CN107369327A - 基于rs‑485总线的交叉口交通信号控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于RS‑485总线的交叉口交通信号控制系统及方法,该系统包括主控装置和多个对交通信号装置进行控制的节点控制装置，多个节点控制装置均通过RS‑485总线与主控装置进行双向通信；该方法通过上述主控装置与节点控制装置之间的双向通信进行道路交叉口交通信号控制，每次进行交通信号控制时，均包括步骤：一、主机寻址，二、数据交换。本发明采用节点控制装置对位于同一交通信号灯杆上的倒计时牌和信号灯组进行同步控制，且节点控制装置与主控装置之间通过RS‑485总线进行通信，能有效解决现有集中控制系统存在的结构复杂、可靠性不高、灵活性差、不能对倒计时牌进行同步控制、信号电缆使用量大等问题。

Description

基于RS-485总线的交叉口交通信号控制系统及方法

技术领域

本发明属于交通信号控制技术领域，尤其是涉及一种基于RS-485总线的交叉口交通信号控制系统及方法。

背景技术

交通信号的作用是科学分配道路上车辆、行人的通行权，使之有秩序地顺利通行。目前，我国的道路交叉口信号灯控制采用的是集中控制系统，即在一个交叉口设置一个交通信号机，从交通信号机到每个信号灯均布设有独立的控制信号线，交通信号机通过这些控制信号线控制对应信号灯的亮灭。上述集中控制系统存在明显的缺陷和不足：第一、交通信号机结构较复杂，强弱电混合，且信号灯的故障检测困难，故障状态下容易出现严重的交通信号绿冲突现象，因而运行的可靠性不高；第二、交通信号机无法直接控制安装在灯杆上的倒计时牌，路口倒计时功能是通过灯杆上独立安装的倒计时控制器经一定时间的统计分析得到交通信号机发送的相位规律来实现倒计时功能，这种实现方法复杂，并且每当交通信号机改变相位控制规律时倒计时控制器必须重新统计分析，在此期间倒计时功能无法正常实现；尤其是对于动态调整相位时间的感应式控制，这种倒计时控制器根本无法使用；第三、交通信号机需要铺设从倒计时信号机到每个信号灯之间的信号电缆，即使考虑到信号相位相同可并接复用某些信号电缆的情况下，信号电缆的使用量还是较多的，铺设这些信号电缆的工作量也较大；第四、交通信号机输出的路数通常固定，在复杂交叉口应用可能出现输出信号的路数不够的情况，在较简单的交叉口应用输出路数又可能有较多的剩余且存在利用不足的问题，因此应用的灵活性差；第五、交通信号机主要针对十字交叉口考虑相位设置，因此在应对大的环形交叉口及大型非规则十字交叉口的交通信号控制中，相位设置复杂，调整困难。因此，针对传统交叉口集中式交通信号机存在的上述缺陷不足，非常有必要打破这种控制模式，研制一种控制可靠、功能强大且应用灵活、成本节约的信号灯控制产品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于RS-485总线的交叉口交通信号控制系统，采用节点控制装置对位于同一交通信号灯杆上的倒计时牌和信号灯组进行同步控制，且节点控制装置与主控装置之间通过RS-485总线进行通信，能有效解决现有集中控制系统存在的结构复杂、可靠性不高、灵活性差、不能对倒计时牌进行同步控制、信号电缆使用量大等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于RS-485总线的交叉口交通信号控制系统，其特征在于：包括主控装置和多个对道路交叉口所安装的交通信号装置进行控制的节点控制装置，多个所述节点控制装置均通过RS-485总线与主控装置进行双向通信；所述交通信号装置安装在交通信号灯杆上，每个所述交通信号装置均由一个所述节点控制装置进行控制；

所述交通信号灯杆为安装于所述道路交叉口的人行横道上的人行通道灯杆或安装于所述道路交叉口的车行道上的车行道灯杆，所述交通信号装置为安装在所述人行通道灯杆上的人行通道交通信号装置或安装在所述车行道灯杆上的车行道交通信号装置，所述节点控制装置为对所述人行通道交通信号装置进行控制的人行通道控制装置或对所述车行道交通信号装置进行控制的车行道控制装置；

每个所述车行道交通信号装置均包括第一倒计时牌和一个或多个车行道信号灯组，每个所述车行道信号灯组均包括三个交通信号灯，且三个所述交通信号灯分别为红色信号灯、绿色信号灯和黄色信号灯；每个所述人行通道交通信号装置均包括第二倒计时牌和一个人行横道信号灯组，所述人行横道信号灯组包括两个交通信号灯，且两个所述交通信号灯分别为红色信号灯和绿色信号灯；

每个所述车行道控制装置均与其所控制车行道交通信号装置中的第一倒计时牌和车行道信号灯组连接，每个所述人行通道控制装置均与其所控制人行通道交通信号装置中的第二倒计时牌和人行横道信号灯组连接。

上述基于RS-485总线的交叉口交通信号控制系统，其特征是：每个所述人行通道控制装置均与其所控制的所述人行通道交通信号装置安装于同一个所述人行通道灯杆上，每个所述车行道控制装置均与其所控制的所述车行道交通信号装置安装于同一个所述车行道灯杆上。

上述基于RS-485总线的交叉口交通信号控制系统，其特征是：还包括与主控装置进行双向通信的上位机。

上述基于RS-485总线的交叉口交通信号控制系统，其特征是：所述车行道控制装置包括第一处理器、对所述车行道交通信号装置中的各交通信号灯分别进行驱动的第一信号灯隔离驱动电路、对第一倒计时牌进行驱动的第一倒计时牌隔离驱动电路以及分别与第一处理器连接的第一RS-485通信接口和第一通信地址设置电路，所述第一信号灯隔离驱动电路和第一倒计时牌隔离驱动电路均与第一处理器连接；所述车行道交通信号装置中的所有交通信号灯均与第一信号灯隔离驱动电路连接，所述第一倒计时牌与第一倒计时牌隔离驱动电路连接；

所述人行通道控制装置包括第二处理器、对所述人行通道交通信号装置中的两个所述交通信号灯分别进行驱动的第二信号灯隔离驱动电路、对第二倒计时牌进行驱动的第二倒计时牌隔离驱动电路以及分别与第二处理器连接的第二RS-485通信接口和第二通信地址设置电路，所述第二信号灯隔离驱动电路和第二倒计时牌隔离驱动电路均与第二处理器连接；所述人行通道交通信号装置中的两个所述交通信号灯均与第二信号灯隔离驱动电路连接，所述第二倒计时牌与第二倒计时牌隔离驱动电路连接；

所述第一处理器和第二处理器均与主控装置进行通信。

上述基于RS-485总线的交叉口交通信号控制系统，其特征是：所述车行道控制装置还包括对所控制车行道交通信号装置中的各交通信号灯分别进行故障检测的第一信号灯故障检测电路，所述第一信号灯故障检测电路分别与第一信号灯隔离驱动电路和第一处理器连接；

所述人行通道控制装置还包括对所控制人行通道交通信号装置中的两个所述交通信号灯分别进行故障检测的第二信号灯故障检测电路，所述第二信号灯故障检测电路分别与第二信号灯隔离驱动电路和第二处理器连接。

上述基于RS-485总线的交叉口交通信号控制系统，其特征是：所述第一信号灯隔离驱动电路包括多个交通信号灯隔离驱动电路，所述第一信号灯隔离驱动电路中所包括交通信号灯隔离驱动电路的数量与所述车行道交通信号装置中所包括交通信号灯的数量相同，且第一信号灯隔离驱动电路中的每个所述交通信号灯隔离驱动电路均与所述车行道交通信号装置中的一个所述交通信号灯连接；

所述第二信号灯隔离驱动电路包括两个交通信号灯隔离驱动电路，所述第二信号灯隔离驱动电路中的每个所述交通信号灯隔离驱动电路均与所述人行通道交通信号装置中的一个所述交通信号灯连接；

所述交通信号灯隔离驱动电路包括PMOS开关管T4和1个光电耦合器OP6，PMOS开关管T4的源极接第一电源端且其漏极接所述交通信号灯，光电耦合器OP6的第4引脚经电阻R63后接PMOS开关管T4的栅极且其第1引脚接第二电源端；

所述第一信号灯隔离驱动电路中各交通信号灯隔离驱动电路的光电耦合器OP6的第2引脚均与第一处理器连接；所述第二信号灯隔离驱动电路中各交通信号灯隔离驱动电路的光电耦合器OP6的第2引脚均与第二处理器连接；

所述第一信号灯故障检测电路和第二信号灯故障检测电路均为交通信号灯故障检测电路；所述交通信号灯故障检测电路包括对被检测交通信号灯的回流电流进行检测的检流电阻RS1、与检流电阻RS1连接的电压放大电路、与所述电压放大电路连接的电压比较电路和与所述电压比较电路连接的光电隔离电路；

所述第一信号灯故障检测电路的所述光电隔离电路与第一处理器连接，所述第一信号灯隔离驱动电路中的多个所述交通信号灯隔离驱动电路均与第一信号灯故障检测电路的所述检流电阻RS1连接；

所述第二信号灯故障检测电路的所述光电隔离电路与第二处理器连接，所述第二信号灯隔离驱动电路中的两个所述交通信号灯隔离驱动电路均与第二信号灯故障检测电路的所述检流电阻RS1连接。

上述基于RS-485总线的交叉口交通信号控制系统，其特征是：所述车行道控制装置还包括第一外壳和布设在所述第一外壳内的第一电子线路板；所述第一处理器、第一信号灯隔离驱动电路、第一倒计时牌隔离驱动电路、第一RS-485通信接口、第一通信地址设置电路和第一信号灯故障检测电路均布设在所述第一电子线路板上；

所述人行通道控制装置还包括第二外壳和布设在所述第二外壳内的第二电子线路板；所述第二处理器、第二信号灯隔离驱动电路、第二倒计时牌隔离驱动电路、第二RS-485通信接口、第二通信地址设置电路和第二信号灯故障检测电路均布设在所述第二电子线路板上；

所述主控装置包括机壳和安装在所述机壳内的第三电子线路板，所述第三电子线路板上设置有主处理器以及分别与主处理器连接的第二RS-485通信接口、人机接口电路、实时时钟电路、存储电路、显示电路和状态指示电路；

所述第一RS-485通信接口和第二RS-485通信接口均为RS-485接口电路，所述RS-485接口电路包括MAX485芯片和与所述MAX485芯片连接的瞬态电压抑制电路。

同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理、实现简便且控制可靠、相位设置简单、使用效果好的交叉口交通信号控制方法，其特征在于：通过主控装置与多个所述节点控制装置之间的双向通信进行交叉口交通信号控制；每次进行交叉口交通信号控制时，均包括以下步骤：

