CN206833736U - 程控交通红绿灯学习机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种程控交通红绿灯学习机，应用于教学及科普教育中，其由表控、控制线、红绿灯装置、感应开关和音箱购成，表控输出通过控制线连接红绿灯装置、音箱和感应开关，其中：控制线包括输出控制线和输入控制线，表控通过输出控制线连接红绿灯装置，表控通过输入控制线连接感应开关，音箱内部有语音模块和扬声器，本实用新型采用表格设置取代传统编程的方式，以最为常见的交通红绿灯作为被控模型进行程序控制的学习和训练，解决中小学生没有学过程序设计语言就不能学习和掌握程序控制的现状。

Description

程控交通红绿灯学习机

技术领域

本实用新型涉及一种中、小学生科普学习机领域，特别是涉及一种适合基础编程训练的程控交通红绿灯学习机。

背景技术

当前，科学技术及自动化飞速发展，每时每刻都有新生技术及产品脱颖而出，电脑、手机、机器人、网络科技进入高速发展的时代，这些日新月异的科技发展离不开最基础的程序控制。但是在教育领域也有不少理论脱离实际的情况，甚至大学生学了编程语言不知道做什么用途和如何应用，这种情况比较常见，与学校条件、教学水平及学生的学习兴趣都有密切的关系。

因此，如何提高学生理论结合实际的能力、提高教学水平，使教学与当前科技同步发展是一个广泛的社会问题。

从小培养学生爱好科学，提高学习兴趣，提高理论结合实际的能力，是一个有效的途径，科学技术的启蒙教育十分重要。目前现有的青少年科学技术的学习机系统虽然数量品种较多，但是存在两个极端的情况比较突出。

例如现有红绿灯控制的学习机系统要么比较高深，需要程序设计语言才能实现，对于中小学生来说难度过高，要么比较粗浅，只能为儿童识别红绿灯及其交通规则提供帮助，这种现状亟待一种适合中小学生学习程序控制的学习机系统。

发明内容

本实用新型的目的在于，克服现有程序控制方面的学习机存在的不适合中小学生学习和训练的不足，提供一种新型的程控交通红绿灯学习机，所要解决的技术问题是采用简单易用的表格编程方式，以最为普及的、众所周知的交通红绿灯为控制模型，对其进行程序控制的设计和训练，在学习和实际演练的过程中，无需使用传统的程序设计语言，而是采用表格设置取代编程的方式，即可达到学习和体会程序设计的方法和技巧，通过对红绿灯的控制，使学生能够快速掌握程序控制的原理和方法，了解实现自动化控制的基本原理，对学生的启蒙教育和智力开发有着深远的意义。

本实用新型具有如下特点：使用表控对交通红绿灯模型进行程序控制，表控是表格程序控制器的简称，由于表控采用的是表格设置取代传统编程的方式和操作方法实现程序控制，通过最常见的、最容易理解的交通红绿灯控制为模型进行程序控制的学习和训练，对没有学过程序设计语言的中、小学生来说难度较低，能够轻松地使用表格设置的方式对红绿灯进行程序控制，解决中小学生没有学过程序设计语言就不能学习和掌握程序控制的现状，使学生从小接触、实践和体会程序控制的原理和编程技巧，提供一种理论结合实际的学习机装置。

鉴于本实用新型解决技术问题的特点，构成一种操作简便、易于普及应用的程序控制学习机装置，具有很好的学习效果和实用性。

本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种程控交通红绿灯学习机，其由表控、控制线、红绿灯装置、感应开关和音箱购成，表控输出通过控制线连接红绿灯装置、音箱和感应开关。

该学习机的红绿灯装置由4套红绿灯箱构成，代表十字路口东南西北4个方向的红绿灯，每个红绿灯箱由红、黄、绿三个颜色的LED灯构成。

红绿灯的程序控制由表控通过功能设置来实现，表控是成品的控制器产品，其特点是采用表格设置方式取代传统编程方式，无需学习专业的程序设计语言，中小学生很容易掌握。

操作步骤是在电脑上安装功能设置表软件，打开功能设置表软件，在表格上设置控制红绿灯的功能，将设置好的数据下载到控制器中就可以脱离电脑独立运行。设置的程序可以反复修改、调试，最终达到理想的控制功能。设置的功能允许设计多套不同控制方案，将不同控制方案的设置数据以文件方式保存到电脑上，以备查询、修改、调试和反复应用。

