CN103369772B - 一种信号灯及其控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种信号灯控制电路，包括依次连接的信号输入模块、控制模块及开关模块；信号输入模块包括至少一个轻触开关，轻触开关连接在控制模块与地之间，当轻触开关闭合时，信号输入模块生成模拟控制信号输出；控制模块连接在电源正极与地之间，当模拟控制信号输入时间达到预设时间时，输出高电平的数字控制信号至开关模块，未达到预设时间时，输出低电平的数字控制信号至开关模块；开关模块的输入端与控制模块相连，输出端与发光二极管相连，开关模块根据数字控制信号导通或关断，进而控制发光二极管点亮或灭掉。本发明实施例还公开了一种信号灯。采用本发明，可简单安全地实现信号灯的延时开启，确保信号指示的正确性。

Description

一种信号灯及其控制电路

技术领域

本发明涉及照明技术领域，尤其涉及一种信号灯及其控制电路。

背景技术

现有技术中，信号灯在铁路、网电、石油等行业广泛使用。其一般包括多路发光二极管，发光二极管通过降压式变换电路控制，再加上很多信号灯的外壳为塑胶材质，导致整个信号灯的抗干扰能力较弱，在电磁波较强的区域尤其是附近有对讲机的时候，发光二极管亮度会出现跳变、闪烁甚至是灭掉，容易导致信号发送失误。

且当前的信号灯的轻触开关比较灵敏，轻按一下开关，发光二极管即会发光，这样容易因错误动作产生错误的指示信息，当使用者无意间碰到开关或者匆忙间按错开关，即可能发出错误指示信号，严重时可能还会造成不必要的事故，尤其在该信号灯用于铁路系统时，若出现这样的错误极可能引发重大事故。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种信号灯及其控制电路。可简单安全地实现信号灯的延时开启，确保信号指示的正确性。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种信号灯控制电路，包括：

依次连接的信号输入模块、控制模块及开关模块，

所述信号输入模块包括至少一个轻触开关，所述轻触开关连接在所述控制模块与地之间，当所述轻触开关闭合时，所述信号输入模块生成模拟控制信号输出至所述控制模块；

所述控制模块连接在电源正极与地之间，当所述模拟控制信号输入时间达到预设时间时，所述控制模块输出高电平的数字控制信号至所述开关模块，当所述模拟控制信号输入时间未达到预设时间时，所述控制模块输出低电平的数字控制信号至所述开关模块；

所述开关模块的输入端与所述控制模块相连，输出端与发光二极管相连，所述开关模块根据所述数字控制信号导通或关断，进而控制所述发光二极管点亮或灭掉。

其中，所述控制模块包括单片机及其外围电路，所述外围电路包括复位电阻、振荡电阻、复位电容及滤波电容，所述复位电阻及复位电容串联后连接在所述单片机的接地脚及电源输入脚之间，且所述复位电阻及复位电容的公共节点与所述单片机的复位脚相连，所述振荡电阻连接在所述单片机的接地脚及振荡信号输入脚之间，所述滤波电容连接在所述单片机的接地脚及电源输入脚之间。

其中，所述信号输入模块还包括三端稳压器及限流电阻，所述三端稳压器的输入端与所述单片机的第一输入输出脚相连，所述三端稳压器的输出端与所述单片机的模数转换脚相连，所述三端稳压器的第三端接地，所述限流电阻连接在所述三端稳压器的输入端及所述单片机的第一输入输出脚之间，且所述限流电阻与所述三端稳压器输入端的公共节点接所述单片机的模数转换脚。

其中，所述开关模块包括驱动电阻及开关三极管，所述驱动电阻连接在所述单片机与所述开关三极管的基极之间，所述开关三极管的发射极接地，集电极接发光二极管。

其中，所述开关模块还包括线性稳压器，所述线性稳压器的输入端接电源正极，输出端接发光二极管，第三端通过所述开关三极管接地。

其中，所述单片机包括至少7个输入输出接口及至少1个模数转换接口。

其中，所述轻触开关包括第一轻触开关、第二轻触开关及第三轻触开关，所述第一轻触开关、第二轻触开关及第三轻触开关分别与所述单片机的第二输入输出脚、第三输入输出脚、第四输入输出脚相连。

