CN205068779U - 用于切换城镇十字路口交通信号灯显示状态的控制模块 - Google Patents

Abstract

一种耗能低、控制性能稳定、能抵抗周边环境干扰的用于新能源无线遥控智能型64路交通路口信号机中的用于切换城镇十字路口交通信号灯显示状态的控制模块。包括信号输入端和信号输出端，信号输入端为与外设的信号机主控板上的微处理器相接的48线接插件，信号输出端为与交通信号灯有线连接的16路输出接口；在信号输入端与信号输出端之间还设有并行I/O接口电路、信号驱动电路、光电耦合电路和信号反馈电路。本实用新型的控制模块安装在铝制金属盒内，将其插入新能源无线遥控智能型64路交通路口信号机的机箱卡槽内与箱内主控板电路连接。其具有工作性能稳定、可靠，选通控制信号速度快和维修更换简单方便等优点。

Description

用于切换城镇十字路口交通信号灯显示状态的控制模块

技术领域

本实用新型涉及一种电路控制模块，特别涉及一种用于控制十字路口交通信号灯显示工作的控制模块。

背景技术

在我国政府大力推进农村城镇化建设的大战略目标任务中，小城镇建设成为某个地域的经济发展中心，其作为连接着城乡之间的桥梁和纽带，是统筹城乡发展的载体和切入点，它传递着大中城市向农村的辐射，传递着城市与农村之间物质与信息的交换。要改变农村的落后面貌，提高农民素质与农村的文明程度，都需要小城镇作为辐射媒介，需要小城镇向周边的农民提供直观的“样板”，通过小城镇的示范带动，有利于促进农村经济社会全面发展。

目前，在农村城镇化建设中交通、供电、给(排)水、通讯四大系统建设还不够完善。规划建设新集镇路、电、水、信等设施，需要做出近、远期规划，分期实施。特别是要解决好老集镇区与新集镇之间的道路建设，实现新老集镇无缝对接，形成大集镇框架和集镇辐射网络。

在这种特殊背景下的小城镇道路交通管理就需要一种无需布设固定线路，能够在没有市电保障供给的环境下，能够提供控制性能稳定的多相位、智能型交通信号管理机来实现农村城镇化建设中的交通道路管理，而新能源无线遥控智能型64路交通路口信号机就是针对农村城镇化建设的大战略目标而设计制作的。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种耗能低、控制性能稳定、能抵抗周边环境干扰的用于新能源无线遥控智能型64路交通路口信号机中的用于切换城镇十字路口交通信号灯显示状态的控制模块。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型的用于切换城镇十字路口交通信号灯显示状态的控制模块，包括信号输入端和信号输出端，所述信号输入端为与外设的信号机主控板上的微处理器相接的48线接插件，所述信号输出端为与所述交通信号灯有线连接的16路输出接口；在信号输入端与信号输出端之间还设有并行I/O接口电路、信号驱动电路、光电耦合电路和信号反馈电路，其中，

信号输入端上的数据端口通过数据控制线将所述微处理器发出的控制交通信号灯变化的工作指令送至并行I/O接口电路的数据控制入口；信号输入端上的状态端口通过工作状态控制线接于并行I/O接口电路工作状态控制线入口；信号输入端的片选端口通过片选信号控制线接于并行I/O接口电路的片选线入口；