本实用新型中的表控具有12路输入和12路输出。12路输出作为直接驱动和控制12路红绿灯使用，同时这12路输出端直接控制音箱中语音模块的发音切换与红绿灯同步的语音提示。语音模块采用市场上的成品语音模块，具有多段语音录制功能，可自行录制需要的提示语音。

本实用新型的输入端接有光电感应开关，用于探测到路口的车辆和行人，输入端还接有多个开关作为启动、停止、暂停、手动等开关操作功能。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，下面以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型程控交通红绿灯学习机的结构图。

图2是本实用新型程控交通红绿灯学习机的红绿灯装置结构图。

图3是本实用新型程控交通红绿灯学习机的红绿灯装置的电路图及其与表控连接的接线图。

图4是本实用新型程控交通红绿灯学习机的光电开关和功能开关的电路图及其与表控连接的接线图。

1：表控 2：输出控制线 3：红绿灯装置

3-1：灯箱1 3-2：灯箱2 3-3：灯箱3

3-4：灯箱4 A：红色灯 B：黄色灯

C：绿色灯 4：输入控制线 5：感应开关

6：音箱 6-1：语音模块 6-2：扬声器

7：功能开关

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的程控交通红绿灯学习机其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1所示，图1是本实用新型程控交通红绿灯学习机的结构图，本实用新型程控交通红绿灯学习机是由表控(1)、控制线、红绿灯装置(3)和感应开关(5)构成，其中：控制线包括输出控制线(2)和输入控制线(4)，表控(1)通过输出控制线(2)连接红绿灯装置(3)，表控(1)通过输入控制线(4)连接感应开关(5)。

该学习机装置还包括音箱(6)，表控(1)通过输出控制线(2)连接音箱(6)，音箱(6)包括语音模块(6-1)和扬声器(6-2)，语音模块(6-1)输出音频信号给扬声器(6-2)，语音模块(6-1)采用市场常用的语音电路模块，语音电路模块内部是采用WT588D语音芯片。

请参阅图2所示，图2是本实用新型程控交通红绿灯学习机的红绿灯装置结构图，红绿灯装置(3)由灯箱1(3-1)、灯箱2(3-2)、灯箱3(3-3)和灯箱4(3-4)组成，每个灯箱中各有红色灯(A)、黄色灯(B)和绿色灯(C)3个指示灯，4个灯箱共有12个指示灯。

请参阅图3所示，图3是本实用新型程控交通红绿灯学习机的红绿灯装置的电路图及其与表控连接的接线图，其中：红绿灯装置(3)中由12个指示灯和12个限流电阻构成，每个指示灯串联一支限流电阻，指示灯采用发光管，每个发光管的负极连接限流电阻，每个发光管的正极连接DC+，DC+是表控(1)的电源输出端，表控(1)的电源输出端DC+给发光管电路供电，

其中：红绿灯装置(3)中的发光管LED1负极连接限流电阻R1，发光管LED2负极连接限流电阻R2，发光管LED3负极连接限流电阻R3，发光管LED4负极连接限流电阻R4，发光管LED5负极连接限流电阻R5，发光管LED6负极连接限流电阻R6，发光管LED7负极连接限流电阻R7，发光管LED8负极连接限流电阻R8，发光管LED9负极连接限流电阻R9，发光管LED10负极连接限流电阻R10，发光管LED11负极连接限流电阻R11，发光管LED12负极连接限流电阻R12，上述的发光管还有另一种实施例：发光管由多支发光管串联构成，以提高亮度和增加发光面积，这样做的优点是在相同功耗下增加亮度和发光面积。

参见图2和图3，上述的发光管LED1、发光管LED2和发光管LED3安装在灯箱1(3-1)中的前面板上，发光管LED1是红色位于灯箱1(3-1)前面板的上部，发光管LED2是黄色位于灯箱1(3-1)前面板的中部，发光管LED3是绿色位于灯箱1(3-1)前面板的下部，

发光管LED4、发光管LED5和发光管LED6安装在灯箱2(3-2)中的前面板上，发光管LED4是红色位于灯箱2(3-2)前面板的上部，发光管LED5是黄色位于灯箱2(3-2)前面板的中部，发光管LED6是绿色位于灯箱2(3-2)前面板的下部，

发光管LED7、发光管LED8和发光管LED9安装在灯箱3(3-3)中的前面板上，发光管LED7是红色位于灯箱3(3-3)前面板的上部，发光管LED8是黄色位于灯箱3(3-3)前面板的中部，发光管LED9是绿色位于灯箱3(3-3)前面板的下部，