其中，所述驱动电阻包括与所述轻触开关对应的第一驱动电阻、第二驱动电阻及第三驱动电阻，所述开关三极管包括与所述驱动电阻对应的第一开关三极管、第二开关三极管及第三开关三极管，所述线性稳压器包括与所述开关三极管对应的第一线性稳压器、第二线性稳压器及第三线性稳压器，所述第一驱动电阻、第二驱动电阻及第三驱动电阻分别与所述单片机的第五输入输出脚、第六输入输出脚、第七输入输出脚相连。

其中，所述第一线性稳压器、第二线性稳压器及第三线性稳压器连接的发光二极管发光的颜色不同。

相应地，本发明实施例还提供了一种信号灯，所述信号灯包括如上所述的信号灯控制电路。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

利用轻触开关、单片机及开关管的配合实现信号灯的延时开启，避免了因误操作带来的信号指示错误的问题，确保了信号指示的正确性；采用具有恒流功能的线性稳压器连接发光二极管，其内部结构为模拟电路，且省掉了传统控制电路中的采样电阻，因此受高频信号的干扰较小，抗干扰能力较强，信号灯的工作稳定可靠；采用单片机控制电路的信号处理及传输，稳定可靠，且结构简单；当单片机的输入输出接口较多时，可同时控制多路发光二极管的发光，且每一路发光二极管发光的颜色不同，因此可在同一个灯具上集成多种颜色的信号灯，利于携带，使用方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的信号灯控制电路的第一实施例结构示意图；

图2是本发明提供的信号灯控制电路的第二实施例结构示意图；

图3是本发明提供的信号灯控制电路的第三实施例结构示意图；

图4是本发明提供的信号灯控制电路的第四实施例电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，为本发明提供的信号灯控制电路的第一实施例结构示意图。如图2所示，该电路包括：依次连接的信号输入模块1、控制模块2、开关模块3及发光二极管4。

所述信号输入模块1包括一个轻触开关11，所述轻触开关11连接在所述控制模块2与地之间，当所述轻触开关11闭合时，所述信号输入模块1生成模拟控制信号输出至所述控制模块2。

所述控制模块2连接在电源正极与地之间，当所述模拟控制信号输入时间达到预设时间时，所述控制模块2输出高电平的数字控制信号至所述开关模块3，当所述模拟控制信号输入时间未达到预设时间时，所述控制模块2输出低电平的数字控制信号至所述开关模块3；所述开关模块3的输入端与所述控制模块2相连，输出端与所述发光二极4管相连，所述开关模块3根据所述数字控制信号导通或关断，进而控制所述发光二极管4点亮或灭掉。

所述发光二极管4一端接电源正极，另一端通过所述开关模块3接地。

所述信号输入模块1还包括三端稳压器12及限流电阻13。

具体地，所述三端稳压器12的输入端与所述控制模块2相连，所述三端稳压器12的输出端与所述控制模块2相连，所述三端稳压器的第三端接地，所述限流电阻13连接在所述三端稳压器12的输入端及所述控制模块2之间。所述三端稳压器12用于当所述轻触开关闭合时，接收所述控制模块2输出的高电平，向所述控制模块2输出恒定的电压。

所述控制模块2根据所述模拟控制信号输入的时间是否达到预设时间，即所述三端稳压器12向所述控制模块2输出恒定电压的时间是否达到预设时间而生成高电平或低电平的数字控制信号。

更具体地，当电路未工作时，轻按所述轻触开关11，此时所述轻触开关11闭合时间极短，未达到预设时间，所述控制模块2输出低电平的数字控制信号，所述开关模块3关断，所述发光二极管4不发光；当所述轻触开关11闭合时间达到预设时间时，所述信号输入模块1在这段时间内持续地向所述控制模块2输出模拟控制信号，此时，生成高电平的数字控制信号控制所述开关模块3导通，所述发光二极管4发光；当所述发光二极管发光时，轻按所述轻触开关11，所述信号输入模块1向所述控制模块2输出模拟控制信号，此时，生成低电平的数字控制信号控制所述开关模块3关断，所述发光二极管4灭掉。

因为引入了延时控制的机制，防止了由于按键误操作引起的信号灯发出错误信号的问题，安全可靠。

虽然图1示出了所述信号输入模块1的一种具体结构，但是本发明并不限于此。本领域技术人员应当理解，本发明还可以包括其他任意合适的用于提供持续模拟控制信号的模块结构。但是，如图1所示的所述信号输入模块1不仅结构简单，而且易于操作，只需要按住所述轻触开关11使之持续闭合就可以提供持续稳定的模拟控制信号至所述控制模块2进而控制所述发光二极管4的发光。

