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：
本發(fā)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(shù)：
隨著社會的發(fā)展，交通事故、交通堵塞、環(huán)境污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(jīng)濟方面的損失，估計高達680 億美元。我國道路交通死亡人數(shù)每年達10萬人左右，直接經(jīng)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(zhuǎn)效率， 客觀上阻礙了社會、經(jīng)濟的快速、健康發(fā)展。解決交通而引發(fā)的各種問題已經(jīng)是迫在眉睫，一種切實可行的辦法就是提高城市 路網(wǎng)的通行能力、實現(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)運而生。智能 交通系統(tǒng)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(shù)， 按照系統(tǒng)工程原理進行高度的系統(tǒng)集成和信息融合，實現(xiàn)對交通的實時控制、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?？焖俾方煌ㄐ盘柨刂葡到y(tǒng)的設(shè)計是一個系統(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系統(tǒng)的執(zhí)行終端，它的設(shè)計、運行特性以及抗干 擾的能力決定著整個系統(tǒng)的可靠運行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提出了一種設(shè)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(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種快速路智能交通控制器，包括有單片機，還設(shè) 置有485通訊模塊，用于在單片機與上位機的雙向通訊；電源及調(diào)壓模塊，用于單片機系 統(tǒng)和燈板的供電并具有電壓調(diào)節(jié)作用；狀態(tài)存儲模塊，用于存儲一些重要的數(shù)據(jù)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(qū)動模塊，用于驅(qū)動交通燈；燈板檢測模 塊，用于檢測燈板的目前狀態(tài)是否有故障。所述的485通訊模塊包括發(fā)射和接收兩個功能；單片機所發(fā)出的指令經(jīng)過光耦隔 離和MAX485發(fā)到上位機；上位機發(fā)過來的指令先后通過MAX485和光耦到達單片機；為了 提高通訊的可靠性，本發(fā)明中采用了光耦隔離和雙電源技術(shù)。所述的單片機用于命令的解釋、執(zhí)行、狀態(tài)檢測和控制等，單片機首先接收到上位 機的命令，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)則通過燈板驅(qū)動模塊實 現(xiàn)；如果指令是監(jiān)測交通燈的狀態(tài)則通過燈板檢測模塊實現(xiàn)；如果指令是調(diào)節(jié)交通燈的亮 暗程度則通過電源及調(diào)壓模塊實現(xiàn)。
所述的電與及調(diào)壓模塊采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(shè)有調(diào)壓電路可是適時調(diào)節(jié)電 壓輸出，通過改變電壓調(diào)節(jié)交通燈的亮度，既保證了交通燈的功能又能進一步節(jié)能降耗；該 電源通過改變串接電阻值即可實現(xiàn)改變電壓，在控制器中通過繼電器控制導(dǎo)通電阻實現(xiàn)改 變阻值實現(xiàn)調(diào)壓。所述的狀態(tài)存儲模塊選用采用EEPROM技術(shù)的芯片，用于存儲重要信息和參數(shù)，并 且掉電不丟失；本發(fā)明中具體利用它存儲當(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)電源時顯示狀態(tài)能與掉電前的狀態(tài)一致。所述的燈板驅(qū)動模塊為了對實現(xiàn)大電壓和大電流交通燈LED的控制采用了場效 應(yīng)管控制其亮、滅；由于單片機I/O驅(qū)動能力有限，所以利用上拉電阻首先將單片機信號放 大，然后通過達林頓管進行再次放大。所述的燈板檢測模塊用于檢測交通燈的顯示狀態(tài)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(tài)發(fā)生故障時電流也發(fā)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(xiàn)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(jīng)過一級放大和跟隨到達ADC模塊轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號。本發(fā)明的快速路智能交通控制器，是一種設(shè)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(shè)計的前提下采取多種技術(shù)提高其可靠性，使其能在高溫高 壓和強電磁干擾情況下正常工作。該技術(shù)的實際應(yīng)用必將為緩解交通擁擠做出很大的貢 獻。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)框圖2是485通訊模塊原理圖3是燈板驅(qū)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(tài)存儲模塊
2 單片機5 燈板驅(qū)動模塊
3:電源及調(diào)壓模塊6 燈板檢測模塊
