CN110719663A - 智慧路灯led显示控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于LED路灯的显示控制技术领域，尤其为智慧路灯LED显示控制系统，包括FPGA控制器，FPGA控制器通过外部电路固定连接有光敏控制模块，光敏控制模块通过有线传输电路固定连接有显示模块，光敏控制模块内部固定连接有光敏开光，光敏控制模块内部固定连接有寄存器模块，光敏控制模块内部固定连接有转换模块，转换模块一端通过有线电路固定连接有时控模块。本发明通过设置有FPGA控制器为核心的路灯的LED显示控制系统，有效保证LED显示控制系统的运行，有效摆脱传统单片机的抗干扰能力差，故障率高的问题，避免了传统电信号容易受到外界电磁信号的干扰，同时增加音频模块，对路灯光亮调节时为路过行人进行提醒，避免因为光线调节对行人造成安全隐患。

Description

智慧路灯LED显示控制系统

技术领域

本发明涉及LED路灯的显示控制技术领域，具体为智慧路灯LED显示控制系统。

背景技术

道路照明是城市照明的重要组成部分，传统的路灯常采用，高压钠灯360度发光，光损失大的缺点造成了能源的巨大浪费。当前，全球的环境在日益恶化，各国都在发展清洁能源。而随着国民经济的高速增长，我国能源供需矛盾日渐突出，电力供应开始存在着严重短缺的局面，节能是所急需解决的问题。因此，开发新型高效、节能、寿命长、显色指数高、环保的LED路灯对城市照明节能具有十分重要的意义。

道路照明与人们生产生活密切相关，随着我国城市化进程的加快，LED路灯以定向发光、功率消耗低、驱动特性好、响应速度快、抗震能力高、使用寿命长、绿色环保等优势逐渐走入人们的视野、成为世界上最具有替代传统光源优势的新一代节能光源，因此，LED路灯将成为道路照明节能改造的最佳选择。

存在以下问题：

1、现有技术中，LED路灯的显示控制系统往往采用的是单片机作为硬件控制的核心，而单片机的设计往往功能性单一，且单片机的主控板受制版工艺、布局结构、器件质量等因素的影响导致抗干扰能力差，故障率高，不易扩展，对环境依赖性强，开发周期长，作为路灯的LED显示控制系统核心无法有效保证多组路灯的高频率使用。

2、现有的路灯的显示控制中，通常采用的是电信号进行传输，而电信号容易受到外界电磁信号的干扰，造成LED显示控制系统的混乱，无法有效保证路灯的LED正常显示，致使路灯无法正常工作，影响人们的正常出行。

3、现有的路灯显示控制通常采用光控开光与时控开关进行控制开启，而开启信号通常采用电信号在各控制器件中传输，在电信号受到外界电磁信号干扰时，容易造成光敏开光与时控开关的失灵，导致路灯无法正常开启。