参照图2，为本发明提供的信号灯控制电路的第二实施例结构示意图。图2是对图1所示信号灯控制电路的更进一步描述。如图2所示，该电路包括：依次连接的信号输入模块1、控制模块2、开关模块3及发光二极管4。

所述控制模块2包括单片机21及其外围电路22。所述单片机21连接在电源正极及地之间，用于接收模拟控制信号，并经过模数转换后输出数字控制信号。所述外围电路22与所述单片机21相连，用于限定所述单片机21内部时钟的振荡频率，及对输入所述单片机21的电源进行滤波处理并提供上电复位功能。

所述开关模块3包括驱动电阻31、开关三极管32及线性稳压器33，所述驱动电阻31连接在所述单片机21与所述开关三极管32的基极之间，所述开关三极管32的发射极接地，集电极通过所述线性稳压器33接所述发光二极管4。所述线性稳压器33的输入端接电源正极，输出端接所述发光二极管4，第三端通过所述开关三极管32接地。

采用所述单片机21控制整个电路的信号处理及传输，稳定可靠，且结构简单。

虽然图2示出了所述开关模块3的一种具体结构，但是本发明并不限于此。本领域技术人员应当理解，本发明还可以包括其他任意合适的用于开关电路的模块结构。但是，如图2所示的所述开关模块3不仅结构简单，而且采用线性稳压器，具备恒流功能，可以实现所述电路中电流的输出不受电压变化的影响，且内部结构为模拟电路，再加上省去了以往控制电路中存在的采样电阻，因此本发明实施例所述电路受高频信号的干扰较小，抗干扰能力较强，所述发光二极管4的发光不会因为干扰信号的存在而突然变强或变弱，使得信号灯的工作稳定可靠。

参照图3，为本发明提供的信号灯控制电路的第三实施例结构示意图。图3是对图2所示信号灯控制电路的更进一步描述。如图3所示，该电路包括：依次连接的信号输入模块1、控制模块2、开关模块3及发光二极管4。

所述信号输入模块1包括轻触开关11、三端稳压器12及限流电阻13，所述轻触开关11包括第一轻触开关111、第二轻触开关112及第三轻触开关113。

所述控制模块2包括单片机21及其外围电路22，所述单片机21包括至少7个输入输出接口及至少1个模数转换接口。所述第一轻触开关111、第二轻触开关112及第三轻触开关113与所述单片机21的输入输出接口相连，所述三端稳压器12的输出端与所述单片机21的模数转换接口相连。

所述开关模块3包括驱动电阻31、开关三极管32及线性稳压器33，所述驱动电阻31包括与所述轻触开关11对应的第一驱动电阻311、第二驱动电阻312及第三驱动电阻313，所述开关三极管32包括与所述驱动电阻对应的第一开关三极管321、第二开关三极管322及第三开关三极管323，所述线性稳压器33包括与所述开关三极管32对应的第一线性稳压器331、第二线性稳压器332及第三线性稳压器333，所述第一驱动电阻311、第二驱动电阻312及第三驱动电阻313与所述单片机21的输入输出接口相连。

所述发光二极管4包括第一发光二极管41、第二发光二极管42及第三发光二极管43。所述第一线性稳压器331、第二线性稳压332器及第三线性稳压器333分别与所述第一发光二极管41、第二发光二极管42及第三发光二极管相连，且所述第一发光二极管41、第二发光二极管42及第三发光二极管43发光的颜色不同。

采用输入输出接口较多的所述单片机21可同时控制多路所述发光二极管4的发光，且每一路所述发光二极管4发光的颜色不同，因此可在同一个灯具上集成多种颜色的信号灯，利于携带，使用方便。

参照图4，为本发明提供的信号灯控制电路的第四实施例电路图。该电路由信号输入模块、控制模块、开关模块、发光二极管及电源组成。

所述信号输入模块包括第一轻触开关S1、第二轻触开关S2、第三轻触开关S3、三端稳压器U2及限流电阻R3。

所述控制模块包括单片机U1及外围电路、所述外围电路包括复位电阻R1、振荡电阻R2、复位电容C1、滤波电容C2。

所述开关模块包括第一驱动电阻R6、第二驱动电阻R5、第三驱动电阻R4、第一开关三极管Q1、第二开关三极管Q2、第三开关三极管Q3、第一线性稳压器U3、第二线性稳压器U4及第三线性稳压器U5。

