CN203631028U - 一种交通灯实训装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交通灯实训装置，包括电路板以及设置于电路板上的交通灯模块、地线接口、电源接口和多个I/O口，所述交通灯模块包括4组发光二极管，4组发光二极管呈矩形排列，每组发光二极管中包括红、黄、绿三个发光二极管，每个发光二极管的一端接电源接口，另一端接相应的I/O口。本实用新型中每个发光二极管单独设置I/O口，能够单独对每个发光二极管进行单独控制，除交通灯实验外，还可以进行环彩灯实验。

Description

一种交通灯实训装置

技术领域

本实用新型涉及教学实验领域，尤其涉及一种可帮助学生学习应用单片机或可编程控制器进行系统设计的交通灯实训装置。

背景技术

实验教学在教学中的比例逐步增长，实验教学是培养学生实验动手能力、实验研究能力和创新能力，并对理论教学的知识通过实验获得理性认识从而掌握理论知识，因此实验教学内容包括了验证型、综合性、设计性和创新性实验项目，目前中国学生的实验设计能力和创新能力普遍欠缺，这与实验教学设备和教学方法有直接联系，可以通过改进实验教学设备和教学方法，逐步达到提高学生实验设计能力和创新能力的目的。

交通灯控制系统设计是单片机、可编程逻辑控制器（Programmable LogicController，PLC）课程中最常见的一个教学实验项目，在实际的实践教学过程中，学校均采用一体化的封闭式的单片机实验箱设计或PLC实验箱。交通灯实验中模仿实际交通灯控制系统，设置四组发光二极管，分别对应于东、南、西、北四个方向，每个方向包括3个发光二极管，发光二极管的一点与I/O口相连。现有的交通灯实训装置（包括单片机和PLC交通灯实验箱）中交通灯南北或东西方向的指示灯进行并联，即南北方向中对应位置的两个指示灯共用同一个I/O口，东西方向中对应位置的两个指示灯共用同一个I/O口。无法用于其它的实训项目，因此，东西和南北方向发光二极管的颜色变化步调一致，无法完成各个发光二极管的独立变化，进行环彩灯实验。而在实际的单片机或PLC控制中，环彩灯实验也是一个常用的实验项目。

另外，由于单片机所用电源（5V）和PLC所用的电源（24V）不同，现有的交通灯实训装置功能不通用，若要进行单片机实验和PLC实验，需要同时单独设置单片机交通灯实训装置和PLC的交通灯实训装置，装置的利用率不高。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种交通灯实训装置。

一种交通灯实训装置，包括电路板以及设置于电路板上的交通灯模块、地线接口、电源接口和多个I/O口，所述交通灯模块包括4组发光二极管，4组发光二极管呈矩形排列，每组发光二极管中包括红、黄、绿三个发光二极管，每个发光二极管的一端接电源接口，另一端接相应的I/O口。

与现有的交通灯实训装置中2个发光二极管（指示灯）共用一个I/O口，每个发光二极管的单独对应一个I/O口，可以通过外接的单片机对每一个发光二极管的进行单独控制，能够进行环彩灯实验，从而扩大了该交通灯实训装置的使用范围，提高了装置的利用率。

所述的电源接口为2个，一个为24V电源接口，一个为5V电源接口，所述24V电源接口通过DC-DC电路与各个发光二极管连接，所述5V电源接口与各个发光二极管直接连接。

在原有只有一个5V电源接口的实训装置上再设置24V的电源接口，并采用DC-DC电路将电压降至5V，外接24V电源，直接将PLC芯片的输出端与相应的I/O口连接，即可进行基于PLC的交通灯实验。

为防止实际实验操作过程中，学生将5V电源接口误接上24V电源，作为优选，5V电源接口通过二极管与各个发光二极管直接连接。

所述的交通灯实训装置还包括固定在电路板上的数码显示管，所述数码显示管为共阴极连接，所述数码显示管的输入端与对应的I/O口相连，所述数码显示管的接地端与地线接口相连。数码显示管，用于显示交通灯中信号变化的时间，更加接近真实的交通灯。