步骤一、主机寻址：主控装置调用主机寻址模块进行寻址，过程如下：

步骤101、地址呼叫：主控装置通过RS-485总线将被寻址装置的地址信息同步发送至所有节点控制装置，之后主控装置切换为数据接收状态；

所述被寻址装置为此时需控制的节点控制装置；

本步骤中，所有节点控制装置均处于地址侦听状态；

步骤102、地址接收及判断：每个所述节点控制装置均对步骤101中所发送的地址信息进行接收，并判断所接收的地址信息是否与自身的地址信息一致：当判断得出所接收的地址信息与自身的地址信息一致时，说明该节点控制装置为所述被寻址装置，并进入步骤103；否则，该节点控制装置仍处于地址侦听状态；

步骤103、从机应答：步骤102中所述被寻址装置将自身的地址信息通过RS-485总线同步发送至主控装置，同时所述被寻址装置切换为数据接收状态；

本步骤中，所述被寻址装置的应答信息为自身的地址信息；

步骤104、主机应答处理及通信链接建立：主控装置接收到步骤103中所述被寻址装置所发送的地址信息后，主控装置与所述被寻址装置均切换为数据收发状态，此时主控装置与所述被寻址装置之间的通信链接建立，主机寻址过程结束；

步骤二、数据交换，过程如下：

步骤201、控制信息发送：主控装置通过RS-485总线将信号灯控制信息发送至所述被寻址装置；

所述信号灯控制信息包括对所述被寻址装置所控制交通信号灯进行控制的相位控制信息；

步骤202、控制信息接收及分析判断与信息回复：所述被寻址装置对步骤201中所述信号灯控制信息进行接收，并对所接收信号灯控制信息是否正确进行分析判断，并根据判断结果进行信息回复：当判断得出所接收信号灯控制信息正确时，所述被寻址装置通过RS-485总线向主控装置发送信号灯控制信息正确的应答信息，并进入步骤203；否则，所述被寻址装置通过RS-485总线向主控装置发送信号灯控制信息错误的应答信息，并返回步骤201，所述主控装置重新进行控制信息发送；

步骤203、工作状态切换：步骤202中所述被寻址装置通过RS-485总线向主控装置发送信号灯控制信息正确的应答信息后，所述被寻址装置退出数据收发状态并切换至地址侦听状态，断开主控装置与所述被寻址装置之间的通信链接；所述主控装置接收到所述被寻址装置发送的信号灯控制信息正确的应答信息后，主控装置退出数据收发状态并切换至地址呼叫状态，完成一次交叉口交通信号控制过程。

上述方法，其特征是：步骤201中所述信号灯控制信息的通信帧从前至后依次由字节数量信息、所述相位控制信息和1个校验位数据组成，所述字节数量信息为所述信号灯控制信息的字节数，所述字节数量信息和所述校验位数据均为一个字节；所述相位控制信息为对所述被寻址装置所控制交通信号灯的相位进行控制的控制代码；

步骤201中进行控制信息发送之前，所述主控装置先调用所述校验位数据生成模块，生成所述信号灯控制信息中的所述校验位数据；

步骤202中对所接收信号灯控制信息是否正确进行分析判断时，所述被寻址装置先调用校验位数据计算模块且按照所述校验位数据生成模块生成所述校验位数据的方法，计算出此时所接收信号灯控制信息对应的校验位数据，并将计算得出的所述校验位数据与主控装置所发送信号灯控制信息中的所述校验位数据进行对比：当计算得出的所述校验位数据与主控装置所发送信号灯控制信息中的所述校验位数据一致时，判断为所接收信号灯控制信息正确；否则，判断为所接收信号灯控制信息错误。

上述方法，其特征是：通过主控装置与多个所述节点控制装置之间的双向通信进行交叉口交通信号控制之前，先对各节点控制装置分别设置一个地址信息并对所设置的地址信息进行同步存储，多个所述节点控制装置的地址信息均不同；

步骤102中进行地址接收及判断时，每个所述节点控制装置均调用地址信息比较模块判断所接收的地址信息是否与预先设置的自身的地址信息一致；

步骤101中所述主控装置切换为数据接收状态后，所述主控装置调用超时退出模块同步开始对等待从机应答时间进行统计，当所统计的等待从机应答时间超过预先设计的等待应答时间且未收到任一个所述节点控制装置的应答信息时，所述主控装置退出数据接收状态并切换至地址呼叫状态，完成一次交叉口交通信号控制过程；

步骤201中所述主控装置通过RS-485总线将信号灯控制信息发送至所述被寻址装置后，所述主控装置调用超时退出模块同步开始对等待从机应答时间进行统计，当所统计的等待从机应答时间超过预先设计的等待应答时间且未收到所述被寻址装置的应答信息时，所述主控装置退出数据收发状态并切换至地址呼叫状态，完成一次交叉口交通信号控制过程；

步骤103中所述被寻址装置切换为数据接收状态后，所述被寻址装置调用超时退出模块同步开始对等待主机应答时间进行统计，当所统计的等待主机应答时间超过预先设计的等待应答时间且未收到主控装置发送的所述信号灯控制信息时，所述被寻址装置退出数据收发状态并切换至地址侦听状态，完成一次交叉口交通信号控制过程；

步骤101中所述主控装置通过RS-485总线将被寻址装置的地址信息同步发送至所有节点控制装置后，所述主控装置调用通信审核模块对本次交叉口交通信号控制过程是否成功进行判断：当本次交叉口交通信号控制过程完成且主控装置接收到所述被寻址装置发送的信号灯控制信息正确的应答信息时，判断为本次交叉口交通信号控制过程成功；否则，判断为本次交叉口交通信号控制过程失败，所述主控装置同步调用通信差错处理模块对本次交叉口交通信号控制过程进行处理，过程如下：

步骤Ⅰ、重复控制：返回步骤一，按照步骤一至步骤二中所述的方法，对本次交叉口交通信号控制过程进行一次重复，并所述主控装置同步调用重复次数统计模块，对本次交叉口交通信号控制过程的重复次数进行统计；

步骤Ⅱ、重复审核：步骤Ⅰ中重复控制开始后，所述主控装置调用通信审核模块对本次交叉口交通信号控制过程是否成功进行判断：当本次交叉口交通信号控制过程完成且主控装置接收到所述被寻址装置发送的信号灯控制信息正确的应答信息时，判断为本次交叉口交通信号控制过程成功；否则，判断为本次交叉口交通信号控制过程失败，进入步骤Ⅲ；

步骤Ⅲ、下一次重复控制：按照步骤Ⅰ中所述的方法，进行下一次重复控制；

步骤Ⅳ、下一次重复审核：步骤Ⅲ中重复控制开始后，所述主控装置调用通信审核模块，对本次交叉口交通信号控制过程是否成功进行判断：当本次交叉口交通信号控制过程完成且主控装置接收到所述被寻址装置发送的信号灯控制信息正确的应答信息时，判断为本次交叉口交通信号控制过程成功；否则，判断为本次交叉口交通信号控制过程失败，并步骤Ⅲ中统计的本次交叉口交通信号控制过程的重复次数进行判断：当步骤Ⅲ中统计的本次交叉口交通信号控制过程的重复次数小于预先设定的最大重复次数时，返回Ⅲ；否则，所述主控装置将步骤101中所述被寻址装置标记为暂不通信装置且同步发出报警提示；

所述主控装置将步骤101中所述被寻址装置标记为暂不通信装置且同步发出报警提示后，所述被寻址装置均处于不能通信状态，直至所述主控装置将所述被寻址装置的暂不通信装置标记去除；

所述主控装置将步骤101中所述被寻址装置标记为暂不通信装置后且所述被寻址装置的暂不通信装置标记去除之前，每次进行交叉口交通信号控制过程中，步骤101中进行地址呼叫时，所述主控装置通过RS-485总线将被寻址装置的地址信息同步发送至除所述暂不通信装置之外的各节点控制装置；

步骤202中所述被寻址装置通过RS-485总线向主控装置发送信号灯控制信息错误的应答信息后，将所述被寻址装置将本步骤中所接收的所述信号灯控制信息删除，且所述被寻址装置同步控制其所控制的所有交通信号灯均熄灭。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、针对集中式交通信号机使用中存在的问题，采用基于工业总线RS-485总线的网络通信控制方案，主控装置通过RS-485总线与各节点控制装置相连，下传给各个节点控制装置所控信号灯的相位控制信号，各节点控制装置根据所接收的相位控制信号控制本装置所控的信号灯及倒计时牌，并且各节点控制装置检测各自所控信号灯有无故障，并将检测信息上传给主控装置，主控装置与各节点控制装置的结构简单且信号灯的故障检测简便，能有效解决现有交通信号机存在的故障状态下容易出现严重的交通信号绿冲突现象、运行的可靠性不高等问题；同时节点控制装置能同时直接对倒计时牌进行控制，实现方法简便，并且每当交通信号机改变相位控制规律时倒计时控制器无需重新统计分析，能有效倒计时功能持续正常实现；并且，由于主控装置通过RS-485总线与各节点控制装置相连，无需铺设电缆；节点控制装置的输出路数调整灵活，应用的灵活性好；另外，适用面广，不仅应用于十字交叉口信号灯控制，同时能有效适用于大的环形交叉口及大型非规则十字交叉口的交通信号控制中。

2、所采用的交通信号控制方法具有如下特征：第一、主机寻址：只有所述主机控制器拥有RS-485总线的控制权，各节点控制器只能被动的接受所述主机控制器的总线访问请求，主机通过主机寻址协议寻址要访问的节点控制器；第二、数据交换：通过数据交换实现主机控制器与节点控制器之间的数据交换；第三、通信保护：通过通信保护保证通信的实时、稳定与可靠，因而能有效保证主控装置与各节点控制装置之间能够稳定、可靠地通信。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明交叉口交通信号控制系统的电路原理框图。

图2为本发明主控装置的电路原理框图。

图3为本发明车行道控制装置的电路原理框图。

图4为本发明人行通道控制装置的电路原理框图。

图5为本发明RS-485接口电路的电路原理图。

图6为本发明实时时钟电路的电路原理图。

图7为本发明E²PROM存储电路的电路原理图。

图8为本发明主处理器的电路原理图。

图9为本发明交通信号灯隔离驱动电路的电路原理图。

图10为本发明信号灯故障检测电路的电路原理图。

附图标记说明:

1—主控装置； 1-1—主处理器；

1-2—第二RS-485通信接口； 1-3—人机接口电路；

1-4—实时时钟电路； 1-5—存储电路； 1-6—显示电路；

1-7—相位状态LED指示电路； 1-8—主机状态指示电路；

2—节点控制装置； 2-11—第一处理器；

2-12—第一信号灯隔离驱动电路；

2-13—第一倒计时牌隔离驱动电路；

2-14—第一RS-485通信接口； 2-15—第一通信地址设置电路；

2-16—第一信号灯故障检测电路； 2-21—第二处理器；

2-22—第二信号灯隔离驱动电路； 2-23—第二倒计时牌隔离驱动电路；

2-24—第二RS-485通信接口； 2-25—第二通信地址设置电路；

2-26—第二信号灯故障检测电路； 3-1—第一倒计时牌；

3-2—车行道信号灯组； 4-1—第二倒计时牌；

4-2—人行横道信号灯组； 5—上位机。

具体实施方式

如图1所示的一种基于RS-485总线的交叉口交通信号控制系统，包括主控装置1和多个对道路交叉口所安装的交通信号装置进行控制的节点控制装置2，多个所述节点控制装置2均通过RS-485总线与主控装置1进行双向通信；所述交通信号装置安装在交通信号灯杆上，每个所述交通信号装置均由一个所述节点控制装置2进行控制；

所述交通信号灯杆为安装于所述道路交叉口的人行横道上的人行通道灯杆或安装于所述道路交叉口的车行道上的车行道灯杆，所述交通信号装置为安装在所述人行通道灯杆上的人行通道交通信号装置或安装在所述车行道灯杆上的车行道交通信号装置，所述节点控制装置2为对所述人行通道交通信号装置进行控制的人行通道控制装置或对所述车行道交通信号装置进行控制的车行道控制装置；

每个所述车行道交通信号装置均包括第一倒计时牌3-1和一个或多个车行道信号灯组3-2，每个所述车行道信号灯组3-2均包括三个交通信号灯，且三个所述交通信号灯分别为红色信号灯、绿色信号灯和黄色信号灯；每个所述人行通道交通信号装置均包括第二倒计时牌4-1和一个人行横道信号灯组4-2，所述人行横道信号灯组4-2包括两个交通信号灯，且两个所述交通信号灯分别为红色信号灯和绿色信号灯；

每个所述车行道控制装置均与其所控制车行道交通信号装置中的第一倒计时牌3-1和车行道信号灯组3-2连接，每个所述人行通道控制装置均与其所控制人行通道交通信号装置中的第二倒计时牌4-1和人行横道信号灯组4-2连接。

由于多个所述节点控制装置2均通过RS-485总线与主控装置1进行双向通信，接线简便且通信过程快速、可靠。采用主控装置1与节点控制装置2相结合进行控制的控制方式，各节点控制装置2与所控制交通信号装置之间连接简便且连接路数灵活，各信号灯组的相位控制由主控装置1通过节点控制装置2进行集中控制的控制方法，信号灯组的相位调制简便，不仅能有效适用于交叉路口的交通信号控制，并且能有效适用环形交叉口及大型非规则十字交叉口的交通信号控制，适用面广。

由于每个所述车行道控制装置均与其所控制车行道交通信号装置中的第一倒计时牌3-1和车行道信号灯组3-2连接，每个所述人行通道控制装置均与其所控制人行通道交通信号装置中的第二倒计时牌4-1和人行横道信号灯组4-2连接，这样能简便实现采用节点控制装置2对位于同一交通信号灯杆上的倒计时牌和信号灯组进行同步控制的目的，节点控制装置2对信号灯组进行控制的同时，根据所控制信号灯组的相位控制信息直接同步对倒计时牌进行控制，采用不同且统一的控制方式，避免现有独立安装的倒计时控制器存在的倒计时功能实现方法复杂、每当交通信号机改变相位控制规律时倒计时控制器必须重新统计分析且在此期间倒计时功能无法正常实现、无法实现动态调整相位时间的感应式倒计时控制等诸多问题，倒计时牌控制过程简便、易于实现且控制效果好。与此同时，无需铺设从倒计时信号机到每个信号灯之间的信号电缆，信号电缆的工作量大幅度减少。

本实施例中，所述主控装置1安装在主控机柜内。

本实施例中，每个所述人行通道控制装置均与其所控制的所述人行通道交通信号装置安装于同一个所述人行通道灯杆上，每个所述车行道控制装置均与其所控制的所述车行道交通信号装置安装于同一个所述车行道灯杆上。

实际使用时，也可根据具体需要，对所述人行通道控制装置和所述车行道控制装置的安装位置进行相应调整。

同时，本发明所述的基于RS-485总线的交叉口交通信号控制系统，还包括与主控装置1进行双向通信的上位机5。并且，通过上位机5能简便实现交叉口交通信号远程控制。

本实施例中，如图3所示，所述车行道控制装置包括第一处理器2-11、对所述车行道交通信号装置中的各交通信号灯分别进行驱动的第一信号灯隔离驱动电路2-12、对第一倒计时牌3-1进行驱动的第一倒计时牌隔离驱动电路2-13以及分别与第一处理器2-11连接的第一RS-485通信接口2-14和第一通信地址设置电路2-15，所述第一信号灯隔离驱动电路2-12和第一倒计时牌隔离驱动电路2-13均与第一处理器2-11连接；所述车行道交通信号装置中的所有交通信号灯均与第一信号灯隔离驱动电路2-12连接，所述第一倒计时牌3-1与第一倒计时牌隔离驱动电路2-13连接；

如图4所示，所述人行通道控制装置包括第二处理器2-21、对所述人行通道交通信号装置中的两个所述交通信号灯分别进行驱动的第二信号灯隔离驱动电路2-22、对第二倒计时牌4-1进行驱动的第二倒计时牌隔离驱动电路2-23以及分别与第二处理器2-21连接的第二RS-485通信接口2-24和第二通信地址设置电路2-25，所述第二信号灯隔离驱动电路2-22和第二倒计时牌隔离驱动电路2-23均与第二处理器2-21连接；所述人行通道交通信号装置中的两个所述交通信号灯均与第二信号灯隔离驱动电路2-22连接，所述第二倒计时牌4-1与第二倒计时牌隔离驱动电路2-23连接；

所述第一处理器2-11和第二处理器2-21均与主控装置1进行通信。

其中，所述第一信号灯隔离驱动电路2-12与车行道信号灯组3-2连接，所述第一倒计时牌隔离驱动电路2-13与第一倒计时牌3-1连接。所述第二信号灯隔离驱动电路2-22与人行横道信号灯组4-2连接，所述第二倒计时牌隔离驱动电路2-23与第二倒计时牌4-1连接。

实际使用时，所述第一信号灯隔离驱动电路2-12和第二信号灯隔离驱动电路2-22能对信号灯组(即车行道信号灯组3-2和人行横道信号灯组4-2)进行有效驱动；同时，具备隔离功能，能对信号灯组进行有效保护，并能进一步提高信号灯驱动电路的带载能力。相应地，所述第一倒计时牌隔离驱动电路2-13和第二倒计时牌隔离驱动电路2-23能对倒计时牌(即第一倒计时牌3-1和第二倒计时牌4-1)进行有效驱动；并且，具备隔离功能，能对倒计时牌进行有效保护，同时能进一步提高倒计时牌驱动电路的带载能力。

本实施例中，所述车行道控制装置还包括对所控制车行道交通信号装置中的各交通信号灯分别进行故障检测的第一信号灯故障检测电路2-16，所述第一信号灯故障检测电路2-16分别与第一信号灯隔离驱动电路2-12和第一处理器2-11连接；

所述人行通道控制装置还包括对所控制人行通道交通信号装置中的两个所述交通信号灯分别进行故障检测的第二信号灯故障检测电路2-26，所述第二信号灯故障检测电路2-26分别与第二信号灯隔离驱动电路2-22和第二处理器2-21连接。

实际使用时，通过在所述车行道控制装置中设置第一信号灯故障检测电路2-16，并在所述人行通道控制装置中设置第二信号灯故障检测电路2-26，使得节点控制装置2同时具备信号灯(也称为交通信号灯)故障检测功能，各节点控制装置2对相应的所述交通信号装置进行控制的同时，能对所控制交通信号装置中的各信号灯进行故障检测，实现对各交通信号装置进行独立控制的同时，能各交通信号装置独立进行故障检测，实现简便，故障检测简便、快速且检测效果好，能有效解决现有集中控制系统存在的故障检测困难、故障状态下容易出现严重的交通信号绿冲突现象、运行可靠性低等问题。

实际使用时，所述主控装置1通过RS-485总线与各节点控制装置2相连，并向各节点控制装置2下传信号灯的相位控制信号(也称为相位控制信息)；各节点控制装置2根据接收到的相位控制信号对信号灯组和倒计时牌进行控制，并且各节点控制装置2检测各自所控制信号灯有无故障，并将故障检测信息同步上传至主控装置1。

实际接线时，所述第一RS-485通信接口2-14通过通信线与主控装置1通信，所述第一信号灯隔离驱动电路2-12与信号灯接线端子连接且其通过所述信号灯接线端子与车行道信号灯组3-2中的各信号灯连接，所述第一倒计时牌隔离驱动电路2-13经倒计时牌接口连接第一倒计时牌3-1，通过第一信号灯故障检测电路2-16对车行道信号灯组3-2中各信号灯的故障状态进行检测，并通过第一RS-485通信接口2-14将所检测的信号灯故障状态上传至主控装置1。

同理，所述第二RS-485通信接口2-24通过通信线与主控装置1通信，所述第二信号灯隔离驱动电路2-22与所述信号灯接线端子连接且其通过所述信号灯接线端子与人行横道信号灯组4-2中的各信号灯连接，所述第二倒计时牌隔离驱动电路2-23经所述倒计时牌接口连接第二倒计时牌4-1，通过第二信号灯故障检测电路2-26对人行横道信号灯组4-2中各信号灯的故障状态进行检测，并通过第二RS-485通信接口2-24将所检测的信号灯故障状态上传至主控装置1。

本实施例中，所述第一通信地址设置电路2-15和第二通信地址设置电路2-25均为常规的地址设置电路。所述地址设置电路由5位拨码开关和5个分别与5位所述拨码开关串接的电阻(也称为编码电阻)组成。

所述第一通信地址设置电路2-15中所述5位拨码开关的一侧引脚均接地且其另一侧引脚均分为两路，一路经5个所述编码电阻接电源端，另一路与第一处理器2-11连接；所述第二通信地址设置电路2-25中所述5位拨码开关的一侧引脚均接地且其另一侧引脚均分为两路，一路经5个所述编码电阻接电源端，另一路与第二处理器2-21连接。

所述第一通信地址设置电路2-15用来设置第一处理器2-11的地址，所述第二通信地址设置电路2-25用来设置第二处理器2-21的地址。所述车行道信号灯组3-2中信号灯出现故障或出现通信故障时，所述第一处理器2-11控制第一倒计时牌3-1与车行道信号灯组3-2中的信号灯均熄灭，提高运行的可靠性和安全性。同理，所述第二处理器2-21控制第二倒计时牌4-1与人行横道信号灯组4-2中的信号灯均熄灭，提高运行的可靠性和安全性。