所述发光二极管包括白色发光二极管WHITELED、红色发光二极管REDLED及绿色发光二极管GREENLED。

所述电源为电池组BT1。

所述单片机U1的电源输入脚与电源正极相连，接地脚接地，所述复位电阻R1及复位电容C1串联后连接在所述单片机U1的接地脚及电源输入脚之间，且所述复位电阻R1及复位电容C1的公共节点与所述单片机U1的复位脚相连，所述复位电阻R1及复位电容C1用于构成所述单片机U1的复位电路。所述振荡电阻R2连接在所述单片机U1的接地脚及振荡信号输入脚之间，用于为所述单片机U1设定内部时钟的振荡频率。所述滤波电容C2连接在所述单片机U1的接地脚及电源输入脚之间，用于对输入所述单片机U1的电源进行滤波处理。所述第一轻触开关S1、第二轻触开关S2及第三轻触开关S3分别与所述单片机U1的第二输入输出脚、第三输入输出脚、第四输入输出脚相连。所述三端稳压器U2的输入端与所述单片机U1的第一输入输出脚相连，所述三端稳压器U2的输出端与所述单片机U1的模数转换脚相连，所述三端稳压器U2的第三端接地，所述限流电阻R3连接在所述三端稳压器U2的输入端及所述单片机U1的第一输入输出脚之间，且所述限流电阻R3与所述三端稳压器U2输入端的公共节点接所述单片机U1的模数转换脚。所述第一驱动电阻R6、第二驱动电阻R5及第三驱动电阻R4分别与所述单片机的第五输入输出脚、第六输入输出脚、第七输入输出脚相连。所述第一开关三极管Q1、第二开关三极管12及第三开关三极管13的基极分别与所述第一驱动电阻R6、第二驱动电阻R5及第三驱动电阻R4相连，发射极接地，集电极分别接所述第一线性稳压器U3、第二线性稳压器U4及第三线性稳压器U5的第三端，所述第一线性稳压器U3、第二线性稳压器U4及第三线性稳压器U5的输入端接电源正极，输出端分别接所述白色发光二极管WHITELED、红色发光二极管REDLED及绿色发光二极管GREENLED。

采用本电路控制信号灯的具体过程为：

所述第一轻触开关S1控制所述红色发光二极管REDLED，所述第二轻触开关S2控制所述白色发光二极管WHITELED，所述第三轻触开关S3控制所述绿色发光二极管GREENLED，其中，所述白色发光二极管WHITELED为主光源，所述红色发光二极管REDLED及所述绿色发光二极管GREENLED为信号光源。当灯具处于关闭状态时，轻按任意所述轻触开关，信号灯均不工作。长按所述第二轻触开关S2，所述单片机U1的第一输入输出脚输出高电平，模数转换脚有2.5V的恒定电压输入，当所述单片机U1检测到所述第二轻触开关S2闭合的时间超过预设时间Ts时，所述单片机U1经过模数转换将模数转换脚输入的恒定电压转换为数字控制信号，经第六输入输出脚输出高电平，所述第二开关三极管Q2导通，所述白色发光二极管WHITELED点亮；当所述单片机U1检测到所述第一轻触开关S1或所述第三轻触开关S3闭合时间超过预设时间TL时，相应的所述第一开关三极管Q1或所述第三开关三极管Q3导通，所述红色发光二极管REDLED或绿色发光二极管GREENLED点亮。在同一时间，只有一种颜色的发光二极管可以点亮；当有一种发光二极管工作时，若存在其他发光二极管的按键信号有效，则切换到相应的发光二极管工作。例如，所述白色发光二极管WHITELED工作时，当所述第一轻触开关S1闭合时间超过TL时，则所述红色发光二极管REDLED亮，所述白色发光二极管WHITELED灭；其中Ts一般设为0.5秒，TL设为5秒，也就是说相应的信号光源如所述红色发光二极管REDLED及所述绿色发光二极管GREENLED必须长按对应的轻触开关才能打开，而主光源白色发光二极管WHITELED只需较短时间地按住对应轻触开关即可打开。因为主光源发白光，主要起照明作用，而信号光源则起着警示的作用，在某些场合绝对不能出现差错，不能轻易打开，而长时间按键可有效防止误操作，防止非人为有意按键造成的错误。当任一发光二极管点亮时，想要关掉只需短按对应轻触开关即可。