发光管LED10、发光管LED11和发光管LED12安装在灯箱4(3-4)中的前面板上，发光管LED10是红色位于灯箱4(3-4)前面板的上部，发光管LED11是黄色位于灯箱4(3-4)前面板的中部，发光管LED12是绿色位于灯箱4(3-4)前面板的下部。

请参阅图3所示，表控(1)的输出端Y1连接电阻R1，输出端Y2连接电阻R2，输出端Y3连接电阻R3，输出端Y4连接电阻R4，输出端Y5连接电阻R5，输出端Y6连接电阻R6，输出端Y7连接电阻R7，输出端Y8连接电阻R8，输出端Y9连接电阻R9，输出端Y10连接电阻R11，输出端Y11连接电阻R11，输出端Y12连接电阻R12。

请参阅图4所示，图4是本实用新型程控交通红绿灯学习机的光电开关和功能开关的电路图及其与表控连接的接线图，感应开关(5)包括4个光电开关，4个光电开关分别是SQ1、SQ2、SQ3和SQ4，4个光电开关的电源端接到表控(1)的+E端，+E端是专门为感应开关供电的电源正极，4个光电开关的负极接到表控(1)的EG端，EG端是电源的负极，是输入信号的地线端，+E端和EG端为光电开关提供工作电源，4个光电开关的输出端分别连接至表控(1)的输入端X1、X2、X3和X4，光电开关SQ1的输出端连接X1，光电开关SQ2的输出端连接X2，光电开关SQ3的输出端连接X3，光电开关SQ4的输出端连接X4。

请参阅图4的电路图，本实用新型程控交通红绿灯学习机中设置有功能开关(7)，功能开关(7)连接表控(1)，功能开关(7)由8个按钮开关构成，8个按钮开关分别接到表控(1)的8个输入端，按钮开关S1连接X5，按钮开关S2连接X6，按钮开关S3连接X7，按钮开关S4连接X8，按钮开关S5连接X9，按钮开关S6连接X10，按钮开关S7连接X11，按钮开关S8连接X12，8个按钮开关的另一端连接表控(1)输入端的地线EG端。

S1是启动开关，S2是停止开关，S3是手动开关，S4是手动开关，S5和S6是组合功能开关，S5和S6这2个开关组合为二进制的4种逻辑状态来选择和切换红绿灯的4种控制方案，S7是暂停开关，S8是手动转换开关，启动开关S1和停止开关S2使用不带自锁的按钮开关，其他开关S3、S4、S5、S6、S7和S8使用带自锁的按钮开关，

上述的功能开关(7)中的开关S7是暂停开关，当开关S7闭合的时候，表控(1)执行内部专用的暂停功能，程序暂时停止运行，保持当前工作状态，当暂停开关S7断开时程序继续运行，暂停功能适合在程序调试过程中观察和查找问题的情况使用。

上述的功能开关(7)中的开关S8是手动转换开关，当手动转换开关S8闭合时表控(1)执行内部的手动转换功能，停止当前程序的运行，表控(1)的输入端只接受手动开关S3和手动开关S4的信号，执行预先设置的手动功能，手动功能是在功能设置表中设置的专用功能，手动开关具有对单个输出和多个输出直接进行手动控制的作用，通过设置实现多种对输出端直接进行手动控制的操作，本实例中设置手动开关S3控制输出端Y2单个输出，驱动LED2红灯亮，设置手动开关S4控制输出端Y1、Y4、Y8和Y11同时输出，驱动LED1和LED4红灯亮、LED8和LED11黄灯亮。

上述的功能开关(7)中的开关S1是启动开关，S2是停止开关，在功能设置表中设置开关S1为启动开关，设置开关S2为停止开关，启动开关S1闭合时启动程序运行，停止开关闭合时程序停止运行，启动开关S1和停止开关S2的功能通过在功能设置表上设置实现。

上述的开关(7)中的8个开关的功能都是通过在功能设置表上设置来定义的，每个开关的功能不仅能够定义为上述功能，还能够通过设置定义为其他功能，以下实例：将开关S5设置为全部红灯闪动8次，当开关S5闭合后全部红灯执行闪动8次的动作。

