CN206039859U - 一种红绿灯实时信息车内显示装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种红绿灯实时信息车内显示装置，包括置于红绿灯路口道路侧边的信号发射模块和安装于机动车内的红绿灯显示装置，红绿灯显示装置包括信号接收模块、信号选择模块、通讯模块、单片机和显示模块，信号发射模块与信号接收模块通信，信号接收模块通过信号选择模块连接通讯模块，同时信号接收模块还直接连接通讯模块，通讯模块再接单片机，单片机分别通过译码器和锁存器接显示模块；本实用新型通过微波信号发射器同时发射模拟信号和数字信号，减少了传播过程中信号在自由空间所受的干扰，确保信号传输的准确性，可以明确分辨有效信号，出现误判的机率极小；通过信号比较，得出最大信号即进行锁定，有效的解决了冗余信号对装置的干扰。
Description
技术领域
本实用新型属于城市交通控制与管理技术领域，特别涉及一种红绿灯实时信息车内显示装置。
背景技术
在城市交叉口通行时，存在相关因素使得驾驶员无法看到或难以看清红绿灯的实时信息。如，在小汽车跟随大卡车或货车行驶时，由于大车过高，遮挡小车驾驶员视线，驾驶员视野范围内无红绿灯，只能根据前车行驶状况进行下一步驾驶行为判断，这种情况下小车很容易闯黄灯或闯红灯，造成不同方向行驶车辆的交通冲突；交叉口处建筑物、树木遮挡红绿灯的全部或部分信息时，驾驶员易出现误判。另外，发生雾霾时，能见度过低，驾驶员很难看清红绿灯所表达的具体信息，易引发交通事故，大大降低交叉口通行能力。因此，为避免视线遮挡造成的红绿灯信息辨识不清的问题，减少交通冲突及交通事故的发生，提升交叉口的通行能力，研究一种可以将红绿灯实时信息在车内显示的装置是非常有应用前景和实用价值的。
由于交叉口路段的特殊性，国内外交通专家已进行了深入的研究，在这方面已经有了很大的进展。大量研究证实在设置红绿灯提示装置的必要性。但是这些方案存在一些问题，主要表现在：(1)部分方案成本太高，超出地方政府经济实力，不具有实际操作可能性；(2)部分方案包含装置较多，使得用户花费成本大，且占用车内过多空间，降低行驶舒适度；(3)部分方案只能适用于特定的车型或区域，适用范围较窄；(4)信号传递时存在空间干扰问题。实践中缺乏一种经济适用、适用范围广、可靠度高、便于普及推广的红绿灯显示装置。
实用新型内容
实用新型目的：针对现有技术中的问题，本实用新型提供了一种便于使用、可靠度高的车内红绿灯实时显示装置，同时使其能够节约成本，易于普及。
技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种红绿灯实时信息车内显示装置，包括置于红绿灯路口道路侧边的信号发射模块和安装于机动车内的红绿灯显示装置，所述红绿灯显示装置包括信号接收模块、信号选择模块、通讯模块、单片机和显示模块，所述信号发射模块与信号接收模块通信，所述信号接收模块通过信号选择模块连接通讯模块，同时信号接收模块还直接连接通讯模块，通讯模块再接单片机，所述单片机分别通过译码器和锁存器接显示模块。
进一步的，所述信号发射模块为微波发射器，所述信号选择模块包括功率选择器和分流基准源，所述信号接收模块为信号接收器；所述微波发射器同时发射数字信号和模拟信号，所述数字信号经信号接收模块传递至通讯模块，所述模拟信号经信号选择模块传递至通讯模块。
进一步的，所述显示模块采用数码管，所述数码管分别通过译码器和锁存器与单片机相连。
进一步的，所述功率选择器为4个，分别为第一功率选择器、第二功率选择器、第三功率选择器和第四功率选择器，所述信号接收器的输出端分别与第一功率选择器的正相输入端及通讯模块的输入端相连接，所述分流基准源与第一功率比较器的反相输入端相连接；第一功率选择器的输出端分别与第二、三功率比较器的正相输入端相连接，第二、三功率比较器的输出端与第四功率比较器的正相输入端相连接；第四功率比较器的输出端与通讯模块的输入端相连接，单片机接收通讯模块输出的数字信号，并与数码管相连接，输出显示信息。
进一步的，所述微波发射器安装于距离红绿灯100～150m，微波发射器置于纵向距离地面高度5m处，微波发射器的信号频率10～2000MHz。
进一步的，所述单片机分别通过译码器和锁存器连接数码管，其中：单片机P1端连接通讯模块输入端，单片机P2端连接锁存器输入端，单片机P3端连接译码器输入端，所述译码器和锁存器的输出端均连接数码管脚线。
进一步的，所述单片机为AT89C51单片机，所述译码器为74HC138译码器、所述锁存器为74HC573锁存器。