本实施例中，每个所述车行道控制装置均安装于一个所述车行道灯杆上并对该车行道灯杆上所装的所述人行通道交通信号装置进行控制。相应地，每个所述人行通道控制装置均安装于一个所述人行通道灯杆上并对该人行通道灯杆上所装的所述人行通道交通信号装置进行控制。

实际使用时，每个所述车行道交通信号装置中包括1个～4个所述车行道信号灯组3-2。因而，每个所述车行道交通信号装置中最多包括4个所述车行道信号灯组3-2，以满足路口不同方向的交通控制需求。

本实施例中，每个所述车行道交通信号装置中包括4个所述车行道信号灯组3-2。实际使用时，可根据具体需要，对每个所述车行道交通信号装置中所包括车行道信号灯组3-2的数量及布设位置和朝向分别进行相应调整。

所述第一处理器2-11和第二处理器2-21的供电电源均为220V电源。

本实施例中，所述第一处理器2-11通过第一RS-485通信接口2-14接收所述主控装置1发送的控制命令并相应对所控制的车行道信号灯组3-2和第一倒计时牌3-1进行控制，并通过第一信号灯故障检测电路2-16对所控制车行道信号灯组3-2中各信号灯的状态进行检测，并将检测信息通过第一RS-485通信接口2-14上传至主控装置1。同理，所述第二处理器2-21通过第二RS-485通信接口2-24接收所述主控装置1发送的控制命令并相应对所控制的人行横道信号灯组4-2和第二倒计时牌4-1进行控制，并通过第二信号灯故障检测电路2-26对所控制人行横道信号灯组4-2中各信号灯的状态进行检测，并将检测信息通过第二RS-485通信接口2-24上传至主控装置1。

本实施例中，所述第一信号灯隔离驱动电路2-12包括多个交通信号灯隔离驱动电路，所述第一信号灯隔离驱动电路2-12中所包括交通信号灯隔离驱动电路的数量与所述车行道交通信号装置中所包括交通信号灯的数量相同，且第一信号灯隔离驱动电路2-12中的每个所述交通信号灯隔离驱动电路均与所述车行道交通信号装置中的一个所述交通信号灯连接；

所述第二信号灯隔离驱动电路2-22包括两个交通信号灯隔离驱动电路，所述第二信号灯隔离驱动电路2-22中的每个所述交通信号灯隔离驱动电路均与所述人行通道交通信号装置中的一个所述交通信号灯连接。

本实施例中，如图9所示，所述交通信号灯隔离驱动电路包括PMOS开关管T4和1个光电耦合器OP6，PMOS开关管T4的源极接第一电源端且其漏极接所述交通信号灯，光电耦合器OP6的第4引脚经电阻R63后接PMOS开关管T4的栅极且其第1引脚接第二电源端；

所述第一信号灯隔离驱动电路2-12中各交通信号灯隔离驱动电路的光电耦合器OP6的第2引脚均与第一处理器2-11连接；所述第二信号灯隔离驱动电路2-22中各交通信号灯隔离驱动电路的光电耦合器OP6的第2引脚均与第二处理器2-21连接。

本实施例中，每个所述第一处理器2-11均控制12个所述交通信号灯，每个所述第二处理器2-21均控制2个所述交通信号灯。

实际接线时，所述第一电源端为+12V电源端且其分别经电容C23和C24后接地，所述PMOS开关管T429的漏极经电容C29后接地，所述PMOS开关管T429的栅极与源极之间接有电阻R62；所述第二电源端为+5V电源端且光电耦合器OP6的第1引脚经电阻R64后接所述第二电源端，光电耦合器OP6的第3引脚接地。

本实施例中，所述第一信号灯故障检测电路2-16和第二信号灯故障检测电路2-26均为交通信号灯故障检测电路；如图10所示，所述交通信号灯故障检测电路包括对被检测交通信号灯的回流电流进行检测的检流电阻RS1、与检流电阻RS1连接的电压放大电路、与所述电压放大电路连接的电压比较电路和与所述电压比较电路连接的光电隔离电路。

所述第一信号灯故障检测电路2-16的所述光电隔离电路与第一处理器2-11连接，所述第一信号灯隔离驱动电路2-12中的多个所述交通信号灯隔离驱动电路均与第一信号灯故障检测电路2-16的所述检流电阻RS1连接。

所述第二信号灯故障检测电路2-26的所述光电隔离电路与第二处理器2-21连接，所述第二信号灯隔离驱动电路2-22中的两个所述交通信号灯隔离驱动电路均与第二信号灯故障检测电路2-26的所述检流电阻RS1连接。

本实施例中，对交通信号灯进行故障检测时，以组为单位进行检测，接线简便且检测简便、可靠。

本实施例中，所述第一信号灯故障检测电路2-16中所包括交通信号灯故障检测电路的数量与所检测车行道交通信号装置中所包括车行道信号灯组3-2的数量相同，所述第二信号灯故障检测电路2-26中包括一个所述交通信号灯故障检测电路。

实际使用时，也可以每个所述交通信号灯均分别采用一个所述交通信号灯故障检测电路，此时第一信号灯故障检测电路2-16中所包括交通信号灯故障检测电路的数量与所检测车行道交通信号装置中所包括交通信号灯的数量相同，所述第二信号灯故障检测电路2-26中所包括交通信号灯故障检测电路的数量与所检测人行横道交通信号装置中所包括交通信号灯的数量相同。

本实施例中，所述交通信号灯故障检测电路还包括连接于所述检流电阻RS1与电压放大电路之间的滤波电路和连接于所述电压比较电路与光电隔离电路之间的电压比较电路。

本实施例中，所述滤波电路由电阻R98和电容CA1组成，所述电压放大电路包括运算放大器U15A，所述电压比较电路包括运算放大器U17A，所述光电隔离电路包括光电耦合器OP18。

所述运算放大器U15A为芯片LM224，运算放大器U17A为芯片LM239，所述光电耦合器OP18为芯片TLP521。

实际接线时，被检测交通信号灯的回流电流信号接SENSE1接线端，所述SENSE1接线端分两路，一路经检流电阻RS1后接地，另一路经电阻R98和电阻R99后接运算放大器U15A的同相输入端，电阻R98和电阻R99之间的连接点经电容CA1后接地；所述运算放大器U15A的反相输入端经电容R100后接地，所述运算放大器U15A的输出端经电阻R118后接其反相输入端；所述运算放大器U15A的输出端经电阻R115后接运算放大器U17A的同相输入端，运算放大器U17A的反相输入端接基准电压输入端VR1，所述运算放大器U17A的输出端分两路，一路经电阻R113后接+12V电源端，另一路接光电耦合器OP18的第2引脚；所述光电耦合器OP18的第1引脚经电阻R114后接+12V电源端，所述光电耦合器OP18的第4引脚接+5V电源端，光电耦合器OP18的第3引脚经电阻R117后接地。

所述第一信号灯故障检测电路2-16中光电耦合器OP18的第3引脚接第一处理器2-11，所述第二信号灯故障检测电路2-26中光电耦合器OP18的第3引脚接第二处理器2-21。

实际使用时，从SENSE1接线端处引出采样信号并经电阻R98和电容CA1组成的滤波电路滤波后，送入由运算放大器U15A、电阻R99、电阻R100和电阻R118组成的同相放大电路(即电压放大电路)放大，再送给由比较器U17A、电阻R115和电阻R116组成的电压比较电路进行比较，最后所述电压比较电路输出的信号经过由光电耦合器OP18、电阻R113、电阻R114和电阻R117组成的光电隔离电路输出，该输出信号TEST_1连接到处理器。

所述倒计时牌驱动电路用于倒计时牌的颜色和时间显示控制。

本实施例中，所述车行道控制装置还包括第一外壳和布设在所述第一外壳内的第一电子线路板；所述第一处理器2-11、第一信号灯隔离驱动电路2-12、第一倒计时牌隔离驱动电路2-13、第一RS-485通信接口2-14、第一通信地址设置电路2-15和第一信号灯故障检测电路2-16均布设在所述第一电子线路板上；

所述人行通道控制装置还包括第二外壳和布设在所述第二外壳内的第二电子线路板；所述第二处理器2-21、第二信号灯隔离驱动电路2-22、第二倒计时牌隔离驱动电路2-23、第二RS-485通信接口2-24、第二通信地址设置电路2-25和第二信号灯故障检测电路2-26均布设在所述第二电子线路板上。

如图2所示，所述主控装置1包括机壳和安装在所述机壳内的第三电子线路板，所述第三电子线路板上设置有主处理器1-1以及分别与主处理器1-1连接的第二RS-485通信接口1-2、人机接口电路1-3、实时时钟电路1-4、存储电路1-5、显示电路1-6和状态指示电路；

所述第一RS-485通信接口2-14和第二RS-485通信接口1-2均为RS-485接口电路。

本实施例中，所述人机接口电路1-3为键盘接口电路，所述存储电路1-5为E²PROM存储电路，所述显示电路1-6为数码显示电路，所述状态指示电路包括相位状态LED指示电路1-7和主机状态指示电路1-8。所述相位状态LED指示电路1-7和主机状态指示电路1-8均与主处理器1-1连接。

所述第二RS-485通信接口1-2用于与各节点控制装置2连接，实际使用时，也可以设置另一个与主处理器1-1连接且用于与上位机5连接的所述RS-485接口电路，组成干线协调或区域协调的控制网络。实际使用时，通过键盘向主处理器1-1输入设置信息及各种命令，所述数码显示电路用于显示日期、时钟时间、运行时间等，相位状态LED指示电路1-7用于指示设置或运行过程中交通信号灯的状态，主机状态指示电路1-8用于表明当前主机(即主控装置1)所处的状态；实时时钟电路1-4采用时钟芯片实现高精度计时，为系统的相位控制提供时基信号；E²PROM存储电路用于存放主处理器1-1的设置信息，最主要的是交通信号灯的相位设置信息(也称为相位控制信息)；另外，所述主控装置1还包括与主处理器1-1连接的地址设置电路，当通过所述RS-485接口电路连接外部网络(即上位机5)时，该地址设置电路用来设置本主处理器1-1在上层网络中的通信地址。

如图5所示，所述RS-485接口电路包括MAX485芯片和与所述MAX485芯片连接的瞬态电压抑制电路。

本实施例中，所述瞬态电压抑制电路包括二极管TVS1、二极管TVS2和由四个整流二极管组成的常规单相桥式整流堆IR1。所述二极管TVS1和二极管TVS2均为瞬态抑制二极管。