具體實施例方式本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)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(tǒng)為進一步提高快速路通行能力提供了設(shè)備基礎(chǔ)。下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)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(fā)明的快速路智能交通控制器，包括有單片機2，還設(shè)置有485通 訊模塊1，用于在單片機與上位機的雙向通訊；電源及調(diào)壓模塊3，用于單片機系統(tǒng)或燈板 的供電并具有電壓調(diào)節(jié)作用；狀態(tài)存儲模塊4，用于存儲一些重要的數(shù)據(jù)使其掉電不會丟 失，保證了交通燈的記憶功能；燈板驅(qū)動模塊5，用于驅(qū)動交通燈；燈板檢測模塊6，用于檢測燈板的目前狀態(tài)和是否有故障。如圖1所示，所述的狀態(tài)存儲模塊4選用采用EEPROM技術(shù)的芯片TO，用于存儲重 要信息和參數(shù)，并且掉電不丟失；本發(fā)明中具體利用它存儲當(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)射和接收兩個功能；單片機2所發(fā)出的 指令經(jīng)過光耦U22由芯片U5發(fā)到上位機；上位機發(fā)過來的指令先后通過芯片U5和光耦23 到達單片機2 ；為了提高通訊的可靠性，本發(fā)明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)動模塊5為了對實現(xiàn)對大電壓和大電流交通燈LED的 控制采用了場效應(yīng)管控制其亮、滅；由于單片機I/O驅(qū)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，然后通過達林頓管U9進行二次放大；如圖4所示，所述的燈板檢測模塊6用于檢測交通燈的顯示狀態(tài)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(tài)發(fā)生故障時電流也會發(fā)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(xiàn) 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(jīng)過放大器U12 —級放大和電壓跟隨到達ADC模塊U8轉(zhuǎn) 化成數(shù)字信號?？刂破鞴ぷ鬟^程中，單片機2實時監(jiān)測交通燈的圖形顯示的狀態(tài)，當(dāng)交通燈有故 障時其電流發(fā)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(jiān) 測是否有上位機指令，并采用了中斷技術(shù)提高監(jiān)測的準(zhǔn)確度和靈敏性。當(dāng)上位機有指令時 (包括改變現(xiàn)實狀態(tài)、查詢燈狀態(tài)、改變顯示亮度)會做出相應(yīng)的指令到燈板驅(qū)動模塊5控 制交通燈；當(dāng)指令改變交通燈狀態(tài)時，狀態(tài)存儲模塊4會將新的狀態(tài)信息存儲起來。綜上所述，本發(fā)明所述快速路智能交通控制器的優(yōu)點是(1)采用了 485通訊，結(jié)構(gòu)簡單、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。以上示意性的對本發(fā)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(fā)明的實施方式之一。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離 本發(fā)明創(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)計出與該技術(shù)方案相似的技術(shù)方案與實施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種快速路智能交通控制器，包括有單片機(2)，其特征在于，還設(shè)置有485通訊模 塊(1)，用于實現(xiàn)單片機與上位機的雙向通訊；電源及調(diào)壓模塊(3)用于單片機系統(tǒng)或燈板 的供電并具有電壓調(diào)節(jié)作用；狀態(tài)存儲模塊(4)用于存儲一些重要的數(shù)據(jù)使其掉電不會丟 失，保證了交通燈的記憶功能；燈板驅(qū)動模塊(5)用于驅(qū)動交通燈；燈板檢測模塊(6)用于 檢測燈板的目前狀態(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)射和接收兩個功能；單片機(2)所發(fā)出的指令經(jīng)過第一光耦(U22)由芯片(U5) 發(fā)到上位機；上位機發(fā)過來的指令先后通過芯片(U5)和第二光耦(23)到達單片機(2)。
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(2)用于 命令的解釋、執(zhí)行、狀態(tài)檢測和控制，單片機(2)首先接收到上位機的命令，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)則通過燈板驅(qū)動模塊(5)實現(xiàn)；如果指令是監(jiān)測 交通燈的狀態(tài)則通過燈板檢測模塊(6)實現(xiàn)；如果指令是調(diào)節(jié)交通燈的亮暗程度則通過電 源及調(diào)壓模塊(3)實現(xiàn)。
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)動模塊 (5)利用上拉電阻(RP1)首先將單片機(2)輸出信號放大，然后再通過達林頓管(U9)進行 二次放大來驅(qū)動場效應(yīng)管，最后由場效應(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，所述的燈板檢測模 塊(6)用于檢測交通燈的顯示狀態(tài)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(tài)；小電阻(R_SB) 上的電壓信號經(jīng)過放大器(U12) —級放大和電壓跟隨到達ADC模塊(U8)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號。
全文摘要
本發(fā)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(diào)壓模塊、狀態(tài)存儲模塊、燈板驅(qū)動模塊、燈板檢測模塊六個部分。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(tài)，并將交通燈的狀態(tài)或故障信息通過通訊模塊發(fā)送至上位機；電源及調(diào)壓模塊供單片機系統(tǒng)和交通燈所需的電能，并能通過單片機控制其電壓大?。粻顟B(tài)存儲模塊能將交通燈的狀態(tài)存儲起來，使交通燈控制器具有記憶功能；燈板驅(qū)動模塊實現(xiàn)單片機對交通燈的開關(guān)控制；燈板檢測模塊能將交通燈的顯示狀態(tài)或故障情況檢測出來。該技術(shù)可廣泛應(yīng)用在快速路的交通信號導(dǎo)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(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者劉雪莉, 李群, 李陽, 肖朝霞, 高圣偉 申請人:天津工業(yè)大學(xué)