4、现有技术中，路灯的显示控制系统通常只有光源控制开启与关闭，在路灯根据外界人群密度与光感度与车流量来调节LED路灯的光亮时，缺少有效音频提醒，致使行人注意路灯光线明暗度改变，避免行人在突变的光暗环境中造成暂时失明，造成一定的安全隐患。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了智慧路灯LED显示控制系统，，LED路灯的显示控制系统往往采用的是单片机作为硬件控制的核心，而单片机的设计往往功能性单一，且单片机的主控板受制版工艺、布局结构、器件质量等因素的影响导致抗干扰能力差，故障率高，不易扩展，对环境依赖性强，开发周期长，作为路灯的LED显示控制系统核心无法有效保证多组路灯的高频率使用，采用的是电信号进行传输，而电信号容易受到外界电磁信号的干扰，造成LED显示控制系统的混乱，无法有效保证路灯的LED正常显示，致使路灯无法正常工作，影响人们的正常出行，采用光控开光与时控开关进行控制开启，而开启信号通常采用电信号在各控制器件中传输，在电信号受到外界电磁信号干扰时，容易造成光敏开光与时控开关的失灵，导致路灯无法正常开启，缺少有效音频提醒，致使行人注意路灯光线明暗度改变，避免行人在突变的光暗环境中造成暂时失明，造成一定的安全隐患的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：智慧路灯LED显示控制系统，包括FPGA控制器，所述FPGA控制器通过外部电路固定连接有光敏控制模块，所述光敏控制模块通过有线传输电路固定连接有显示模块，所述FPGA控制器通过外部电路固定连接有供电模块，所述FPGA控制器通过有线传输电路固定连接有音频控制模块，所述光敏控制模块内部固定连接有光敏开光，所述光敏控制模块内部固定连接有寄存器模块，所述光敏控制模块内部固定连接有转换模块，所述转换模块一端通过有线电路固定连接有时控模块，所述光敏控制模块内部通过传输电路固定连接有信息采集模块，所述光敏控制模块内部通过传输电路固定连接有信息发布模块，所述信息发布模块通过传输电路固定连接有信息传输与控制模块，所述信息采集模块内部固定连接有光敏度采集模块，所述信息采集模块内部固定连接有车流量采集模块，所述信息采集模块内部固定连接有人群密度采集模块，所述寄存器模块内部固定连接有锁存器模块，所述寄存器模块内部固定连接有计数器模块，所述转换模块内部固定连接有数据转换器，所述时控模块内部固定连接有时控开关，所述显示模块内部固定连接有LED灯，所述音频控制模块内部固定连接有语音模板库，所述音频控制模块内部固定连接有输出控制，所述输出控制通过有线传输连接有语音提示，所述语音提示一端固定连接有扬声器。

作为本发明的一种优选技术方案，所述光敏控制模块、显示模块、供电模块、音频控制模块通过FPGA控制器通过集成电路进行控制，所述FPGA控制器可编程集成电路控制器，所述FPGA控制器通过编程语言与内部连接结构与逻辑单元对各模块进行控制，所述FPGA控制器为数字集成电路，所述FPGA控制器内部包括寄存器模块、转换模块、时控模块、锁存器模块、计数器模块。

作为本发明的一种优选技术方案，所述显示模块、供电模块、音频控制模块通过信息发布模块将采集信息传输给光敏控制模块，所述光敏控制模块通过FPGA控制器内部的转换模块将采集信息转换为数字信号，所述FPGA控制器将转换模块转换的数字信号通过寄存器模块储存在FPGA控制器中，并通过FPGA控制器进行数字信号的处理，所述光敏控制模块将FPGA控制器处理的数字信号通过转换模块进行转换后传输给时控模块，所述时控模块通过传输电路接收FPGA控制器传输的信号后控制显示模块，所述信息传输与控制模块控制采集信息传输到光敏控制模块。

作为本发明的一种优选技术方案，所述信息采集模块通过转换模块内部的数据转换器将采集信息转换为数字信号，所述FPGA控制器通过寄存器模块内部的锁存器模块将数字信号储存在FPGA控制器中，所述寄存器模块通过计数器模块将内部设定的数字信号通过转换模块中的数据转换器转换后传输给时控模块，并通过时控模块内部的时控开关控制显示模块的显示。

作为本发明的一种优选技术方案，所述光敏控制模块通过光敏开光控制显示模块，所述供电模块为显示模块中的LED灯提供电能，所述供电模块通过外部电路连接外部有线供电网络，所述供电模块包括调压变压器、放电控制器，所述LED灯数量为多组，所述LED灯通过并联电路与路灯内部电路相连。

作为本发明的一种优选技术方案，所述语音模板库通过寄存器模块中的锁存器模块储存在FPGA控制器中，所述语音模板库通过转换模块将数字信号转环为电信号传输到音频控制模块，通过输出控制控制传输信号传输到语音提示，所述语音提示将传输信号传输到扬声器，所述扬声器将电信号转换为音频信号进行播放。

作为本发明的一种优选技术方案，所述光敏控制模块通过时控开关与光敏开光双重控制LED灯的开启与关闭，所述光敏开光与时控开关通过FPGA控制器内部的数字信号进行控制。