实际接线时，所述二极管TVS1的第1引脚与二极管TVS2的第2引脚均接地，所述单相桥式整流堆IR1的第3引脚和第4引脚分别与二极管TVS1的第2引脚和二极管TVS2的第1引脚连接，所述单相桥式整流堆IR1的第1引脚与所述MAX485芯片的第6引脚连接，所述单相桥式整流堆IR1的第2引脚与所述MAX485芯片的第7引脚连接。所述MAX485芯片的第8引脚分两路，一路接+5V电源端，另一路经电容C1接地；MAX485芯片的第5引脚接地，电阻R14和跳线J3串联后跨接在MAX485芯片的第6引脚与第7引脚之间，MAX485芯片的第6引脚经电阻R18接+5V电源端，MAX485芯片的第7引脚经电阻R15接地，MAX485芯片的第7引脚经电阻R16之后分别与接口J1和接口J2的第2引脚连接，MAX485芯片的第6引脚经电阻R17之后分别与所述接口J1和接口J2的第1引脚连接，所述接口J1的第3引脚分别经电阻R12和电容C6接地，电阻R12和电容C6并接，所述接口J2的第3引脚分别经电阻R13和电容C7接地，电阻R13和电容C7并接。

本实施例中，所述RS-485接口电路中采用MAX485芯片作为接口芯片，采用了由整流堆(即单相桥式整流堆IR1)和瞬态抑制二极管(即二极管TVS1和TVS2)组成的瞬态电压抑制电路，使用了限流电阻(即电阻R16和R17)、弱上拉电阻(即电阻R18)、弱下拉电阻(即电阻R15)及终端电阻(即电阻R14)等措施保证了RS-485接口硬件工作的安全性和稳定性。

如图6所示，所述实时时钟电路1-4包括时钟芯片U11、晶体振荡器X1和后备电池B1；所述时钟芯片U11的第1引脚分两路，一路接+5V电源端，另一路经电容C1接地；时钟芯片U11的第2引脚接晶体振荡器X1的第2引脚，时钟芯片U11的第3引脚接晶体振荡器X1的第1引脚，时钟芯片U11的第4引脚接地，时钟芯片U11的第8引脚接后备电池B1的正极，所述后备电池B1的负极接地，所述晶体振荡器X1的第3引脚接地。

本实施例中，所述时钟芯片U11为DS1302芯片，所述晶体振荡器X1为32768Hz石英晶体振荡器。

如图7所示，所述E²PROM存储电路为芯片U15，所述芯片U15的第8引脚接+5V电源端，所述芯片U15的第4引脚接地。

本实施例中，所述芯片U15为24C16芯片，AT24C16的第1、第2和第3脚不连接。

如图8所示，所述主处理器1-1包括单片机U13、晶体振荡器X2、复位芯片U16、编程接口PRO和复位按钮S1；所述单片机U13的第14引脚和第15引脚分别经电容C10和电容C9接地，所述晶体振荡器X2跨接在单片机U13的第14引脚和第15引脚之间，所述复位芯片U16的第1引脚分别接所述复位按钮S1的第3引脚和第4引脚，所述复位芯片U16的第2引脚分两路，一路接+5V电源端，另一路经电容C3接地；所述复位芯片U16的第3引脚接地，所述复位芯片U16的第4引脚分两路，一路经电路R82接+5V电源端，另一路经电阻R83接地；所述复位芯片U16的第7引脚接单片机U13的第4引脚，所述复位按钮S1的第1引脚和第2引脚均接地，所述单片机U13的第30至第37引脚经排阻R78后接+5V电源端，所述单片机U13的第18至第25引脚经排阻R79后接+5V电源端，所述单片机U13的第5引脚接编程接口PRO的第3引脚，所述单片机U13的第7引脚接编程接口PRO的第2引脚，所述编程接口PRO的第4引脚和第1引脚分别接+5V电源端和地，所述单片机U13的第38引脚接+5V电源端，

本实施例中，所述单片机U13为STC12C5A60S2单片机，所述复位芯片U16为MAX813芯片，所述晶体振荡器X2为11.592MHZ石英晶体振荡器。

同时，所述单片机U13的第5引脚和第7引脚连接第一RS-485通信接口2-14，单片机U13的第42引脚和第43引脚连接第二RS-485通信接口1-2。所述第一RS-485通信接口2-14和第二RS-485通信接口1-2的方向控制信号分别由单片机U13的P32引脚(即第8引脚)和P03引脚(即第34引脚)控制。所述单片机U13使用一般I/O口实现了3组模拟的串行输出口，3组模拟的串行输出口分别用于连接显示电路1-6、相位状态LED指示电路1-7和主机状态指示电路1-8，所述显示电路1-6为数码显示电路，其中通过单片机U13的第40和第41引脚扩展的串口信号SDATA1和SCLK1用于控制所述数码显示电路，通过单片机U13的第44和第1引脚扩展的串口信号SDATA2和SCLK2用于控制相位状态LED指示电路1-7，通过单片机U13的第2和第3引脚扩展的串口信号SDATA3和SCLK3用于控制主机状态指示电路1-8。

本实施例中，所述时钟芯片U11的第5、6和7引脚分别与单片机U13的第35、36和37引脚连接。实际使用时，单片机U13通过其第35、36和37引脚访问图6所示实时时钟电路，以实现时钟的初始化、校准及获取当前日期、时间等操作。

本实施例中，所述芯片U15的第5、6和7引脚分别与单片机U13的第31、32和30引脚连接。实际操作中，单片机U13将人机接口电路1-3输入的运行时段及对应时段的运行相位设置信息等存储在芯片U15中。

本实施例中，所述单片机U13的第5和第7引脚分别与第一RS-485通信接口2-14中MAX485芯片的第1和第4引脚连接，所述单片机U13的第42和第43引脚分别与第二RS-485通信接口1-2中MAX485芯片的第1和第4引脚连接。所述第一RS-485通信接口2-14中MAX485芯片的第2、3引脚均与单片机U13的第8引脚连接，所述第二RS-485通信接口1-2中MAX485芯片的第2、3引脚均与单片机U13的第34引脚连接；实际工作时，单片机U13通过上述连接方式将方向控制信号分别传送给第一RS-485通信接口2-14和第二RS-485通信接口1-2的MAX485芯片。

本实施例中，所述单片机U13的第18至25引脚分别连接所述键盘的8个独立按键，单片机U13的第9引脚接所述键盘的中断信号键。

本实施例中，所述单片机U13的第10、11、12和13引脚分别连接4位拨码开关的四个接线端，当所述主处理器通过第二RS-485通信接口1-2连接外部网络时，此所述4位拨码开关用于设定所述主处理器在所述外部网络中的通信地址。实际使用时，可以设置16个不同的通信地址。

由上述内容可知，本发明所述的交叉口交通信号控制系统采用基于RS-485总线的网络通信控制方案，能有效解决解决交叉路口信号灯控制问题，该系统具有控制可靠、功能强大、应用灵活，成本节约等特点。其中，主控装置1通过RS-485总线与各个节点控制装置2相连，下传给各个节点控制装置2所控制信号灯的相位控制信息，各节点控制装置2根据所接收的相位控制信息控制所控的信号灯及倒计时牌，并且各节点控制装置2检测各自所控信号灯有无故障，并将故障检测信息上传给主控装置1。

由于主控装置1通过RS-485总线与各节点控制装置2实现RS-485总线通信，主控装置1与各节点控制装置2中均包括RS-485总线接口(即如图5所示的RS-485接口电路)，该接口采用MAX485芯片作为接口芯片，采用了由整流堆和瞬态抑制二极管组成的瞬态电压抑制电路，使用了限流电阻、弱上拉电阻、弱下拉电阻及终端电阻等措施保证RS-485接口电路硬件工作的安全性和稳定性。

所述主控装置1安装在主机控制器机柜内，节点控制装置2安装在信号灯灯杆上。其中，所述人行通道控制装置安装在人行通道灯杆上，所述车行道控制装置安装在车行道灯杆上。所述主控装置1和节点控制装置2均由外壳以及安装在外壳内的电子线路板和电源模块组成。

所述人行通道控制装置用于本灯杆上的信号灯控制，每个人行横道信号灯灯杆(即人行通道灯杆)上均安装一组信号灯(包括红和绿两个信号灯)和一个倒计时牌；人行横道信号灯监控器(即第二处理器2-21)外接220V交流电源和RS-485总线信号，输出信号连接所控的信号灯和倒计时牌；人行横道信号灯监控器接收主处理器1-1通过RS-485总线发送的命令控制信号灯和倒计时牌，并对信号灯的状态进行检测，且将检测信息通过RS-485总线上传给主处理器1-1。

所述车行道控制装置安装在车行道信号灯灯杆(即车行道灯杆)上，用于本灯杆上信号灯的控制，每个车行道信号灯灯杆上可以安装最多4个信号灯组(每个信号灯组包括红、黄、绿3个信号灯)和一个倒计时牌；车行道信号灯监控器(即第一处理器2-11)外接220V交流电源和RS-485总线信号，输出信号连接信号灯组和倒计时牌；车信道信号灯监控器接收主处理器1-1通过RS-485总线发送的命令控制其所在灯杆上的信号灯组和倒计时牌，并对各信号灯组中的每个信号灯的状态进行检测，且将检测信息通过RS-485总线上传给主处理器1-1。

所述主控装置1中包括两个独立的RS-485接口电路，一个用于本地链接，即连接主控装置1所在交叉口的各个节点控制装置2；另一个用于外部链接，即与外部上层网络相连，由更高一层的控制器控制，组成干线协调或区域协调的控制网络。由于人机接口电路1-3为键盘接口电路，通过键盘向主处理器1-1输入设置信息及各种命令，数码显示用于显示日期、时钟时间、运行时间等；实时时钟电路采用时钟芯片实现高精度计时，为系统的相位控制提供时基信号；E²PROM存储电路用于存放主机控制器的设置信息，最主要的是信号灯的相位设置信息；相位状态LED指示电路1-7用于指示设置或运行过程中信号灯的状态；主机状态指示电路1-8用于表明当前主机(即主控装置1)所处的状态，例如数据收发状态、数据接收状态等。

本实施例中，所述人行通道控制装置中，由于一个人行横道信号灯灯杆上只安装红、绿2个信号灯，因此需设置2路信号灯隔离驱动电路(即第二信号灯隔离驱动电路2-22)和2路信号灯故障检测电路(即第二信号灯故障检测电路2-26)；倒计时牌驱动电路(即第二倒计时牌隔离驱动电路2-23)用于倒计时牌的颜色和时间显示控制。当所述人行通道控制装置所控制的信号灯出现故障或与主控装置1之间出现通信故障时，第二处理器2-21熄灭信号灯及倒计时牌，提高可靠性和安全性。

所述车行道控制装置中，所述第一处理器2-11连接信号灯隔离驱动电路(即第一信号灯隔离驱动电路2-12)，信号灯隔离驱动电路连接信号灯接线端子，经信号灯接线端子连接对应的信号灯；所述第一处理器2-11连接倒计时牌隔离驱动电路(即第一倒计时牌隔离驱动电路2-13)，再经倒计时牌接口连接倒计时牌；通过信号灯故障检测电路(即第一信号灯故障检测电路2-16)对信号灯的状态进行检测，并通过RS-485通信接口将所检测的信号灯状态上传给主处理器1-1处理；地址设置电路由5位拨码开关和5个电阻构成，用来设置车行横道信号灯监控器的地址。当所述车行通道控制装置所控制的信号灯出现故障或与主控装置1之间出现通信故障时，第一处理器2-11熄灭信号灯及倒计时牌，提高可靠性和安全性。