进一步的，所述功率选择器为LM393型功率选择器，所述分流基准源为TL431分流基准源。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型可以有效分辨信号信息，车内显示时更能直观反映；通过微波信号发射器同时发射模拟信号和数字信号，减少了传播过程中信号在自由空间所受的干扰，确保了信号传输的准确性，该装置也减轻了车内装置的工作负担，使车内装置因超负荷工作而出故障的机率大大减小；同时，车内装置运用功率比较器对接收的模拟信号进行比较，该装置可以明确分辨有效信号，出现误判的机率极小；通过信号比较，得出最大信号即进行锁定，有效的解决了冗余信号对装置的干扰。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图；
图2是本实用新型中车内显示装置连接图；
图3是本实用新型中车内显示装置运行流程图；
图4是本实用新型中微波发射器安装位置示意图；
图5是本实用新型中锁定线与解锁线位置示意图；
图6是本实用新型中功率比较器电路图；
图7是本实用新型中单片机与数码管的连接图；
图8是本实用新型中车内显示装置的显示效果图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作更进一步的说明。
本实用新型的硬件设备的选取本着检测精度高、传输速度快、信息高保真、处理速度快、经济适用的原则，分别选取五个模块的物理硬件。信号发射模块选取微波发射器，信号接收模块为信号接收器，通讯模块，信号选择模块包括4个LM393功率比较器和TL431分流基准源，信息处理模块选取AT89C51单片机，信号的显示模块选取数码管。
在进入交叉口前一段距离，在行车方向一侧设置微波信号发射器，向汽车发射包含该方向信号灯具体信息的微波信号。车内设备接收并识别有效信号而后进行锁定，运用单片机将信号显示在数码管显示屏上，待汽车通过交叉口后解锁信号。
一种红绿灯实时信息车内显示装置，包括置于红绿灯路口道路侧边的信号发射模块和安装于机动车内的红绿灯显示装置，所述红绿灯显示装置包括信号接收模块、信号选择模块、通讯模块、单片机和显示模块，所述信号发射模块与信号接收模块通信，所述信号接收模块通过信号选择模块连接通讯模块，同时信号接收模块还直接连接通讯模块，通讯模块再接单片机，所述单片机分别通过译码器和锁存器接显示模块；且显示模块采用数码管，故所述数码管分别通过译码器和锁存器与单片机相连。
所述信号发射模块为微波发射器，所述信号选择模块包括功率选择器和分流基准源，所述信号接收模块为信号接收器；所述微波发射器同时发射数字信号和模拟信号，所述数字信号经信号接收模块传递至通讯模块，所述模拟信号经信号选择模块传递至通讯模块。
所述功率选择器为4个，分别为第一功率选择器、第二功率选择器、第三功率选择器和第四功率选择器，所述信号接收器的输出端分别与第一功率选择器的正相输入端及通讯模块的输入端相连接，所述分流基准源与第一功率比较器的反相输入端相连接；第一功率选择器的输出端分别与第二、三号功率比较器的正相输入端相连接，第二、三号功率比较器的输出端与第四功率比较器的正相输入端相连接；第四功率比较器的输出端与通讯模块的输入端相连接，单片机接收通讯模块输出的数字信号，并与数码管相连接，输出显示信息。
所述微波发射器安装于距离红绿灯100～150m，微波发射器置于纵向距离地面高度5m处，微波发射器的信号频率10～2000MHz。
本实用新型的关键技术微波发射器设置位置及频率确定，以方便信号强度比较、司机能及时反应为原则，根据自由空间信号无线电波的传播规律求得：离红绿灯100～150m，高度5m，信号频率10～2000MHz。
具体位置如图4所示，图中黑色圆点即为设置位置，具体验证如下，由装置运行流程可知，微波发射器向终端(汽车)发射模拟信号及数字信号，此装置四处微波拟选用频率为10～2000MHz，功率均拟定为1W。信号在自由空间传播计算公式如下：
Lp＝32.44+20logd+20logf
Pr＝Pt+Gt+Gr-Lp
其中:
Pr————————接受功率(dBm)
Pt————————发射功率(dBm)
Gt————————发射天线增益(dBm)
Gr————————接收天线增益(dBm)
Lp————————自由空间损耗(dBm)
d————————发射器与接收器之间的距离(km)
f————————接受功率(MHz)
拟定信号发生器位置距离红绿灯100～150m，放置高度为5m，此时信号发生器的位置较高，传播过程中基本不会受到干扰和反射，故可假设信号在自由空间中传播。