与现有技术相比，本发明提供了智慧路灯LED显示控制系统，具备以下有益效果：

该智慧路灯LED显示控制系统，通过设置有FPGA控制器为核心的路灯的LED显示控制系统，通过FPGA能够产生不同的编程数据产生不同的电路功能，有效保证LED显示控制系统的运行，有效摆脱传统单片机的抗干扰能力差，故障率高的问题，并通过将传统的电信号传输进行各器件的联系改为数字信号传输，避免了传统电信号容易受到外界电磁信号的干扰，导致LED显示控制系统中的各器件无法正常工作，同时增加音频模块，对路灯光亮调节时为路过行人进行提醒，避免因为光线调节对行人造成安全隐患。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明光敏控制模块结构示意图；

图3为本发明传输流程结构示意图；

图4为本发明显示模块结构示意图；

图5为本发明音频控制模块结构示意图；

图6为本发明数字信号控制转换真值表。

图中：1、FPGA控制器；2、光敏控制模块；3、显示模块；4、供电模块；5、音频控制模块；6、光敏开光；7、寄存器模块；8、转换模块；9、时控模块；10、信息采集模块；11、信息发布模块；12、信息传输与控制模块；13、光敏度采集模块；14、车流量采集模块；15、人群密度采集模块；16、锁存器模块；17、计数器模块；18、数据转换器；19、时控开关；20、LED灯；21、语音模板库；22、输出控制；23、语音提示；24、扬声器。

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做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。

实施例1：智慧路灯LED显示控制系统，包括FPGA控制器1，FPGA控制器1通过外部电路固定连接有光敏控制模块2，光敏控制模块2通过有线传输电路固定连接有显示模块3，FPGA控制器1通过外部电路固定连接有供电模块4，FPGA控制器1通过有线传输电路固定连接有音频控制模块5，光敏控制模块2内部固定连接有光敏开光6，光敏控制模块2内部固定连接有寄存器模块7，光敏控制模块2内部固定连接有转换模块8，转换模块8一端通过有线电路固定连接有时控模块9，光敏控制模块2内部通过传输电路固定连接有信息采集模块10，光敏控制模块2内部通过传输电路固定连接有信息发布模块11，信息发布模块11通过传输电路固定连接有信息传输与控制模块12，信息采集模块10内部固定连接有光敏度采集模块13，信息采集模块10内部固定连接有车流量采集模块14，信息采集模块10内部固定连接有人群密度采集模块15，寄存器模块7内部固定连接有锁存器模块16，寄存器模块7内部固定连接有计数器模块17，转换模块8内部固定连接有数据转换器18，时控模块9内部固定连接有时控开关19，显示模块3内部固定连接有LED灯20，音频控制模块5内部固定连接有语音模板库21，音频控制模块5内部固定连接有输出控制22，输出控制22通过有线传输连接有语音提示23，语音提示23一端固定连接有扬声器24。

本实施例中，光敏控制模块2、显示模块3、供电模块4、音频控制模块5通过FPGA控制器1通过集成电路进行控制，FPGA控制器1可编程集成电路控制器，FPGA控制器1通过编程语言与内部连接结构与逻辑单元对各模块进行控制，FPGA控制器1为数字集成电路，FPGA控制器1内部包括寄存器模块7、转换模块8、时控模块9、锁存器模块16、计数器模块17，通过FPGA控制器做路灯的LED显示控制系统的核心，通过FPGA能够产生不同的编程数据产生不同的电路功能，有效保证LED显示控制系统的运行，有效摆脱传统单片机的抗干扰能力差，故障率高的问题，提高了LED显示控制系统的稳定性，保证路灯LED显示的正常进行。