本发明还公开了一种交叉口交通信号控制方法，通过主控装置1与多个所述节点控制装置2之间的双向通信进行交叉口交通信号控制；每次进行交叉口交通信号控制时，均包括以下步骤：

步骤一、主机寻址：主控装置1调用主机寻址模块进行寻址，过程如下：

步骤101、地址呼叫：主控装置1通过RS-485总线将被寻址装置的地址信息同步发送至所有节点控制装置2，之后主控装置1切换为数据接收状态；

所述被寻址装置为此时需控制的节点控制装置2；

本步骤中，所有节点控制装置2均处于地址侦听状态；

步骤102、地址接收及判断：每个所述节点控制装置2均对步骤101中所发送的地址信息进行接收，并判断所接收的地址信息是否与自身的地址信息一致：当判断得出所接收的地址信息与自身的地址信息一致时，说明该节点控制装置2为所述被寻址装置，并进入步骤103；否则，该节点控制装置2仍处于地址侦听状态；

步骤103、从机应答：步骤102中所述被寻址装置将自身的地址信息通过RS-485总线同步发送至主控装置1，同时所述被寻址装置切换为数据接收状态；

本步骤中，所述被寻址装置的应答信息为自身的地址信息；

步骤104、主机应答处理及通信链接建立：主控装置1接收到步骤103中所述被寻址装置所发送的地址信息后，主控装置1与所述被寻址装置均切换为数据收发状态，此时主控装置1与所述被寻址装置之间的通信链接建立，主机寻址过程结束；

步骤二、数据交换，过程如下：

步骤201、控制信息发送：主控装置1通过RS-485总线将信号灯控制信息发送至所述被寻址装置；

所述信号灯控制信息包括对所述被寻址装置所控制交通信号灯进行控制的相位控制信息；

步骤202、控制信息接收及分析判断与信息回复：所述被寻址装置对步骤201中所述信号灯控制信息进行接收，并对所接收信号灯控制信息是否正确进行分析判断，并根据判断结果进行信息回复：当判断得出所接收信号灯控制信息正确时，所述被寻址装置通过RS-485总线向主控装置1发送信号灯控制信息正确的应答信息，并进入步骤203；否则，所述被寻址装置通过RS-485总线向主控装置1发送信号灯控制信息错误的应答信息，并返回步骤201，所述主控装置1重新进行控制信息发送；

步骤203、工作状态切换：步骤202中所述被寻址装置通过RS-485总线向主控装置1发送信号灯控制信息正确的应答信息后，所述被寻址装置退出数据收发状态并切换至地址侦听状态，断开主控装置1与所述被寻址装置之间的通信链接；所述主控装置1接收到所述被寻址装置发送的信号灯控制信息正确的应答信息后，主控装置1退出数据收发状态并切换至地址呼叫状态，完成一次交叉口交通信号控制过程。

根据本领域公知常识，对于一组互不冲突的交通流同时获得通行权所对应的信号显示状态，称之为信号相位，简称为相位。信号灯相位，是指对各种进口道不同方向所显示的不同灯色的组合，称为一个信号灯相位。按照国标规定，每一组灯色为一个相位；比如最简单的一组灯有红黄绿灯各一个，这就是一个相位。步骤201中所述相位控制信息为所述被寻址装置所控制交通信号灯的相位进行控制的控制信息。

本实施例中，所述相位控制信息为对所述被寻址装置所控制交通信号灯的相位进行控制的控制代码。

本实施例中，步骤201中所述信号灯控制信息的通信帧从前至后依次由字节数量信息、所述相位控制信息和1个校验位数据组成，所述字节数量信息为所述信号灯控制信息的字节数，所述字节数量信息和所述校验位数据均为一个字节；

步骤201中进行控制信息发送之前，所述主控装置1先调用所述校验位数据生成模块，生成所述信号灯控制信息中的所述校验位数据；

步骤202中对所接收信号灯控制信息是否正确进行分析判断时，所述被寻址装置先调用校验位数据计算模块且按照所述校验位数据生成模块生成所述校验位数据的方法，计算出此时所接收信号灯控制信息对应的校验位数据，并将计算得出的所述校验位数据与主控装置1所发送信号灯控制信息中的所述校验位数据进行对比：当计算得出的所述校验位数据与主控装置1所发送信号灯控制信息中的所述校验位数据一致时，判断为所接收信号灯控制信息正确；否则，判断为所接收信号灯控制信息错误。

本实施例中，通过主控装置1与多个所述节点控制装置2之间的双向通信进行交叉口交通信号控制之前，先对各节点控制装置2分别设置一个地址信息并对所设置的地址信息进行同步存储，多个所述节点控制装置2的地址信息均不同；

步骤102中进行地址接收及判断时，每个所述节点控制装置2均调用地址信息比较模块判断所接收的地址信息是否与预先设置的自身的地址信息一致；

步骤101中所述主控装置1切换为数据接收状态后，所述主控装置1调用超时退出模块同步开始对等待从机应答时间进行统计，当所统计的等待从机应答时间超过预先设计的等待应答时间且未收到任一个所述节点控制装置2的应答信息时，所述主控装置1退出数据接收状态并切换至地址呼叫状态，完成一次交叉口交通信号控制过程；

步骤201中所述主控装置1通过RS-485总线将信号灯控制信息发送至所述被寻址装置后，所述主控装置1调用超时退出模块同步开始对等待从机应答时间进行统计，当所统计的等待从机应答时间超过预先设计的等待应答时间且未收到所述被寻址装置的应答信息时，所述主控装置1退出数据收发状态并切换至地址呼叫状态，完成一次交叉口交通信号控制过程；

步骤103中所述被寻址装置切换为数据接收状态后，所述被寻址装置调用超时退出模块同步开始对等待主机应答时间进行统计，当所统计的等待主机应答时间超过预先设计的等待应答时间且未收到主控装置1发送的所述信号灯控制信息时，所述被寻址装置退出数据收发状态并切换至地址侦听状态，完成一次交叉口交通信号控制过程；

步骤101中所述主控装置1通过RS-485总线将被寻址装置的地址信息同步发送至所有节点控制装置2后，所述主控装置1调用通信审核模块对本次交叉口交通信号控制过程是否成功进行判断：当本次交叉口交通信号控制过程完成且主控装置1接收到所述被寻址装置发送的信号灯控制信息正确的应答信息时，判断为本次交叉口交通信号控制过程成功；否则，判断为本次交叉口交通信号控制过程失败，所述主控装置1同步调用通信差错处理模块对本次交叉口交通信号控制过程进行处理，过程如下：

步骤Ⅰ、重复控制：返回步骤一，按照步骤一至步骤二中所述的方法，对本次交叉口交通信号控制过程进行一次重复，并所述主控装置1同步调用重复次数统计模块，对本次交叉口交通信号控制过程的重复次数进行统计；

步骤Ⅱ、重复审核：步骤Ⅰ中重复控制开始后，所述主控装置1调用通信审核模块对本次交叉口交通信号控制过程是否成功进行判断：当本次交叉口交通信号控制过程完成且主控装置1接收到所述被寻址装置发送的信号灯控制信息正确的应答信息时，判断为本次交叉口交通信号控制过程成功；否则，判断为本次交叉口交通信号控制过程失败，进入步骤Ⅲ；

步骤Ⅲ、下一次重复控制：按照步骤Ⅰ中所述的方法，进行下一次重复控制；

步骤Ⅳ、下一次重复审核：步骤Ⅲ中重复控制开始后，所述主控装置1调用通信审核模块，对本次交叉口交通信号控制过程是否成功进行判断：当本次交叉口交通信号控制过程完成且主控装置1接收到所述被寻址装置发送的信号灯控制信息正确的应答信息时，判断为本次交叉口交通信号控制过程成功；否则，判断为本次交叉口交通信号控制过程失败，并步骤Ⅲ中统计的本次交叉口交通信号控制过程的重复次数进行判断：当步骤Ⅲ中统计的本次交叉口交通信号控制过程的重复次数小于预先设定的最大重复次数时，返回Ⅲ；否则，所述主控装置1将步骤101中所述被寻址装置标记为暂不通信装置且同步发出报警提示；

所述主控装置1将步骤101中所述被寻址装置标记为暂不通信装置且同步发出报警提示后，所述被寻址装置均处于不能通信状态，直至所述主控装置1将所述被寻址装置的暂不通信装置标记去除；

所述主控装置1将步骤101中所述被寻址装置标记为暂不通信装置后且所述被寻址装置的暂不通信装置标记去除之前，每次进行交叉口交通信号控制过程中，步骤101中进行地址呼叫时，所述主控装置1通过RS-485总线将被寻址装置的地址信息同步发送至除所述暂不通信装置之外的各节点控制装置2；

步骤202中所述被寻址装置通过RS-485总线向主控装置1发送信号灯控制信息错误的应答信息后，将所述被寻址装置将本步骤中所接收的所述信号灯控制信息删除，且所述被寻址装置同步控制其所控制的所有交通信号灯均熄灭。

步骤一中所述节点控制装置2处于地址侦听状态时，所述节点控制装置2调用地址侦听模块对主控装置1发送的地址信息进行同步接收；

所述主控装置1处于数据接收状态时，所述主控装置1对节点控制装置2发送的地址信息进行同步接收；

由上述内容可知，本发明中交叉口交通信号控制的功能实现是以RS-485通信为基础的。为保证主机控制器(即主控装置1的主处理器1-1)与各个节点控制器(即节点控制装置2的第一处理器2-11或第二处理器2-21)之间能够稳定、可靠地通信，在所述主机控制器与各节点控制器之间的通信关系具有如下特征：第一、主机寻址：只有所述主机控制器拥有RS-485总线的控制权，各节点控制器只能被动的接受所述主机控制器的总线访问请求，主机通过主机寻址协议寻址要访问的节点控制器；第二、数据交换：通过数据交换实现主机控制器与节点控制器之间的数据交换；第三、通信保护：通过通信保护保证通信的实时、稳定与可靠。