上述的功能开关(7)中的每个开关允许通过设置将开关定义为双重功能，例如：将手动开关S3另外设置一个全部黄灯闪动10次的第二功能，将手动开关S4另外设置一个全部指示灯闪动5次的指示灯检查的第二功能，这两个手动开关就被定义为双重功能，第一功能：当手动转换开关S8闭合时候，手动开关S3和手动开关S4闭合时执行设置的手动功能，第二功能：当手动转换开关断开时，手动开关S3闭合时执行全部黄灯闪动10次的第二功能，手动开关S4闭合时执行全部指示灯闪动5次的指示灯检查的第二功能。

请参阅图4所示，上述的感应开关(5)有4支光电开关分别接到表控(1)的输入端，通过感应开关(5)中的光电开关SQ1、光电开关SQ2、光电开关SQ3和光电开关SQ4四个光电开关分别检测物体，模拟采集红绿灯路口4个方向车辆的变化和行人的变化，调试和演练根据车辆和行人的情况，设置监测与定时混合控制的程序设计，以及根据逻辑关系和条件判断的程序设计。

本实施实例中使用的表控(1)是采用北京表控科技有限公司的公知的表控产品，型号是：TPC12-12TD型，使用的时候首先在电脑上安装厂家提供的功能设置表软件，在功能设置表上设置程序控制红绿灯的功能，通过设置各种红绿灯的控制方案，达到学习和掌握程序设计和程序控制的原理，以及程序控制的实际操作方法。功能设置的操作比较简单，中小学生稍加学习就能够熟悉功能设置的方法，设置完成后将设置数据下载到表控(1)后就可以脱离电脑独立运行了，通过对红绿灯的程序控制的设置，演练多种控制方案，即可快速掌握程序控制的原理和方法。有关表控(1)的工作原理和功能设置表的操作，在北京表控科技有限公司《表格程序控制器说明书》的产品说明书中有详细介绍。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例所述如上，然而并非用以限定本实用新型，凡根据本实用新型技术方案作出均等变化或修饰均属于本实用新型技术方案的范围之内。

Claims (10)

1.一种程控交通红绿灯学习机，由表控、控制线、红绿灯装置构成，表控通过控制线连接红绿灯装置，其特征在于：

该学习机装置由表控(1)、控制线、红绿灯装置(3)和感应开关(5)构成，其中：控制线包括输出控制线(2)和输入控制线(4)，表控(1)通过输出控制线(2)连接红绿灯装置(3)，表控(1)通过输入控制线(4)连接感应开关(5)；

该学习机装置还包括音箱(6)，表控(1)通过输出控制线(2)连接音箱(6)；

本实用新型程控交通红绿灯学习机中设置有功能开关(7)，功能开关(7)连接表控(1)。

2.根据权利要求1所述的程控交通红绿灯学习机，其特征在于其中所述的音箱(6)包括语音模块(6-1)和扬声器(6-2)，语音模块(6-1)输出音频信号给扬声器(6-2)，语音模块(6-1)采用市场常用的语音电路模块，语音电路模块内部是采用WT588D语音芯片。

3.根据权利要求1所述的程控交通红绿灯学习机，其特征在于其中所述的红绿灯装置(3)由灯箱1(3-1)、灯箱2(3-2)、灯箱3(3-3)和灯箱4(3-4)组成，每个灯箱中各有红色灯(A)、黄色灯(B)和绿色灯(C)3个指示灯，4个灯箱共有12个指示灯。

4.根据权利要求3所述的程控交通红绿灯学习机，其特征在于其中所述的红绿灯装置(3)中由12个指示灯和12个限流电阻构成，每个指示灯串联一支限流电阻，指示灯采用发光管，每个发光管的负极连接限流电阻，每个发光管的正极连接DC+，DC+是表控(1)的电源输出端，表控(1)电源输出端DC+端给发光管电路供电。

5.根据权利要求3所述的程控交通红绿灯学习机，其特征在于其中所述的红绿灯装置(3)中的发光管LED1负极连接限流电阻R1，发光管LED2负极连接限流电阻R2，发光管LED3负极连接限流电阻R3，发光管LED4负极连接限流电阻R4，发光管LED5负极连接限流电阻R5，发光管LED6负极连接限流电阻R6，发光管LED7负极连接限流电阻R7，发光管LED8负极连接限流电阻R8，发光管LED9负极连接限流电阻R9，发光管LED10负极连接限流电阻R10，发光管LED11负极连接限流电阻R11，发光管LED12负极连接限流电阻R12。