实施例2：智慧路灯LED显示控制系统，包括FPGA控制器1，FPGA控制器1通过外部电路固定连接有光敏控制模块2，光敏控制模块2通过有线传输电路固定连接有显示模块3，FPGA控制器1通过外部电路固定连接有供电模块4，FPGA控制器1通过有线传输电路固定连接有音频控制模块5，光敏控制模块2内部固定连接有光敏开光6，光敏控制模块2内部固定连接有寄存器模块7，光敏控制模块2内部固定连接有转换模块8，转换模块8一端通过有线电路固定连接有时控模块9，光敏控制模块2内部通过传输电路固定连接有信息采集模块10，光敏控制模块2内部通过传输电路固定连接有信息发布模块11，信息发布模块11通过传输电路固定连接有信息传输与控制模块12，信息采集模块10内部固定连接有光敏度采集模块13，信息采集模块10内部固定连接有车流量采集模块14，信息采集模块10内部固定连接有人群密度采集模块15，寄存器模块7内部固定连接有锁存器模块16，寄存器模块7内部固定连接有计数器模块17，转换模块8内部固定连接有数据转换器18，时控模块9内部固定连接有时控开关19，显示模块3内部固定连接有LED灯20，音频控制模块5内部固定连接有语音模板库21，音频控制模块5内部固定连接有输出控制22，输出控制22通过有线传输连接有语音提示23，语音提示23一端固定连接有扬声器24。

本实施例中，显示模块3、供电模块4、音频控制模块5通过信息发布模块11将采集信息传输给光敏控制模块2，光敏控制模块2通过FPGA控制器1内部的转换模块8将采集信息转换为数字信号，FPGA控制器1将转换模块8转换的数字信号通过寄存器模块7储存在FPGA控制器1中，并通过FPGA控制器1进行数字信号的处理，光敏控制模块2将FPGA控制器1处理的数字信号通过转换模块8进行转换后传输给时控模块9，时控模块9通过传输电路接收FPGA控制器1传输的信号后控制显示模块3，信息传输与控制模块12控制采集信息传输到光敏控制模块2，并通过将传统的电信号传输进行各器件的联系改为数字信号传输，避免了传统电信号容易受到外界电磁信号的干扰，导致LED显示控制系统中的各器件无法正常工作，通过先将系统传输的电信号转换为数字信号进行传输，通过FPGA控制器中的转换模块有效进行电信号与数字信号之间的相互转换，在传输给各器件进行运行时转换为正常的电信号，保证电信号的正常传输，避免了电信号在传输过程发生丢失等问题。

实施例3：智慧路灯LED显示控制系统，包括FPGA控制器1，FPGA控制器1通过外部电路固定连接有光敏控制模块2，光敏控制模块2通过有线传输电路固定连接有显示模块3，FPGA控制器1通过外部电路固定连接有供电模块4，FPGA控制器1通过有线传输电路固定连接有音频控制模块5，光敏控制模块2内部固定连接有光敏开光6，光敏控制模块2内部固定连接有寄存器模块7，光敏控制模块2内部固定连接有转换模块8，转换模块8一端通过有线电路固定连接有时控模块9，光敏控制模块2内部通过传输电路固定连接有信息采集模块10，光敏控制模块2内部通过传输电路固定连接有信息发布模块11，信息发布模块11通过传输电路固定连接有信息传输与控制模块12，信息采集模块10内部固定连接有光敏度采集模块13，信息采集模块10内部固定连接有车流量采集模块14，信息采集模块10内部固定连接有人群密度采集模块15，寄存器模块7内部固定连接有锁存器模块16，寄存器模块7内部固定连接有计数器模块17，转换模块8内部固定连接有数据转换器18，时控模块9内部固定连接有时控开关19，显示模块3内部固定连接有LED灯20，音频控制模块5内部固定连接有语音模板库21，音频控制模块5内部固定连接有输出控制22，输出控制22通过有线传输连接有语音提示23，语音提示23一端固定连接有扬声器24。