其中，主机寻址方面具体表现为：1)采用一主多从的结构，主机控制器为主机，只有主机控制器有权发起总线访问，各节点控制器为从机，只能被动地响应主机的通信请求；2)主机发起访问之前所有的从机设置为地址侦听状态，主机需要与某个从机通信时在地址呼叫模式呼叫该从机，即向总线发送被呼叫从机的地址编码，所有的从机都可以接收该地址；3)从机接收到地址码后把收到的地址与自身的地址相比较，如果收到的地址与从机节点自身的地址不符，则该从机节点仍维持地址侦听状态，如果收到的地址与自身的地址相同，则该从机立刻应答主机的地址呼叫；4)从机应答的方法为把自身的地址发送到总线上，随后该从机节点切换到数据接收状态，为接收主机的数据做好准备；5)主机呼叫被寻址的从机之后，立即切换为接收状态，等待从机节点的应答，如果被呼叫的从机存在且正常响应，则主机在正常接收到应答信号之后立刻切换为数据收发模式，这样，主机与从机节点都进入到数据收发模式，建立起了通信链接，寻址过程完成；6)未被呼叫的从机节点仍保持地址侦听状态，不响应已建立起通信链接的主机与从机之间的任何数据传输。

主机控制器与节点控制器之间的数据交换方面，具体表现为：1)在数据交换阶段主机控制器需要把节点控制器所控信号灯的相位控制代码传送给节点控制器，并从节点获取所控各信号灯的故障检测状态，因此数据交换是双向通信；2)数据通信开始主机发送，从机接收，主机发送给从机节点的控制信息(即步骤201中所述信号灯控制信息)的格式为：

Number_byte Control_data1 Control_data2 Control_data3 Security_code；

其中，Number_byte表示主机发送字节数(即所述字节数量信息)，从Control_data1到Control_data3为相位控制信息且共3个字节，Security_code为校验码1个字节(即所述校验位数据)，因此Number_byte为4个字节；

Control_data1用于控制信号灯的相位状态，具体格式如表1：

表1：Control_data1格式表

位段分组	第4组	第3组	第2组	第1组
					位段	D7 D6	D5 D4	D3 D2	D1 D0

一个节点控制器能控制4个信号灯组(即车行道信号灯组3-2或人行横道信号灯组4-2)的状态，每个信号灯组包含红、黄和绿3个信号灯；Control_data1被划分为4组，每组的两位用于控制一组信号灯的状态，其中00表示信号灯熄灭，01代表红灯亮，10代表绿灯亮，11代表黄灯亮；

Control_data2用于指定倒计时牌(即第一倒计时牌3-1或第二倒计时牌4-1)相关联的灯组，用序号1-4表示，序号为1，则倒计时牌显示为第1组灯的颜色；如序号为2，则倒计时牌显示为第2组灯的颜色，以此类推；

Control_data3用于倒计时的时间控制，即倒计时的秒数，倒计时的时间也是当前相位的持续时间；

Security_code用于数据传输校验，发送主机发送过来的校验码为Number_byte及Control_data1到Control_data3各字节的累加和，不计进位，接收方对接收到的数据按照同样的方法求取校验码与接收到的校验码进行比对，从而决定接收的数据是否可用，即将所述校验位数据与主控装置1所发送信号灯控制信息中的所述校验位数据进行对比决定是否可用；

本实施例中，主机发送完以上字节(即信号灯控制信息)之后，转换为数据接收状态等待从机应答，从机节点接收完以上字节序列之后切换为发送状态对主机进行应答，经过校验如果接收的数据正确则发送0x55给主机，否则发送0xaa给主机；其中，0x55和0xaa均为应答信息；

从机应答之后把自身所控信号灯的故障检测信息(用一个字节表示)发送给主机，此后从机退出数据收发模式回到地址侦听模式，结束通信，断开与主机的链接状态；

主机在接收完从机的应答信号后也退出数据收发状态，回到地址呼叫模式，如果主机接收到的从机应答表明数据传输有误，则可以重新呼叫该从机，重复上述的过程传输数据，主机进入地址呼叫模式之后可以继续与其它节点控制器通信。

而通信保护方面具体体现为：1)采用有问有答，一问一答的闭合协议形式；主机呼叫从机，从机应答；主机发送控制信息，从机应答校验码及状态信息；2)采取通信超时退出机制，在主机等待从机响应时设置最长等待时间，当等待时间到还未收到应答，则结束当前的通信；主机在地址呼叫结束及与从机之间数据交换过程中均需要等待从机应答，都按照超时退出机制处理；从机在地址应答完成也会等待主机发送控制信息，同样也设置超时等待退出；3)采取健全的差错处理机制，主机与某个节点通信出现错误，如超时错误、应答错误、校验错误等，主机会记录并重新发送，重发的次数限定为3次，如果3次还不成功，则可以判定不是由于干扰等引起的临时故障，而可能是严重的不可自动恢复的故障，此时主机将挂起与该节点的通信，完成与其他节点之间的通信，并发出报警信息；从机节点在通信过程中检测到通信错误，一律转入地址侦听模式等待重新呼叫，如果已经接收到数据，该数据校验错误，则丢掉该数据，信号灯熄灭。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于RS-485总线的交叉口交通信号控制系统，其特征在于：包括主控装置(1)和多个对道路交叉口所安装的交通信号装置进行控制的节点控制装置(2)，多个所述节点控制装置(2)均通过RS-485总线与主控装置(1)进行双向通信；所述交通信号装置安装在交通信号灯杆上，每个所述交通信号装置均由一个所述节点控制装置(2)进行控制；

所述交通信号灯杆为安装于所述道路交叉口的人行横道上的人行通道灯杆或安装于所述道路交叉口的车行道上的车行道灯杆，所述交通信号装置为安装在所述人行通道灯杆上的人行通道交通信号装置或安装在所述车行道灯杆上的车行道交通信号装置，所述节点控制装置(2)为对所述人行通道交通信号装置进行控制的人行通道控制装置或对所述车行道交通信号装置进行控制的车行道控制装置；

每个所述车行道交通信号装置均包括第一倒计时牌(3-1)和一个或多个车行道信号灯组(3-2)，每个所述车行道信号灯组(3-2)均包括三个交通信号灯，且三个所述交通信号灯分别为红色信号灯、绿色信号灯和黄色信号灯；每个所述人行通道交通信号装置均包括第二倒计时牌(4-1)和一个人行横道信号灯组(4-2)，所述人行横道信号灯组(4-2)包括两个交通信号灯，且两个所述交通信号灯分别为红色信号灯和绿色信号灯；

每个所述车行道控制装置均与其所控制车行道交通信号装置中的第一倒计时牌(3-1)和车行道信号灯组(3-2)连接，每个所述人行通道控制装置均与其所控制人行通道交通信号装置中的第二倒计时牌(4-1)和人行横道信号灯组(4-2)连接。

2.按照权利要求1所述的基于RS-485总线的交叉口交通信号控制系统，其特征在于：每个所述人行通道控制装置均与其所控制的所述人行通道交通信号装置安装于同一个所述人行通道灯杆上，每个所述车行道控制装置均与其所控制的所述车行道交通信号装置安装于同一个所述车行道灯杆上。

3.按照权利要求1或2所述的基于RS-485总线的交叉口交通信号控制系统，其特征在于：还包括与主控装置(1)进行双向通信的上位机(5)。

4.按照权利要求1或2所述的基于RS-485总线的交叉口交通信号控制系统，其特征在于：所述车行道控制装置包括第一处理器(2-11)、对所述车行道交通信号装置中的各交通信号灯分别进行驱动的第一信号灯隔离驱动电路(2-12)、对第一倒计时牌(3-1)进行驱动的第一倒计时牌隔离驱动电路(2-13)以及分别与第一处理器(2-11)连接的第一RS-485通信接口(2-14)和第一通信地址设置电路(2-15)，所述第一信号灯隔离驱动电路(2-12)和第一倒计时牌隔离驱动电路(2-13)均与第一处理器(2-11)连接；所述车行道交通信号装置中的所有交通信号灯均与第一信号灯隔离驱动电路(2-12)连接，所述第一倒计时牌(3-1)与第一倒计时牌隔离驱动电路(2-13)连接；

所述人行通道控制装置包括第二处理器(2-21)、对所述人行通道交通信号装置中的两个所述交通信号灯分别进行驱动的第二信号灯隔离驱动电路(2-22)、对第二倒计时牌(4-1)进行驱动的第二倒计时牌隔离驱动电路(2-23)以及分别与第二处理器(2-21)连接的第二RS-485通信接口(2-24)和第二通信地址设置电路(2-25)，所述第二信号灯隔离驱动电路(2-22)和第二倒计时牌隔离驱动电路(2-23)均与第二处理器(2-21)连接；所述人行通道交通信号装置中的两个所述交通信号灯均与第二信号灯隔离驱动电路(2-22)连接，所述第二倒计时牌(4-1)与第二倒计时牌隔离驱动电路(2-23)连接；

所述第一处理器(2-11)和第二处理器(2-21)均与主控装置(1)进行通信。

5.按照权利要求4所述的基于RS-485总线的交叉口交通信号控制系统，其特征在于：所述车行道控制装置还包括对所控制车行道交通信号装置中的各交通信号灯分别进行故障检测的第一信号灯故障检测电路(2-16)，所述第一信号灯故障检测电路(2-16)分别与第一信号灯隔离驱动电路(2-12)和第一处理器(2-11)连接；

所述人行通道控制装置还包括对所控制人行通道交通信号装置中的两个所述交通信号灯分别进行故障检测的第二信号灯故障检测电路(2-26)，所述第二信号灯故障检测电路(2-26)分别与第二信号灯隔离驱动电路(2-22)和第二处理器(2-21)连接。

6.按照权利要求5所述的基于RS-485总线的交叉口交通信号控制系统，其特征在于：所述第一信号灯隔离驱动电路(2-12)包括多个交通信号灯隔离驱动电路，所述第一信号灯隔离驱动电路(2-12)中所包括交通信号灯隔离驱动电路的数量与所述车行道交通信号装置中所包括交通信号灯的数量相同，且第一信号灯隔离驱动电路(2-12)中的每个所述交通信号灯隔离驱动电路均与所述车行道交通信号装置中的一个所述交通信号灯连接；

所述第二信号灯隔离驱动电路(2-22)包括两个交通信号灯隔离驱动电路，所述第二信号灯隔离驱动电路(2-22)中的每个所述交通信号灯隔离驱动电路均与所述人行通道交通信号装置中的一个所述交通信号灯连接；

所述交通信号灯隔离驱动电路包括PMOS开关管T4和1个光电耦合器OP6，PMOS开关管T4的源极接第一电源端且其漏极接所述交通信号灯，光电耦合器OP6的第4引脚经电阻R63后接PMOS开关管T4的栅极且其第1引脚接第二电源端；

所述第一信号灯隔离驱动电路(2-12)中各交通信号灯隔离驱动电路的光电耦合器OP6的第2引脚均与第一处理器(2-11)连接；所述第二信号灯隔离驱动电路(2-22)中各交通信号灯隔离驱动电路的光电耦合器OP6的第2引脚均与第二处理器(2-21)连接；

所述第一信号灯故障检测电路(2-16)和第二信号灯故障检测电路(2-26)均为交通信号灯故障检测电路；所述交通信号灯故障检测电路包括对被检测交通信号灯的回流电流进行检测的检流电阻RS1、与检流电阻RS1连接的电压放大电路、与所述电压放大电路连接的电压比较电路和与所述电压比较电路连接的光电隔离电路；