6.根据权利要求1所述的程控交通红绿灯学习机，其特征在于其中所述的红绿灯装置(3)中的发光管LED1、发光管LED2和发光管LED3安装在灯箱1(3-1)中的前面板上，发光管LED1是红色位于灯箱1(3-1)前面板的上部，发光管LED2是黄色位于灯箱1(3-1)前面板的中部，发光管LED3是绿色位于灯箱1(3-1)前面板的下部，

发光管LED4、发光管LED5和发光管LED6安装在灯箱2(3-2)中的前面板上，发光管LED4是红色位于灯箱2(3-2)前面板的上部，发光管LED5是黄色位于灯箱2(3-2)前面板的中部，发光管LED6是绿色位于灯箱2(3-2)前面板的下部，

发光管LED7、发光管LED8和发光管LED9安装在灯箱3(3-3)中的前面板上，发光管LED7是红色位于灯箱3(3-3)前面板的上部，发光管LED8是黄色位于灯箱3(3-3)前面板的中部，发光管LED9是绿色位于灯箱3(3-3)前面板的下部，

发光管LED10、发光管LED11和发光管LED12安装在灯箱4(3-4)中的前面板上，发光管LED10是红色位于灯箱4(3-4)前面板的上部，发光管LED11是黄色位于灯箱4(3-4)前面板的中部，发光管LED12是绿色位于灯箱4(3-4)前面板的下部。

7.根据权利要求1所述的程控交通红绿灯学习机，其特征在于其中所述的表控(1)的输出端Y1连接电阻R1，输出端Y2连接电阻R2，出端Y3连接电阻R3，输出端Y4连接电阻R4，输出端Y5连接电阻R5，输出端Y6连接电阻R6，输出端Y7连接电阻R7，输出端Y8连接电阻R8，输出端Y9连接电阻R9，输出端Y10连接电阻R10，输出端Y11连接电阻R11，输出端Y12连接电阻R12。

8.根据权利要求1所述的程控交通红绿灯学习机，其特征在于其中所述的感应开关(5)包括4个光电开关，4个光电开关分别是SQ1、SQ2、SQ3和SQ4，4个光电开关的电源端接到表控(1)的+E端，+E端是专门为感应开关供电的电源正极，4个光电开关的负极接到表控(1)的EG端，EG端是电源的负极，是输入信号的地线端，+E端和EG端为光电开关提供工作电源，4个光电开关的输出端分别连接至表控(1)的输入端X1、X2、X3和X4，光电开关的SQ1的输出端连接X1，光电开关SQ2的输出端连接X2，光电开关SQ3的输出端连接X3，光电开关SQ4的输出端连接X4。

9.根据权利要求1所述的程控交通红绿灯学习机，其特征在于其中所述的功能开关(7)由8个按钮开关构成，8个按钮开关分别接到表控(1)的8个输入端，按钮开关S1连接X5，按钮开关S2连接X6，按钮开关S3连接X7，按钮开关S4连接X8，按钮开关S5连接X9，按钮开关S6连接X10，按钮开关S7连接X11，按钮开关S8连接X12，8个按钮开关的另一端连接表控(1)输入端的地线EG端，

S1是启动开关，S2是停止开关，S3是手动开关，S4是手动开关，S5和S6是组合功能开关，S5和S6这2个开关组合为二进制的4种逻辑状态来选择和切换红绿灯的4种控制方案，S7是暂停开关，S8是手动转换开关，启动开关S1和停止开关S2使用不带自锁的按钮开关，其他开关S3、S4、S5、S6、S7和S8使用带自锁的按钮开关，

功能开关(7)中的开关S7是暂停开关，当开关S7闭合的时候表控(1)执行内部专用的暂停功能，功能开关(7)中的开关S8是手动转换开关，当手动转换开关S8闭合时表控(1)执行内部的手动转换功能，停止当前程序的运行，表控(1)的输入端只接受手动开关S3和手动开关S4的信号，执行预先设置的手动功能，功能开关(7)中的开关S1是启动开关，S2是停止开关，功能开关(7)中的每个开关允许通过设置将开关定义为双重功能。

10.根据权利要求1所述的程控交通红绿灯学习机，其特征在于其中所述的感应开关(5)有4支光电开关分别接到表控(1)的输入端，通过感应开关(5)中的光电开关SQ1、光电开关SQ2、光电开关SQ3和光电开关SQ4四个光电开关分别检测物体，模拟采集红绿灯路口4个方向车辆的变化和行人的变化。