并行I/O接口电路的信号控制出口接于信号驱动电路的控制入端；并行I/O接口电路的工作状态出口接于信号反馈电路的反馈端口；

信号驱动电路的控制出端接于光电耦合电路的前端；光电耦合电路的后端、所述的信号输出端、信号反馈电路的信号采集端共接。

在并行I/O接口电路的信号控制出还并接有通过无线遥控方式控制所述交通信号灯切换显示状态，的无线发射和接收电路。

所述并行I/O接口电路、信号驱动电路、光电耦合电路和信号反馈电路均为16路信号传输。

所述并行I/O接口电路所用的主控芯片为型号是D8255AC-2的可编程序外设接口电路芯片。

所述信号驱动电路所用的主控芯片为型号是ULN2803AG的驱动电路芯片。

所述光电耦合电路所用的主控芯片为型号是PC817-4的光电耦合器。

所述信号反馈电路所用的主控芯片为型号是HD74HC14P的六反相施密特触发器。

所述无线发射和接收电路所用的主控芯片为型号是PT2262的红外遥控发射/接收芯片。

与现有技术相比，本实用新型的控制模块设置于发出控制交通信号灯工作的信号机主控板与交通信号灯之间，其包括与所述主控板上的微处理器相接的48线接插件、与所述交通信号灯有线连接的16路输出接口、与所述交通信号灯无线遥控连接的无线发射和接收电路以及设置于在48线接插件与16路输出接口之间的并行I/O接口电路、信号驱动电路、光电耦合电路和信号反馈电路。本实用新型采用光电耦合电路可以有效隔离工作指令信号与控制16路通道路口交通信号灯显示的信号之间的相互干扰，而且又能通过任意改变多种编码组合变化来实现无线遥控16路通道路口交通信号灯变化来设计制作多种用途信号驱动模块，本实用新型的控制模块安装在铝制金属盒内，将其插入新能源无线遥控智能型64路交通路口信号机的机箱卡槽内与箱内主控板电路连接。其具有工作性能稳定、可靠，选通控制信号速度快和维修更换简单方便等优点。

附图说明

图1为本实用新型的方框示意图。

图2为本实用新型中其中一路信号传输通道的电路原理图。

图3为本实用新型外形结构示意图。

附图标记如下：

信号输入端10；并行I/O接口电路11、21；信号驱动电路12、22；光电耦合电路13、23；信号反馈电路14、24；信号输出端15、25；无线发射和接收电路16、26；无线发射信号地址码编码开关17、27；48线接插件端口100；印制板布局200；机箱侧观察到的模块300。

具体实施方式

本实用新型的用于切换城镇十字路口交通信号灯显示状态的控制模块，主要应用于本申请人开发的新能源无线遥控智能型64路交通路口信号机中执行快速准确地将信号机主控板上微处理器的工作指令转换为光电耦合隔离有线控制信号和提供给无线发射电路发射的工作状态编码信号，由这些信号控制安装在不同路口的交通信号灯燃亮和熄灭，达到城市交通秩序管理的目的。

本实用新型的控制模块安装在一个铝制插件盒内，通过一个48线接插件与信号机控制电路连接，可由微处理器控制选通16路信号灯控制通路任意组合，并可锁存在选择的工作状态下，直到下一次调整选通工作状态为止。

如图1所示，本实用新型包括与信号机主控板上的微处理器相接的信号输入端10(即一个48线接插件)和两路结构相同且均为八路信号传输的信号传输通道。

该信号传输通道分别为与所述交通信号灯有线连接的信号输出端15、25(即一个16路输出接口)、与所述交通信号灯无线遥控连接的无线发射和接收电路16、26、无线发射信号地址码编码开关17、27以及设置于信号输入端10与信号输出端15、25之间的并行I/O接口电路11、21、信号驱动电路12、22、光电耦合电路13、23和信号反馈电路14、24。

下面对图1中的一路信号传输通道为例，对本实用新型进行详细说明。

如图2所示，所述48线接插件1将主控板上送来的路口信号灯变化信号指令通过并行I/O接口电路11转换为相对稳定的控制某一个方向上16路交通信号灯为“1”和“0”状态的信号(所谓64路为城镇某“十”字交叉路口中四个路口各有16路，即每个路口最大可以控制16个不同交通信号灯的燃亮和熄灭，其包括设置于该路口的红、黄、绿灯，左转向灯、右转向灯、人行通道双向指示的红灯、绿灯及其它用途指示灯的燃亮和熄灭状态)。

将这些16路信号的变化通过信号驱动电路12驱动光电耦合电路13进行信号隔离后送入信号输出端15，再通过双绞线连接控制带有有线电平转换接口的路口交通信号灯的变化。

信号输入端10上的数据端口通过数据控制线将所述微处理器发出的控制交通信号灯变化的工作指令送至并行I/O接口电路11的数据控制入口。信号输入端10上的状态端口通过工作状态控制线接于并行I/O接口电路11工作状态控制线入口(该工作状态控制线入口的用途是控制四个路口中确定方向的16路不同状态的交通信号灯按照指令信号变化)。信号输入端10的片选端口通过片选信号控制线接于并行I/O接口电路11的片选线入口(该片选线入口的用途是设定四个路口中的某个路口的交通信号灯在确定的时间段内开始切换)。

并行I/O接口电路11的信号控制出口接于信号驱动电路12的控制入端；并行I/O接口电路11的工作状态出口接于信号反馈电路14的反馈端口；

信号驱动电路12的控制出端接于光电耦合电路13的前端；光电耦合电路13的后端、所述的信号输出端15、信号反馈电路14的信号采集端共接。

如图2所示，本实用新型的控制模块信号输入端10为一个48线接插件，该接插件上的“JPA-1”脚到“JPA-8”脚分别通过数据控制线与并行I/O接口电路11中的主控芯片U1的数据控制线端口“D0”脚至“D7”脚连接。

