器的地址碼，特
征還包括電源模塊為動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器和雙色誘導(dǎo)燈提供平穩(wěn)的直流電源。本發(fā)明實(shí)施例采用MC420S微波傳感器，發(fā)射頻率為10. 525GHz。如果有車輛在運(yùn)
動，那么反射回來的微波頻率就會產(chǎn)生改變，發(fā)送信號和接收信號混頻濾波后取出差頻率。
差頻率送入LM358運(yùn)算放大器進(jìn)行二次放大，再由施密特觸發(fā)器整形后直接送入ARM處理
器。微波傳感器能夠準(zhǔn)確測量到運(yùn)動車輛。 只要物體的溫度大于絕對零度就會發(fā)射出紅外信號，車輛發(fā)動機(jī)發(fā)出的溫度都較 高，熱釋紅外傳感器在車輛進(jìn)入后就能探測到紅外線在變化，變化的溫差越大輸出的頻率 越高信號越強(qiáng)，輸出的信號加以放大整形后輸入到處理器進(jìn)行處理，達(dá)到了檢測車輛的效 果。 本發(fā)明采用的LPC2119內(nèi)部自帶兩個CAN控制器，總線長度達(dá)到10Km及5Kbps的 波特率。CAN收發(fā)器選擇了CTM1050隔離型CAN總線收發(fā)器。通信距離過遠(yuǎn)可以在總線上 添加中繼器延長通訊距離。 CAN總線是一種串行多主站控制器局域網(wǎng)總線，是一種有效支持分布式控制或?qū)?時(shí)控制的串性通訊網(wǎng)絡(luò)。CAN總線的通信介質(zhì)可以是雙絞線，同軸電纜或光導(dǎo)纖維，通信速 率可達(dá)1Mbps/40m，通信距離可達(dá)10km/40Kbps。其通信速率高，可靠性好以及價(jià)格低廉，可 以一對多及廣播集中方式傳送和接受數(shù)據(jù)。非常適合交通運(yùn)載工具電氣系統(tǒng)中。
( — )傳感器 所述移動車輛傳感裝置包括探測移動車輛的微波傳感器和熱釋紅外傳感器電路， 用以接受車輛入侵信號和電源模塊。由微波探測器和熱釋紅外傳感器探測移動車輛入侵信 號，把入侵信號輸出給微處理器芯片。首先處理器內(nèi)部初始化了一個延時(shí)時(shí)間為l秒的定時(shí)器，停止計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)值清零，在車輛駛?cè)牒筇綔y器接受到反射信號促使引腳上電平狀態(tài)發(fā) 生改變，處理器立即響應(yīng)，狀態(tài)改變時(shí)定時(shí)器清零并重新啟動。只要脈沖信號頻率維持在 1Hz以上，定時(shí)器不會產(chǎn)生中斷溢出，車輛存在狀態(tài)保持為"真"。 車輛離開后傳感器無發(fā)射信號輸入，處理器在l秒以后，定時(shí)器發(fā)生中斷，中斷后 程序?qū)⒍〞r(shí)器停止計(jì)數(shù)并清零。車輛存在狀態(tài)被設(shè)置為"假"。 本發(fā)明實(shí)施例所采用的微波傳感器發(fā)射頻率為10. 525GHz ;發(fā)射距離可以達(dá)到14 米；電路所采用的熱釋紅外傳感器將兩個極性相反、特性一致的探測元串接在一起，目的是 消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。 圖5為微波傳感器電路原理圖，采用JJWB10S微波傳感器，發(fā)射頻率為10. 525GHz。 如果有車輛在運(yùn)動，那么反射回來的微波頻率就會產(chǎn)生改變，發(fā)送信號和接收信號混頻濾
波后取出差頻率。差頻率送入LM358運(yùn)算放大器進(jìn)行二次放大，再由施密特觸發(fā)器整形后 直接送入ARM處理器。微波傳感器至少能夠測量到16米以內(nèi)的車輛運(yùn)動。
圖6為熱釋紅外傳感器電路原理圖。本實(shí)施例使用JJHW-10S雙元熱釋紅外傳感 器將兩個極性相反、特性一致的探測元串接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的 干擾。它利用兩個極性相反、大小相等的干擾信號在內(nèi)部相互抵消的原理來使傳感器得到 補(bǔ)償。對于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡 將其聚焦后加至兩個探測元上，從而使傳感器輸出電壓信號。使用時(shí)D端接電源正極，G端 接電源負(fù)極，S端為信號輸出。 只要物體的溫度大于絕對零度就會發(fā)射出紅外信號，當(dāng)車輛移動的時(shí)候熱釋紅外 傳感器就能探測到紅外線在變化，變化的越快輸出的頻率越高。根據(jù)這個原理選擇了熱釋 紅外傳感器是比較合適的，對傳感器輸出的信號加以放大整形后輸入到ARM處理器進(jìn)行處 理，同樣達(dá)到了檢測車輛的效果。檢測距離能夠達(dá)到12米以內(nèi)。 通過熱釋紅外探頭輸出的電信號通過BISS0001內(nèi)部的運(yùn)放的一次前置放大和二 級放大，再經(jīng)由內(nèi)部電壓比較器處理，檢出有效觸發(fā)信號去啟動延遲時(shí)間定時(shí)器。輸出延遲 時(shí)間調(diào)節(jié)T " 49152R14C15。