本实施例中，信息采集模块10通过转换模块8内部的数据转换器18将采集信息转换为数字信号，FPGA控制器1通过寄存器模块7内部的锁存器模块16将数字信号储存在FPGA控制器1中，寄存器模块7通过计数器模块17将内部设定的数字信号通过转换模块8中的数据转换器18转换后传输给时控模块9，并通过时控模块9内部的时控开关19控制显示模块3的显示，并通过将传统的电信号传输进行各器件的联系改为数字信号传输，避免了传统电信号容易受到外界电磁信号的干扰，导致LED显示控制系统中的各器件无法正常工作，同时避免了电信号受到干扰无法传输到光控开关与时控开关，避免路灯的LED无法正常显示与关闭，保证了LED的正常工作，提高了系统整体的稳定性。

实施例4：智慧路灯LED显示控制系统，包括FPGA控制器1，FPGA控制器1通过外部电路固定连接有光敏控制模块2，光敏控制模块2通过有线传输电路固定连接有显示模块3，FPGA控制器1通过外部电路固定连接有供电模块4，FPGA控制器1通过有线传输电路固定连接有音频控制模块5，光敏控制模块2内部固定连接有光敏开光6，光敏控制模块2内部固定连接有寄存器模块7，光敏控制模块2内部固定连接有转换模块8，转换模块8一端通过有线电路固定连接有时控模块9，光敏控制模块2内部通过传输电路固定连接有信息采集模块10，光敏控制模块2内部通过传输电路固定连接有信息发布模块11，信息发布模块11通过传输电路固定连接有信息传输与控制模块12，信息采集模块10内部固定连接有光敏度采集模块13，信息采集模块10内部固定连接有车流量采集模块14，信息采集模块10内部固定连接有人群密度采集模块15，寄存器模块7内部固定连接有锁存器模块16，寄存器模块7内部固定连接有计数器模块17，转换模块8内部固定连接有数据转换器18，时控模块9内部固定连接有时控开关19，显示模块3内部固定连接有LED灯20，音频控制模块5内部固定连接有语音模板库21，音频控制模块5内部固定连接有输出控制22，输出控制22通过有线传输连接有语音提示23，语音提示23一端固定连接有扬声器24。

本实施例中，语音模板库21通过寄存器模块7中的锁存器模块16储存在FPGA控制器1中，语音模板库21通过转换模块8将数字信号转环为电信号传输到音频控制模块5，通过输出控制22控制传输信号传输到语音提示23，语音提示23将传输信号传输到扬声器24，扬声器24将电信号转换为音频信号进行播放，增加音频模块，对路灯光亮调节时为路过行人进行提醒，避免因为光线调节对行人造成安全隐患，通过储存在FPGA锁存器中储存音频，提醒人们注意光线的变化，保证人们出行的舒适度，避免了可能存在的安全隐患。

对比实施例1-4，通过FPGA控制器为核心的LED显示控制系统能够有效保证各器件的正常运行，提高了系统的稳定性，避免了系统受到外界电磁干扰，保证了光敏开关与时控开关的正常运行，同时提高了显示控制系统的功能多样性，保证LED显示控制系统的各功能的视线。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.智慧路灯LED显示控制系统，包括FPGA控制器(1)，其特征在于：所述FPGA控制器(1)通过外部电路固定连接有光敏控制模块(2)，所述光敏控制模块(2)通过有线传输电路固定连接有显示模块(3)，所述FPGA控制器(1)通过外部电路固定连接有供电模块(4)，所述FPGA控制器(1)通过有线传输电路固定连接有音频控制模块(5)，所述光敏控制模块(2)内部固定连接有光敏开光(6)，所述光敏控制模块(2)内部固定连接有寄存器模块(7)，所述光敏控制模块(2)内部固定连接有转换模块(8)，所述转换模块(8)一端通过有线电路固定连接有时控模块(9)，所述光敏控制模块(2)内部通过传输电路固定连接有信息采集模块(10)，所述光敏控制模块(2)内部通过传输电路固定连接有信息发布模块(11)，所述信息发布模块(11)通过传输电路固定连接有信息传输与控制模块(12)，所述信息采集模块(10)内部固定连接有光敏度采集模块(13)，所述信息采集模块(10)内部固定连接有车流量采集模块(14)，所述信息采集模块(10)内部固定连接有人群密度采集模块(15)，所述寄存器模块(7)内部固定连接有锁存器模块(16)，所述寄存器模块(7)内部固定连接有计数器模块(17)，所述转换模块(8)内部固定连接有数据转换器(18)，所述时控模块(9)内部固定连接有时控开关(19)，所述显示模块(3)内部固定连接有LED灯(20)，所述音频控制模块(5)内部固定连接有语音模板库(21)，所述音频控制模块(5)内部固定连接有输出控制(22)，所述输出控制(22)通过有线传输连接有语音提示(23)，所述语音提示(23)一端固定连接有扬声器(24)。