该接插件上的“JPB-5”脚到“JPB-8”脚分别通过工作状态控制线与并行I/O接口电路11中的主控芯片U1的工作状态控制线端口A0、A1、RD、WR相接。

该接插件上的“JPA/13”脚通过片选信号控制线与传输到并行I/O接口电路11中的主控芯片U1的片选线端口CS相连。

所述的并行I/O接口电路11中的主控芯片U1的型号为D8255AC-2，该电路的功能是接收CPU的指令控制交通信号灯变化工作状态(即亮灯和熄灯二种状态)并锁存交通信号灯保持在该指令所指定的工作状态下工作，直到下一个新的指令到来后再改变新的工作状态。该芯片是可编程外设接口电路，简称PPI，其有三个输入/输出通道，即A、B和C通道，用来和外部设备连接，每个通道都是八位，都可选择作为输入或输出，本实用新型设计中，选择A通道(又称信号控制出口)为控制路口信号灯工作状态变化的通道，B通道(又称工作状态出口)为检测光电耦合电路13工作状态的反馈信号通道，对于该芯片I/O通道的使用，本实用新型采用方式“0”，方式0是基本输入或输出方式，以该方式输出时为锁存，以该方式输入时为不锁存。A通道由微处理器控制选通八路信号灯控制通路任意组合，并可锁存在选择的工作状态下，直到下一次调整选通工作状态为止，A通道八位信号线分别连接于信号驱动电路12的控制入端图。

所述信号驱动电路12的主控芯片U2的型号为ULN2803AG，该电路功能是将并行I/O接口电路11中的主控芯片U1上的“PA0”脚至“PA7”脚通过数据控制线输入的指令信号进行隔离放大后驱动后设的所述光电耦合电路13进行有序地控制路口交通信号灯。该芯片内有八组驱动管(分别为U2A-U2H)，八组驱动管的输入端分别与并行I/O接口电路11中的主控芯片U1上的“PA0”脚至“PA7”脚相接，当“PA0”脚至“PA7”脚中的某一数据线为高电平时，对应的驱动管导通并使交通信号灯燃亮。相反，若某一数据线为低电平时，对应的驱动管截止并使交通信号灯熄灭。驱动输出端经过LED1-LED8发光二极管的导通和截止来控制光电耦合电路13中的光电耦合器U4A-U4D的工作和截止。

所述光电耦合电路13中的主控芯片的型号为PC817-4。该电路功能是经过信号隔离控制连接在所述信号输出端15上的十字路口的交通信号灯有序地工作。该电路其有两个芯片，每个芯片内有4组光电耦合器，八个通道使用了两个芯片U4和U6(分别为U4A-U4D,U6A-U6D)。光电耦合器内的发光二极管的正端连接在+5V电源上，当信号驱动电路12中某路的驱动管导通时，光电耦合电路13中对应连接的光电耦合器内的发光二极管燃亮，从而控制该光电耦合器内光电晶体管导通(如果外部已经连接了有线驱动电路)，由于外部电路和控制机信号是经过光电耦合隔离的，所以避免了外部信号对控制机内信号的线路干扰。

所述信号反馈电路14中的主控芯片的型号为HD74HC14P(该电路两个芯片共有八个通道，分别为U3A-U3D,U5A-U5D)。该电路功能是检测所述光电耦合电路13输出与所述信号输出端15的外接负载插口连接端的工作状态电平变化情况，并将该变化情况反馈到并行I/O接口电路11中的主控芯片U1B通道的“PB0”-“PB7”端口，然后反馈到主控板的CPU中。设计中选用的该芯片为带施密特触发器的六反相器，它们能够将缓慢变化的输入信号整形为边缘陡峭的无颤动方波输出信号，有比普通反相器要大的噪声容限，抗干扰性能好。

所述无线发射和接收电路16中的主控芯片的型号为PT2262，其是一种无线发射信号编码器。该电路功能是将并行I/O接口电路11中的主控芯片U1的A端口信号工作状态并行数据变化转换为输出信号，该输出信号是由地址码、数据码、同步码组成的完整串行编码字组，用于无线遥控发射电路。

PT2262编码集成电路和配套的PT2272译码集成电路是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗通用编码/解码电路。

所述无线发射信号编码器U13的4位数据线“D0”脚－“D3”脚并接于所述并行I/O接口电路11中主控芯片U1的“PA0”脚－“PA3”脚，受控编码传输某一个方向的1-8路信号灯的变化状态。