( 二 )誘導(dǎo)燈 誘導(dǎo)燈組排列布置在高速公路或封閉式汽車專用道的中間或兩側(cè)設(shè)施上，或者同 時(shí)布置在中間及其兩側(cè)設(shè)施上；誘導(dǎo)燈驅(qū)動向雙色誘導(dǎo)燈發(fā)出轉(zhuǎn)換命令信號，改變雙色誘 導(dǎo)燈的顏色變化。初始狀態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器所驅(qū)動的誘導(dǎo)標(biāo)志是黃色的燈，當(dāng)傳感器接收到有 車輛駛?cè)氲姆瓷?Hz-10Hz的脈沖信號，對信號進(jìn)行整形后流入ARM7微處理器判斷和處理。 微處理器八信號進(jìn)行處理，確判定是正常信號后通過CAN總線廣播有車輛進(jìn)入的報(bào)文，這 報(bào)文在總線上所有節(jié)點(diǎn)探測器都可以收到，過濾后只有經(jīng)過預(yù)先設(shè)定的編碼，相鄰的節(jié)點(diǎn) 探測器才能正常接收。這樣節(jié)點(diǎn)探測器驅(qū)動熄滅黃色誘導(dǎo)燈，驅(qū)動紅燈誘導(dǎo)燈點(diǎn)亮，表示有 車輛在這些探測器范圍內(nèi)通過。車輛離開節(jié)點(diǎn)探測器，傳感器無脈沖信號輸出，處理器得知 車輛離開，立即通過CAN總線廣播車輛離開的報(bào)文。廣播完畢后，紅色誘導(dǎo)燈根據(jù)事先設(shè)定 的車輛駛離N盞節(jié)點(diǎn)探測器數(shù)量，依次熄滅轉(zhuǎn)換為黃色誘導(dǎo)燈。 如果行駛車輛超越事先設(shè)定的節(jié)點(diǎn)探測，繼續(xù)超車前行，在該車輛駛過的后面，紅 色點(diǎn)亮的盞數(shù)還是按照預(yù)先設(shè)定的值控制。 誘導(dǎo)燈故障檢測固定為五分鐘檢測一次，每個節(jié)點(diǎn)探測器獨(dú)立檢測本驅(qū)動控制的
7誘導(dǎo)燈，節(jié)點(diǎn)探測器檢測到故障誘導(dǎo)燈后打包把信息通過CAN廣播發(fā)送給主控制器，再由
主控制器傳達(dá)給上位機(jī)。
(1)誘導(dǎo)燈電源檢測 ARM7(LPC2119)內(nèi)部自帶多路ADC轉(zhuǎn)換器，直接對燈的電源電壓進(jìn)行檢測， 一旦檢 測數(shù)值小于10V或大于20V認(rèn)其為故障。檢測過程耗時(shí)不超過1毫秒。
(2)誘導(dǎo)燈自身檢測 誘導(dǎo)燈連接到驅(qū)動電路檢測支路電流，無電流或者電流只有正常一半左右為故障。 因紅色和黃色誘導(dǎo)燈都是LED元器件，所以工作電流較小，單個紅燈電流約 lOOmA，單個黃燈約50mA，所以驅(qū)動電路在設(shè)計(jì)上只要能吸收200mA的電流就能達(dá)到指標(biāo)。 UNL2803是一款專門驅(qū)動繼電器的芯片，工作電流可以達(dá)到500mA。 LPC2119的控制管腳先通過LM393組成的電平轉(zhuǎn)換電路再驅(qū)動UNL2803工作。 LM393是雙電壓比較器，它有兩個輸入端和兩個輸出端，一個基準(zhǔn)電壓端。輸入端電壓低于 基準(zhǔn)電壓時(shí)輸出端為高電平，反之輸出端電平翻轉(zhuǎn)。控制腳輸出高電平UNL2803導(dǎo)通，就可 以點(diǎn)亮LED燈。同時(shí)為了檢測故障，黃燈紅燈的輸入電平信號經(jīng)過光電耦合器輸出采樣信 號，LPC2119開通3路A/D轉(zhuǎn)換器分別對LED的電源、黃燈電流、紅燈電流采樣，通過計(jì)算分 析可以測得燈損壞或者燈開路短路的故障狀態(tài)。(三)微處理器用以接受微波探測器和熱釋紅外傳感器的輸入信號，對信號進(jìn)行 濾波、運(yùn)算、分析，自動完成CRC校驗(yàn)，并發(fā)出命令信號給誘導(dǎo)燈驅(qū)動；(四)、CAN通訊模塊由CAN控制器和外圍電路組成，用以提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ溃?過數(shù)據(jù)總線與微處理器相連，通過對數(shù)據(jù)區(qū)的讀寫操作CAN總線通訊；Can-Bus總線技術(shù)是 "控制器局域網(wǎng)總線技術(shù)(Controller Area Network-BUS)"的簡稱，它具有極強(qiáng)的抗干擾 和糾錯能力，最早被用于飛機(jī)、坦克等武器電子系統(tǒng)的通訊聯(lián)絡(luò)上。LPC2119內(nèi)部自帶兩個 CAN控制器，CAN控制器硬件自動完成CRC校驗(yàn)，總線長度達(dá)到lOKm能達(dá)到5Kbps的波特 率。CAN收發(fā)器選擇了CTM1050隔離型CAN總線收發(fā)器。通信距離過遠(yuǎn)可以在總線上添加 中繼器延長通訊距離。 CAN控制電路的電源由電源模塊輸出的+5V直流電，經(jīng)過SPX1117M3_3. 3和