通过上述实施例的描述，本发明具有以下优点：

利用轻触开关、单片机及开关管的配合实现信号灯的延时开启，避免了因误操作带来的信号指示错误的问题，确保了信号指示的正确性；采用具有恒流功能的线性稳压器连接发光二极管，其内部结构为模拟电路，且省掉了传统控制电路中的采样电阻，因此受高频信号的干扰较小，抗干扰能力较强，信号灯的工作稳定可靠；采用单片机控制电路的信号处理及传输，稳定可靠，且结构简单；当单片机的输入输出接口较多时，可同时控制多路发光二极管的发光，且每一路发光二极管发光的颜色不同，因此可在同一个灯具上集成多种颜色的信号灯，利于携带，使用方便。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-OnlyMemory，ROM）或随机存储记忆体（RandomAccessMemory，RAM）等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种信号灯控制电路，其特征在于，包括依次连接的信号输入模块、控制模块及开关模块，

所述信号输入模块包括至少一个轻触开关，所述轻触开关连接在所述控制模块与地之间，当所述轻触开关闭合时，所述信号输入模块生成模拟控制信号输出至所述控制模块；

所述控制模块连接在电源正极与地之间，当所述模拟控制信号输入时间达到预设时间时，所述控制模块输出高电平的数字控制信号至所述开关模块，当所述模拟控制信号输入时间未达到预设时间时，所述控制模块输出低电平的数字控制信号至所述开关模块；

所述开关模块的输入端与所述控制模块相连，输出端与发光二极管相连，所述开关模块根据所述数字控制信号导通或关断，进而控制所述发光二极管点亮或灭掉；

所述控制模块包括单片机及其外围电路，所述外围电路包括复位电阻、振荡电阻、复位电容及滤波电容，所述复位电阻及复位电容串联后连接在所述单片机的接地脚及电源输入脚之间，且所述复位电阻及复位电容的公共节点与所述单片机的复位脚相连，所述振荡电阻连接在所述单片机的接地脚及振荡信号输入脚之间，所述滤波电容连接在所述单片机的接地脚及电源输入脚之间。

2.如权利要求1所述的信号灯控制电路，其特征在于，所述信号输入模块还包括三端稳压器及限流电阻，所述三端稳压器的输入端与所述单片机的第一输入输出脚相连，所述三端稳压器的输出端与所述单片机的模数转换脚相连，所述三端稳压器的第三端接地，所述限流电阻连接在所述三端稳压器的输入端及所述单片机的第一输入输出脚之间，且所述限流电阻与所述三端稳压器输入端的公共节点接所述单片机的模数转换脚。

3.如权利要求1所述的信号灯控制电路，其特征在于，所述开关模块包括驱动电阻及开关三极管，所述驱动电阻连接在所述单片机与所述开关三极管的基极之间，所述开关三极管的发射极接地，集电极接发光二极管。

4.如权利要求3所述的信号灯控制电路，其特征在于，所述开关模块还包括线性稳压器，所述线性稳压器的输入端接电源正极，输出端接发光二极管，第三端通过所述开关三极管接地。

5.如权利要求1所述的信号灯控制电路，其特征在于，所述单片机包括至少7个输入输出接口及至少1个模数转换接口。

6.如权利要求5所述的信号灯控制电路，其特征在于，所述轻触开关包括第一轻触开关、第二轻触开关及第三轻触开关，所述第一轻触开关、第二轻触开关及第三轻触开关分别与所述单片机的第二输入输出脚、第三输入输出脚、第四输入输出脚相连。

7.如权利要求4所述的信号灯控制电路，其特征在于，所述驱动电阻包括与所述轻触开关对应的第一驱动电阻、第二驱动电阻及第三驱动电阻，所述开关三极管包括与所述驱动电阻对应的第一开关三极管、第二开关三极管及第三开关三极管，所述线性稳压器包括与所述开关三极管对应的第一线性稳压器、第二线性稳压器及第三线性稳压器，所述第一驱动电阻、第二驱动电阻及第三驱动电阻分别与所述单片机的第五输入输出脚、第六输入输出脚、第七输入输出脚相连。

8.如权利要求7所述的信号灯控制电路，其特征在于，所述第一线性稳压器、第二线性稳压器及第三线性稳压器连接的发光二极管发光的颜色不同。

9.一种信号灯，其特征在于，所述信号灯包括如权利要求1-8任一项所述的电路。