无线发射信号编码器U13的八位地址码控制线并接于所述的无线发射信号地址码编码开关17的地址码选择拨位开关S1。无线发射信号编码器U13的“R44”脚为震荡电阻，设定的数据码和地址码从U13的“17”脚输出至信号输入端10的“OUT”端口，输出的信号为包括地址码、数据码、同步码组成的完整的串行编码字组，经过48线接插件的“OUT”端口送入能源无线遥控智能型64路交通路口信号机的机箱卡槽内与主控机箱内电路连接。

所述的无线发射信号地址码编码开关17中的S1为八位拨动编码开关，并接于所述无线发射信号编码器U13的地址编码控制线“A0”脚－“A7”脚，接通为“0”状态，断开为悬空状态，无线发射信号编码器U13具有三态编码方式(悬空、高电平、低电平)，设计中采用了二态编码方式(悬空、低电平)，具有256种地址编码方式。

所述无线发射信号编码器U13将并行的路口信号的变化状态进行编码后变成串行输出，同时经过无线发射信号地址码编码开关17中的S1控制无线发射编码器串行输出的编码带有地址码信号，以免误控所需要指定的信号灯变化。

如图3所示，本实用新型的控制模块安装在一个密闭的铝制金属盒内，组成一个可插拔的插件模块。其中显示的为插入机箱内的48线接插件端口100的示意图，安装在插件盒内安装元器件的印制板布局200的示意图和将其插入机箱后由外向机箱侧观察到的模块300的示意图。

Claims (8)

1.一种用于切换城镇十字路口交通信号灯显示状态的控制模块，包括信号输入端(10)和信号输出端(15、25)，其特征在于：所述信号输入端(10)为与外设的信号机主控板上的微处理器相接的48线接插件，所述信号输出端(15、25)为与所述交通信号灯有线连接的16路输出接口；在信号输入端(10)与信号输出端(15、25)之间还设有并行I/O接口电路(11、21)、信号驱动电路(12、22)、光电耦合电路(13、23)和信号反馈电路(14、24)，其中，

信号输入端(10)上的数据端口通过数据控制线将所述微处理器发出的控制交通信号灯变化的工作指令送至并行I/O接口电路(11、21)的数据控制入口；信号输入端(10)上的状态端口通过工作状态控制线接于并行I/O接口电路(11、21)工作状态控制线入口；信号输入端(10)的片选端口通过片选信号控制线接于并行I/O接口电路(11、21)的片选线入口；

并行I/O接口电路(11、21)的信号控制出口接于信号驱动电路(12、22)的控制入端；并行I/O接口电路(11、21)的工作状态出口接于信号反馈电路(14、24)的反馈端口；

信号驱动电路(12、22)的控制出端接于光电耦合电路(13、23)的前端；光电耦合电路(13、23)的后端、所述的信号输出端(15、25)、信号反馈电路(14、24)的信号采集端共接。

2.根据权利要求1所述的用于切换城镇十字路口交通信号灯显示状态的控制模块，其特征在于：在并行I/O接口电路(11、21)的信号控制出还并接有通过无线遥控方式控制所述交通信号灯切换显示状态，的无线发射和接收电路(16、26)。

3.根据权利要求1或2所述的用于切换城镇十字路口交通信号灯显示状态的控制模块，其特征在于：所述并行I/O接口电路(11、21)、信号驱动电路(12、22)、光电耦合电路(13、23)和信号反馈电路(14、24)均为16路信号传输。

4.根据权利要求3所述的用于切换城镇十字路口交通信号灯显示状态的控制模块，其特征在于：所述并行I/O接口电路(11、21)所用的主控芯片为型号是D8255AC-2的可编程序外设接口电路芯片。

5.根据权利要求3所述的用于切换城镇十字路口交通信号灯显示状态的控制模块，其特征在于：所述信号驱动电路(12、22)所用的主控芯片为型号是ULN2803AG的驱动电路芯片。

6.根据权利要求3所述的用于切换城镇十字路口交通信号灯显示状态的控制模块，其特征在于：所述光电耦合电路(13、23)所用的主控芯片为型号是PC817-4的光电耦合器。

7.根据权利要求3所述的用于切换城镇十字路口交通信号灯显示状态的控制模块，其特征在于：所述信号反馈电路(14、24)所用的主控芯片为型号是HD74HC14P的六反相施密特触发器。

8.根据权利要求2所述的用于切换城镇十字路口交通信号灯显示状态的控制模块，其特征在于：所述无线发射和接收电路(16、26)所用的主控芯片为型号是PT2262的红外遥控发射/接收芯片。