SPX1117M3-1. 8兩個三端穩(wěn)壓器，穩(wěn)壓輸出供給LPC2119的3. 3V和1. 8V直流。 為加強(qiáng)CAN總線防雷保護(hù)效果，本發(fā)明還可以增加CAN防雷保護(hù)電路。電路采用
陶瓷氣體放電管PI和自恢復(fù)保險(xiǎn)絲Fl與F2。 CAN總線防雷電路如圖7所示 LPC2119芯片為節(jié)點(diǎn)探測器控制器核心，它基于一個支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的16
ARM7TDMI-S CPU,并帶有128字節(jié)(kB)嵌入的高速Flash存儲器。多達(dá)46個通用I/O 口
(可承受5V電壓)，9個邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷引腳。采用雙電源，CPU操作電壓范圍
1. 65 1. 95 V(l. 8 V±0. 15 V) ;I/0操作電壓范圍3. 0 3. 6 V(3. 3 V±10% )，可承受
5V電壓。 LPC2119芯片分別包含2個CAN控制器?？刂破骶钟蚓W(wǎng)絡(luò)(CAN)是一個串行通信 協(xié)議，它能有效支持高安全等級的分布實(shí)時(shí)控制。CAN的應(yīng)用范圍很廣，從高速的網(wǎng)絡(luò)到低 價(jià)位的多路接線都可以使用CAN。 CAN控制器特性如下
1)單個總線上的數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)IMb/s
2)32位寄存器和RAM訪問 3)兼容CAN 2. 0B， ISO 11898-1規(guī)范 4)全局驗(yàn)收濾波器可以識別所有的11位和29位Rx標(biāo)識符 5)驗(yàn)收濾波器為選擇的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識符提供了 FullCAN-style自動接收。 CTM1050是一款帶隔離的高速CAN收發(fā)器芯片，該芯片內(nèi)部集成了所有必需的CAN
隔離及CAN收、發(fā)器件。芯片的主要功能是將CAN控制器的邏輯電平轉(zhuǎn)換為CAN總線的差
分電平并且具有DC 2500V的隔離功能及ESD保護(hù)作用。芯片可以連接任何一款CAN協(xié)議
控制器，實(shí)現(xiàn)CAN節(jié)點(diǎn)的收發(fā)與隔離功能。CAN隔離收發(fā)電路圖8所示。(五)電源模塊 電源模塊用以為動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器和誘導(dǎo)燈組提供平穩(wěn)的直流電源；
由于在霧區(qū)智能誘導(dǎo)系統(tǒng)在使用中，有幾百個節(jié)點(diǎn)探測器，每條線路長達(dá)數(shù)公里， 使用直流低電源就會造成電源壓降過大，各節(jié)點(diǎn)探測器不能正常工作，設(shè)計(jì)中采取220V的 交流電源輸入，為保證了供電質(zhì)量每個節(jié)點(diǎn)探測器都設(shè)計(jì)有線性開關(guān)穩(wěn)壓電源，輸出DC5V 和DC15V電壓，一路給節(jié)點(diǎn)探測器電路供電，另一路供紅色、黃色誘導(dǎo)燈使用。
電路設(shè)計(jì)上在電源輸入端加入了保險(xiǎn)絲、壓敏電阻和防雷管(陶瓷氣體放電管)， 能有效的防雷，保護(hù)電路，220V交流電通過濾波整流和橋式整流，輸出DC300V。電源輸入部 分原理如圖3所示，DC300v經(jīng)開關(guān)變壓的初級繞組加在VIPER22A的D端，使其內(nèi)部電路得 電啟動工作。次級繞組輸出兩路方波電壓，經(jīng)整流濾波后輸出+15￥和+5￥直流電壓，兩個 LED(DL1和DL2)作為兩路輸出的指示燈。反饋繞組電壓經(jīng)D3，C4，C9整流濾波后為光電耦 合器提供電源。精密穩(wěn)壓器TL431和光電耦合器為輸出電壓采樣，控制VIPER22A輸出脈沖 的占空比，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的目的，這個電路穩(wěn)壓精度高達(dá)99 % 。