2.根据权利要求1所述的智慧路灯LED显示控制系统，其特征在于：所述光敏控制模块(2)、显示模块(3)、供电模块(4)、音频控制模块(5)通过FPGA控制器(1)通过集成电路进行控制，所述FPGA控制器(1)可编程集成电路控制器，所述FPGA控制器(1)通过编程语言与内部连接结构与逻辑单元对各模块进行控制，所述FPGA控制器(1)为数字集成电路，所述FPGA控制器(1)内部包括寄存器模块(7)、转换模块(8)、时控模块(9)、锁存器模块(16)、计数器模块(17)。

3.根据权利要求2所述的智慧路灯LED显示控制系统，其特征在于：所述显示模块(3)、供电模块(4)、音频控制模块(5)通过信息发布模块(11)将采集信息传输给光敏控制模块(2)，所述光敏控制模块(2)通过FPGA控制器(1)内部的转换模块(8)将采集信息转换为数字信号，所述FPGA控制器(1)将转换模块(8)转换的数字信号通过寄存器模块(7)储存在FPGA控制器(1)中，并通过FPGA控制器(1)进行数字信号的处理，所述光敏控制模块(2)将FPGA控制器(1)处理的数字信号通过转换模块(8)进行转换后传输给时控模块(9)，所述时控模块(9)通过传输电路接收FPGA控制器(1)传输的信号后控制显示模块(3)，所述信息传输与控制模块(12)控制采集信息传输到光敏控制模块(2)。

4.根据权利要求1所述的智慧路灯LED显示控制系统，其特征在于：所述信息采集模块(10)通过转换模块(8)内部的数据转换器(18)将采集信息转换为数字信号，所述FPGA控制器(1)通过寄存器模块(7)内部的锁存器模块(16)将数字信号储存在FPGA控制器(1)中，所述寄存器模块(7)通过计数器模块(17)将内部设定的数字信号通过转换模块(8)中的数据转换器(18)转换后传输给时控模块(9)，并通过时控模块(9)内部的时控开关(19)控制显示模块(3)的显示。

5.根据权利要求4所述的智慧路灯LED显示控制系统，其特征在于：所述光敏控制模块(2)通过光敏开光(6)控制显示模块(3)，所述供电模块(4)为显示模块(3)中的LED灯(20)提供电能，所述供电模块(4)通过外部电路连接外部有线供电网络，所述供电模块(4)包括调压变压器、放电控制器，所述LED灯(20)数量为多组，所述LED灯(20)通过并联电路与路灯内部电路相连。

6.根据权利要求1所述的智慧路灯LED显示控制系统，其特征在于：所述语音模板库(21)通过寄存器模块(7)中的锁存器模块(16)储存在FPGA控制器(1)中，所述语音模板库(21)通过转换模块(8)将数字信号转环为电信号传输到音频控制模块(5)，通过输出控制(22)控制传输信号传输到语音提示(23)，所述语音提示(23)将传输信号传输到扬声器(24)，所述扬声器(24)将电信号转换为音频信号进行播放。

7.根据权利要求1所述的智慧路灯LED显示控制系统，其特征在于：所述光敏控制模块(2)通过时控开关(19)与光敏开光(6)双重控制LED灯(20)的开启与关闭，所述光敏开光(6)与时控开关(19)通过FPGA控制器(1)内部的数字信号进行控制。

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