如图5所示，本实用新型中信号锁定与解锁，通过设置一个阈值(TL431分流基准源的基准值)，当收到的信号强度大于这一阈值时，功率比较器开始工作，对信号进行比较，得出最大信号并进行锁定；通过交叉口后，当信号强度低于这一阈值时，对信号进行解锁。对所接收到的模拟信号同相输入功率比较器进行比较，得出信号最强的模拟信号，将其输入通讯模块，选择相应数字信号输入到单片机中。阈值设定如下，在此设计汽车距离信号发生器300m时强度达到阈值，此时水平距离也接近300m。假定所采用的微波发射天线、接收天线的增益皆为5dBi，由上述信号自由空间传播公式可知：
将发射机功率换成dBm的形式：
路径损耗：
Lfs＝32.44+20logd+20logf＝32.44+20log0.3+20log2000＝88.0(dBm)
此时接收功率为：
Pr＝Pt+Gt+Gr-Lp＝30+5+5-88.0＝-48(dBm)
故设置信号接收器接收信号的阈值为-48dBm。
如图6所示，本实用新型中信号功率比较的电路图，其中1-4依次为第一-第四功率比较器，将TL431分流基准源的基准值与所接收到的模拟信号反相输入(即从图中1IN+与2IN-输入)，若功率高于基准值，则将模拟信号输入到接下来的功率比较器中比较最强信号。对所接收到的模拟信号同相输入(即从图中1IN+与1IN-输入)功率比较器进行比较，得出信号最强的模拟信号，将其输入通讯模块，选择相应数字信号输入到单片机中。
如图7所示，本实用新型的单片机分别通过译码器和锁存器连接数码管LED灯，将信息输入并使LED灯显示信号灯具体信息，其中：单片机P1端连接通讯模块输入端，单片机P2端连接锁存器输入端，单片机P3端连接译码器输入端，所述译码器和锁存器的输出端均连接数码管脚线，最终显示屏安程序指令显示信息即可。
具体车内的显示效果如图8所示，图中黑色箭头为实际中的红色，白色箭头为实际中的绿色，数码管接收指令后，按照指令显示对应的转向信号灯颜色。
所述单片机为AT89C51单片机，所述译码器为74HC138译码器、所述锁存器为74HC573锁存器。
所述功率选择器为LM393型功率选择器，所述分流基准源为TL431分流基准源。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种红绿灯实时信息车内显示装置，其特征在于：包括置于红绿灯路口道路侧边的信号发射模块和安装于机动车内的红绿灯显示装置，所述红绿灯显示装置包括信号接收模块、信号选择模块、通讯模块、单片机和显示模块，所述信号发射模块与信号接收模块通信，所述信号接收模块通过信号选择模块连接通讯模块，同时信号接收模块还直接连接通讯模块，通讯模块再接单片机，所述单片机分别通过译码器和锁存器接显示模块；
所述信号发射模块为微波发射器，所述信号选择模块包括功率选择器和分流基准源，所述信号接收模块为信号接收器；所述微波发射器同时发射数字信号和模拟信号，所述数字信号经信号接收模块传递至通讯模块，所述模拟信号经信号选择模块传递至通讯模块。
2.根据权利要求1所述的红绿灯实时信息车内显示装置，其特征在于：所述显示模块采用数码管，所述数码管分别通过译码器和锁存器与单片机相连。
3.根据权利要求2所述的红绿灯实时信息车内显示装置，其特征在于：所述功率选择器为4个，分别为第一功率选择器、第二功率选择器、第三功率选择器和第四功率选择器，所述信号接收器的输出端分别与第一功率选择器的正相输入端及通讯模块的输入端相连接，所述分流基准源与第一功率比较器的反相输入端相连接；第一功率选择器的输出端分别与第二、三功率比较器的正相输入端相连接，第二、三功率比较器的输出端与第四功率比较器的正相输入端相连接；第四功率比较器的输出端与通讯模块的输入端相连接，单片机接收通讯模块输出的数字信号，并与数码管相连接，输出显示信息。
4.根据权利要求1所述的红绿灯实时信息车内显示装置，其特征在于：所述微波发射器安装于距离红绿灯100~150m，微波发射器置于纵向距离地面高度5m处，微波发射器的信号频率10~2000MHz。
5.根据权利要求1所述的红绿灯实时信息车内显示装置，其特征在于：所述单片机分别通过译码器和锁存器连接数码管，其中：单片机P1端连接通讯模块输入端，单片机P2端连接锁存器输入端，单片机P3端连接译码器输入端，所述译码器和锁存器的输出端均连接数码管脚线。
6.根据权利要求5所述的红绿灯实时信息车内显示装置，其特征在于：所述单片机为AT89C51单片机，所述译码器为74HC138译码器、所述锁存器为74HC573锁存器。
7.根据权利要求1所述的红绿灯实时信息车内显示装置，其特征在于：所述功率选择器为LM393型功率选择器，所述分流基准源为TL431分流基准源。
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