为便于观察，所述4组发光二极管处在数码显示管的外围。

所述的交通灯实训装置还包括固定在电路板上的开关，所述开关的一端与地线接口连接，另一端与对应的I/O口相连。通过设置开关，结合外接控制芯片（单片机或PLC芯片）实现手动控制，能够进行功能扩展，该开关个数可以根据实际需要设置。

所述的交通灯实训装置还包括透明盒体，所述透明盒体由相互扣合的上盖和底座构成，所述电路板以及交通灯模块封装在透明盒体中，所述I/O口和开关均嵌设在上盖和底座的结合部位。

所述电路板为矩形，且四角带有安装孔，所述上盖朝向电路板的一侧设有贯穿安装孔的定位套，所述底座朝向电路板的一侧设有与所述定位套过盈配合的定位柱。通过定位柱与定位套之间的过盈配合，使上盖和底座不易脱落分离，可以不用螺钉等固定件，拆装方便。

所述上盖与电路板的顶面之间设有第一绝缘垫块，所述底座与电路板的底面之间设有第二绝缘垫块。

将电路板以及交通灯模块封装在透明盒体中一方面可以很好的保护电路，防止线路损坏，便于移动，另一方面还可以起到防尘和防水作用。

所述上盖的内壁设有与电路板边缘抵接的导向筋条。

所述导向筋条具有与电路板抵接的斜边。

通过导向筋条的斜边对电路板的限定，使电路板不易发生平移错位。

进一步优选，上盖的底沿外周设有环形的限位台阶，所述底座的顶沿设有用于包围所述限位台阶的环形凸起。

安装时，随着电路板贴近顶盖，导向筋条的斜边对电路板的边缘的挤压力增大，但反作用力也随之增大，为了防止上盖发生明显变形或破损，底座顶沿的环形凸起可以对限位台阶起到限位和保护作用。

本实用新型的交通灯实训装置可用于单片机实验教学。与现有的实训装置比，适用应性广，可用于进行PLC课程，且实验项目多，可完成复杂交通灯控制实验、彩灯控制实验、环彩灯实验等。

附图说明

图1为本实施例的交通灯实训装置结构示意图；

图2为本实施例的交通灯实训装置的电路原理图；

图3为本实施例的交通灯实训装置的正视图；

图4为本交通灯实训装置中透明盒体的扣合结构示意图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例和附图多本实用新型进行详细说明。

本实施例的交通灯实训装置，如图1所示，包括电路板1以及设置于电路板上的交通灯模块2、第一接口3、第二接口4，七段数码显示管5和第三接口6，交通灯模块2包括4组发光二极管，一共12个发光二极管，每组为3个发光二极管，分别为一个红光发光二极管、一个黄光发光二极管和一个绿光发光二极管，4组一共12个发光二极管。4组发光二极管呈矩形排列（分别代表东、南、西、北四个方向），七段数码显示管5位于矩形的中间。第一接口3、第二接口4和按键5位电路板1的一同一侧的边缘处。

本发明的中有12个发光二极管，每个二极管串联一个电阻，相应的一共有12个电阻，图2仅画出了发光二极管L1、L2和L12连接关系，其余二极管连接关系相同，依此类推即可。

如图2所示，第一接口3设有23个I/O口31（图中仅画出14个），第二接口4设有2个电源接口和一个地线接口4-3，其中电源接口分别为24V电源接口4-1和5V电源接口4-2，第三接口6设有4个开关按键61，分别对应于开关K1、开关K2、开关K3和开关K4。七段数码显示管5为共阴极连接，七段数码显示管的输入端分别与相应的I/O口31相连，接地端与地线接口3-3相连；开关K1、开关K2、开关K3和开关K4的一端与地线接口3-3相连，另一端与相应的I/O连接。