所述第一信号灯故障检测电路(2-16)的所述光电隔离电路与第一处理器(2-11)连接，所述第一信号灯故障检测电路(2-16)的所述检流电阻RS1连接；

所述第二信号灯故障检测电路(2-26)的所述光电隔离电路与第二处理器(2-21)连接，所述第二信号灯隔离驱动电路(2-22)中的两个所述交通信号灯隔离驱动电路均与第二信号灯故障检测电路(2-26)的所述检流电阻RS1连接。

7.按照权利要求5所述的基于RS-485总线的交叉口交通信号控制系统，其特征在于：所述车行道控制装置还包括第一外壳和布设在所述第一外壳内的第一电子线路板；所述第一处理器(2-11)、第一信号灯隔离驱动电路(2-12)、第一倒计时牌隔离驱动电路(2-13)、第一RS-485通信接口(2-14)、第一通信地址设置电路(2-15)和第一信号灯故障检测电路(2-16)均布设在所述第一电子线路板上；

所述人行通道控制装置还包括第二外壳和布设在所述第二外壳内的第二电子线路板；所述第二处理器(2-21)、第二信号灯隔离驱动电路(2-22)、第二倒计时牌隔离驱动电路(2-23)、第二RS-485通信接口(2-24)、第二通信地址设置电路(2-25)和第二信号灯故障检测电路(2-26)均布设在所述第二电子线路板上；

所述主控装置(1)包括机壳和安装在所述机壳内的第三电子线路板，所述第三电子线路板上设置有主处理器(1-1)以及分别与主处理器(1-1)连接的第二RS-485通信接口(1-2)、人机接口电路(1-3)、实时时钟电路(1-4)、存储电路(1-5)、显示电路(1-6)和状态指示电路；

所述第一RS-485通信接口(2-14)和第二RS-485通信接口(1-2)均为RS-485接口电路，所述RS-485接口电路包括MAX485芯片和与所述MAX485芯片连接的瞬态电压抑制电路。

8.一种利用如权利要求1所述控制系统进行交叉口交通信号控制的方法，其特征在于：通过主控装置(1)与多个所述节点控制装置(2)之间的双向通信进行交叉口交通信号控制；每次进行交叉口交通信号控制时，均包括以下步骤：

步骤一、主机寻址：主控装置(1)调用主机寻址模块进行寻址，过程如下：

步骤101、地址呼叫：主控装置(1)通过RS-485总线将被寻址装置的地址信息同步发送至所有节点控制装置(2)，之后主控装置(1)切换为数据接收状态；

所述被寻址装置为此时需控制的节点控制装置(2)；

本步骤中，所有节点控制装置(2)均处于地址侦听状态；

步骤102、地址接收及判断：每个所述节点控制装置(2)均对步骤101中所发送的地址信息进行接收，并判断所接收的地址信息是否与自身的地址信息一致：当判断得出所接收的地址信息与自身的地址信息一致时，说明该节点控制装置(2)为所述被寻址装置，并进入步骤103；否则，该节点控制装置(2)仍处于地址侦听状态；

步骤103、从机应答：步骤102中所述被寻址装置将自身的地址信息通过RS-485总线同步发送至主控装置(1)，同时所述被寻址装置切换为数据接收状态；

本步骤中，所述被寻址装置的应答信息为自身的地址信息；

步骤104、主机应答处理及通信链接建立：主控装置(1)接收到步骤103中所述被寻址装置所发送的地址信息后，主控装置(1)与所述被寻址装置均切换为数据收发状态，此时主控装置(1)与所述被寻址装置之间的通信链接建立，主机寻址过程结束；

步骤二、数据交换，过程如下：

步骤201、控制信息发送：主控装置(1)通过RS-485总线将信号灯控制信息发送至所述被寻址装置；

所述信号灯控制信息包括对所述被寻址装置所控制交通信号灯进行控制的相位控制信息；

步骤202、控制信息接收及分析判断与信息回复：所述被寻址装置对步骤201中所述信号灯控制信息进行接收，并对所接收信号灯控制信息是否正确进行分析判断，并根据判断结果进行信息回复：当判断得出所接收信号灯控制信息正确时，所述被寻址装置通过RS-485总线向主控装置(1)发送信号灯控制信息正确的应答信息，并进入步骤203；否则，所述被寻址装置通过RS-485总线向主控装置(1)发送信号灯控制信息错误的应答信息，并返回步骤201，所述主控装置(1)重新进行控制信息发送；

步骤203、工作状态切换：步骤202中所述被寻址装置通过RS-485总线向主控装置(1)发送信号灯控制信息正确的应答信息后，所述被寻址装置退出数据收发状态并切换至地址侦听状态，断开主控装置(1)与所述被寻址装置之间的通信链接；所述主控装置(1)接收到所述被寻址装置发送的信号灯控制信息正确的应答信息后，主控装置(1)退出数据收发状态并切换至地址呼叫状态，完成一次交叉口交通信号控制过程。

9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤201中所述信号灯控制信息的通信帧从前至后依次由字节数量信息、所述相位控制信息和1个校验位数据组成，所述字节数量信息为所述信号灯控制信息的字节数，所述字节数量信息和所述校验位数据均为一个字节；所述相位控制信息为对所述被寻址装置所控制交通信号灯的相位进行控制的控制代码；

步骤201中进行控制信息发送之前，所述主控装置(1)先调用所述校验位数据生成模块，生成所述信号灯控制信息中的所述校验位数据；

步骤202中对所接收信号灯控制信息是否正确进行分析判断时，所述被寻址装置先调用校验位数据计算模块且按照所述校验位数据生成模块生成所述校验位数据的方法，计算出此时所接收信号灯控制信息对应的校验位数据，并将计算得出的所述校验位数据与主控装置(1)所发送信号灯控制信息中的所述校验位数据进行对比：当计算得出的所述校验位数据与主控装置(1)所发送信号灯控制信息中的所述校验位数据一致时，判断为所接收信号灯控制信息正确；否则，判断为所接收信号灯控制信息错误。

10.按照权利要求8或9所述的方法，其特征在于：通过主控装置(1)与多个所述节点控制装置(2)之间的双向通信进行交叉口交通信号控制之前，先对各节点控制装置(2)分别设置一个地址信息并对所设置的地址信息进行同步存储，多个所述节点控制装置(2)的地址信息均不同；

步骤102中进行地址接收及判断时，每个所述节点控制装置(2)均调用地址信息比较模块判断所接收的地址信息是否与预先设置的自身的地址信息一致；

步骤101中所述主控装置(1)切换为数据接收状态后，所述主控装置(1)调用超时退出模块同步开始对等待从机应答时间进行统计，当所统计的等待从机应答时间超过预先设计的等待应答时间且未收到任一个所述节点控制装置(2)的应答信息时，所述主控装置(1)退出数据接收状态并切换至地址呼叫状态，完成一次交叉口交通信号控制过程；

步骤201中所述主控装置(1)通过RS-485总线将信号灯控制信息发送至所述被寻址装置后，所述主控装置(1)调用超时退出模块同步开始对等待从机应答时间进行统计，当所统计的等待从机应答时间超过预先设计的等待应答时间且未收到所述被寻址装置的应答信息时，所述主控装置(1)退出数据收发状态并切换至地址呼叫状态，完成一次交叉口交通信号控制过程；

步骤103中所述被寻址装置切换为数据接收状态后，所述被寻址装置调用超时退出模块同步开始对等待主机应答时间进行统计，当所统计的等待主机应答时间超过预先设计的等待应答时间且未收到主控装置(1)发送的所述信号灯控制信息时，所述被寻址装置退出数据收发状态并切换至地址侦听状态，完成一次交叉口交通信号控制过程；

步骤101中所述主控装置(1)通过RS-485总线将被寻址装置的地址信息同步发送至所有节点控制装置(2)后，所述主控装置(1)调用通信审核模块对本次交叉口交通信号控制过程是否成功进行判断：当本次交叉口交通信号控制过程完成且主控装置(1)接收到所述被寻址装置发送的信号灯控制信息正确的应答信息时，判断为本次交叉口交通信号控制过程成功；否则，判断为本次交叉口交通信号控制过程失败，所述主控装置(1)同步调用通信差错处理模块对本次交叉口交通信号控制过程进行处理，过程如下：

步骤Ⅰ、重复控制：返回步骤一，按照步骤一至步骤二中所述的方法，对本次交叉口交通信号控制过程进行一次重复，并所述主控装置(1)同步调用重复次数统计模块，对本次交叉口交通信号控制过程的重复次数进行统计；

步骤Ⅱ、重复审核：步骤Ⅰ中重复控制开始后，所述主控装置(1)调用通信审核模块对本次交叉口交通信号控制过程是否成功进行判断：当本次交叉口交通信号控制过程完成且主控装置(1)接收到所述被寻址装置发送的信号灯控制信息正确的应答信息时，判断为本次交叉口交通信号控制过程成功；否则，判断为本次交叉口交通信号控制过程失败，进入步骤Ⅲ；

步骤Ⅲ、下一次重复控制：按照步骤Ⅰ中所述的方法，进行下一次重复控制；

步骤Ⅳ、下一次重复审核：步骤Ⅲ中重复控制开始后，所述主控装置(1)调用通信审核模块，对本次交叉口交通信号控制过程是否成功进行判断：当本次交叉口交通信号控制过程完成且主控装置(1)接收到所述被寻址装置发送的信号灯控制信息正确的应答信息时，判断为本次交叉口交通信号控制过程成功；否则，判断为本次交叉口交通信号控制过程失败，并步骤Ⅲ中统计的本次交叉口交通信号控制过程的重复次数进行判断：当步骤Ⅲ中统计的本次交叉口交通信号控制过程的重复次数小于预先设定的最大重复次数时，返回Ⅲ；否则，所述主控装置(1)将步骤101中所述被寻址装置标记为暂不通信装置且同步发出报警提示；

所述主控装置(1)将步骤101中所述被寻址装置标记为暂不通信装置且同步发出报警提示后，所述被寻址装置均处于不能通信状态，直至所述主控装置(1)将所述被寻址装置的暂不通信装置标记去除；

所述主控装置(1)将步骤101中所述被寻址装置标记为暂不通信装置后且所述被寻址装置的暂不通信装置标记去除之前，每次进行交叉口交通信号控制过程中，步骤101中进行地址呼叫时，所述主控装置(1)通过RS-485总线将被寻址装置的地址信息同步发送至除所述暂不通信装置之外的各节点控制装置(2)；

步骤202中所述被寻址装置通过RS-485总线向主控装置(1)发送信号灯控制信息错误的应答信息后，将所述被寻址装置将本步骤中所接收的所述信号灯控制信息删除，且所述被寻址装置同步控制其所控制的所有交通信号灯均熄灭。