權(quán)利要求
一種動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器，其特征在于它包括移動車輛傳感裝置，所述傳感裝置包括探測移動車輛的微波傳感器和熱釋紅外傳感器電路，用以接受車輛入侵信號；誘導(dǎo)燈組以及誘導(dǎo)燈驅(qū)動，誘導(dǎo)燈組排列布置在高速公路或封閉式汽車專用道的中間或兩側(cè)設(shè)施上，或者同時(shí)布置在中間及其兩側(cè)設(shè)施上；微處理器，用以接受微波探測器和熱釋紅外傳感器的輸入信號，對信號進(jìn)行濾波、運(yùn)算、分析，自動完成CRC校驗(yàn)，并發(fā)出命令信號給誘導(dǎo)燈驅(qū)動；CAN通訊模塊，由CAN控制器和外圍電路組成，用以提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?，通過數(shù)據(jù)總線與微處理器相連，通過對數(shù)據(jù)區(qū)的讀寫操作CAN總線通訊；電源模塊，用以為動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器和誘導(dǎo)燈組提供平穩(wěn)的直流電源；傳感裝置的輸出以及電腦模塊的輸出接微處理器，微處理器與誘導(dǎo)燈驅(qū)動相連接。
2. 如權(quán)利要求1所述動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器，其特征在于所述誘導(dǎo)燈組為雙色誘導(dǎo)燈。
3. 如權(quán)利要求2所述動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器，其特征在于所述微波傳感器發(fā)射頻率為 10. 525GHz ;發(fā)射距離為10 14米，所述熱釋紅外傳感器由兩個極性相反、特性一致的探測 元串接而成。其目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。
4. 由上述若干權(quán)利要求1所述動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器組成的基于CAN總線探測系統(tǒng)，其特征 在于所述若干相同動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器并聯(lián)，通過CAN CAN控制電路協(xié)議的總線通訊，CAN控制 電路總線長度達(dá)到10Km、波特率5Kbps。
5. 如權(quán)利要求4探測系統(tǒng)，其特征在于通過撥碼開關(guān)來設(shè)定動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器的唯一地 址碼。
全文摘要
動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器，包括移動車輛傳感裝置，誘導(dǎo)燈組以及誘導(dǎo)燈驅(qū)動，微處理器，CAN通訊模塊及電源模塊，傳感裝置輸出和電腦模塊的輸出接微處理器，微處理器與誘導(dǎo)燈驅(qū)動相連接。本發(fā)明利用微波和熱釋紅外傳感器來探測移動車輛，偵測到車輛后，微處理器對信號進(jìn)行處理，并命令誘導(dǎo)燈驅(qū)動控制附屬的雙色誘導(dǎo)燈顏色轉(zhuǎn)換。各動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器之間通信是由CAN控制電路實(shí)現(xiàn)，由N套動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器組合，各套均設(shè)計(jì)有撥碼開關(guān)對各套動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器地址碼設(shè)定，電源模塊把電壓穩(wěn)定在額定范圍內(nèi)。動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器可以對進(jìn)入危險(xiǎn)地段和霧區(qū)車輛進(jìn)行安全誘導(dǎo)功能，保障了危險(xiǎn)地段的車輛安全，以及霧區(qū)不封道或少封道的情況下車輛安全行駛。
文檔編號G08G1/00GK101719313SQ200810121370
公開日2010年6月2日 申請日期2008年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月9日
發(fā)明者房根發(fā) 申請人:浙江金基電子技術(shù)有限公司