24V电源接口3-1与DC-DC电路的输入端连接，该DC-DC电路用于将24V电压降至5V。5V电源接口3-2通过二极管D1后与DC-DC电路的输入端连接。发光二极管L1、发光二极管L2和发光二极管L12的一端分别与电阻R1、电阻R2和电阻R12，另一端分别连接至相应的I/O口31，且电阻R1、电阻R2和电阻R12的另一端相互并联后，连接到DC-DC电路的输出端。

如图3所示，本实施例中第一接口3中的23个I/O口31，排列成2行，其中一行有12个I/O口，另一行11个I/O口31。

该交通灯实训装置还包括透明盒体，如图4所示，透明盒体由相互扣合的上盖7和底座8构成，底座8的侧壁顶端为L形，上盖与之向扣合。电路板1以及交通灯模块封装在透明盒体中，第一接口3、第二接口4和第三接口6均嵌设在上盖7和底座8的结合部位。电路板1为矩形，且四角带有安装孔14（如图1所示），上盖7朝向电路板的一侧设有贯穿安装孔的定位套9，底座3朝向电路板的一侧设有与所述定位套过盈配合的定位柱10。上盖7与电路板1的顶面之间设有第一绝缘垫块11，底座8与电路板1的底面之间设有第二绝缘垫块12。上盖7与电路板1的顶面之间和所述底座与电路板的第面分别设有导向筋条13，进一步对电路板进行固定，防止松动。当进行单片机实验室，将5V的外接电源的正极接到5V电源接口42上，负极与地线接口43相连，将单片机的I/O口31与交通灯实训装置相应的I/O口连接。

当进行PLC实验时，将24V的外接电源的正极接到24V电源接口41上，负极与地线接口43相连，将PLC分别与交通灯实训装置上相应的I/O口31连接。

以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种交通灯实训装置，其特征在于，包括电路板以及设置于电路板上的交通灯模块、地线接口、电源接口和多个I/O口，所述交通灯模块包括4组发光二极管，4组发光二极管呈矩形排列，每组发光二极管中包括红、黄、绿三个发光二极管，每个发光二极管的一端接电源接口，另一端接相应的I/O口。

2.如权利要求1所述的交通灯实训装置，其特征在于，所述的电源接口为2个，一个为24V电源接口，一个为5V电源接口，所述24V电源接口通过DC-DC电路与各个发光二极管连接，所述5V电源接口与各个发光二极管直接连接。

3.如权利要求2所述的交通灯实训装置，其特征在于，还包括固定在电路板上的数码显示管，所述数码显示管为共阴极连接，所述数码显示管的输入端与对应的I/O口相连，所述数码显示管的接地端与地线接口相连。

4.如权利要求3所述的交通灯实训装置，其特征在于，所述4组发光二极管处在数码显示管的外围。

5.如权利要求4所述的交通灯实训装置，其特征在于，还包括固定在电路板上的开关，所述开关的一端与地线接口连接，另一端与对应的I/O口相连。

6.如权利要求5所述的交通灯实训装置，其特征在于，交通灯实训装置还包括透明盒体，所述透明盒体由相互扣合的上盖和底座构成，所述电路板、交通灯模块以及数码显示管封装在透明盒体中，所述地线接口、电源接口、所有I/O口和开关均嵌设在上盖和底座的结合部位。

7.如权利要求6所述的交通灯实训装置，其特征在于，所述电路板为矩形，且四角带有安装孔，所述上盖朝向电路板的一侧设有贯穿安装孔的定位套，所述底座朝向电路板的一侧设有与所述定位套过盈配合的定位柱。

8.如权利要求7所述的交通灯实训装置，其特征在于，所述上盖与电路板的顶面之间设有第一绝缘垫块，所述底座与电路板的底面之间设有第二绝缘垫块。

9.如权利要求8所述的交通灯实训装置，其特征在于，所述上盖的内壁设有与电路板边缘抵接的导向筋条，所述导向筋条具有与电路板抵接的斜边。

10.如权利要求9所述的交通灯实训装置，其特征在于，上盖的底沿外周设有环形的限位台阶，所述底座的顶沿设有用于包围所述限位台阶的环形凸起。

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