KR20050117819A - 다양한 정보 전달 시스템을 갖는 교통 신호등 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 정보전달 시스템을 갖는 교통 신호등에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이더넷 모듈과 마이크로 컨트롤러를 이용하여 인터넷을 통해 전달 받은 각종정보를 특정한 문자 및 숫자로 변형시킨 후, 이를 거리 곳곳에 설치된 LED 방식의 신호등에 표시하여 운전자 및 보행자가 그 내용을 미리 숙지할 수 있는 다양한 정보 전달 시스템을 제공하는데 그 목적이 있으며, 상기의 목적을 달성하기 위하여 LED 신호등의 내부는 도트 매트릭스의 형태 LED 구조로 구성시키되, 상기 LED를 구성시키는 방법은 스태틱구동과 다이나믹구동의 두가지로 구분되며, 상기 스태틱 구동의 경우는 시프트 레지스터의 비트를 LED 갯수만큼 준비하고 여기에 테이터를 보내어 점등하는 방식으로 한 번에 모든 LED를 온/오프하게 구성되고, 상기 다이나믹 드라이브는 매트릭스 LED를 1행씩 스캔 하면서 상기 LED를 온/오프 하는 방식으로 CRT의 표시방법과 동일한 방법으로 구성되는 다양한 정보전달 시스템을 갖는 교통 신호등을 제공할 수 있도록 한 것이다.

Description

다양한 정보 전달 시스템을 갖는 교통 신호등{Traffic control signal that have various information transmission system}

본 발명은 다양한 정보전달 시스템을 갖는 교통 신호등에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이더넷 모듈과 마이크로 컨트롤러를 이용하여 인터넷을 통해 전달 받은 각종 정보를 특정한 문자 및 숫자로 변형시킨 후, 이를 거리 곳곳에 설치된 LED방식의 신호등에 표시하여 운전자, 보행자가 그 내용을 미리 숙지할 수 있는 다양한 정보 전달 시스템을 갖는 교통 신호등에 관한 것이다.

일반적으로 신호등은 교차로나 횡단보도 등에 설치되어 차량과 보행자의 통행이 원활하게 이루어지도록 지시하는 장치로, 정지신호인 적색등과 대기신호인 황색등 및 직진신호인 녹색등의 삼색등과 아울러 방향전환을 지시하는 화살표등으로 구성되어 있다.

그리고, 상기와 같은 종래의 신호등은 통상적으로 별도로 설치된 지주에 장착되어 신호등 본체 내측에 형성된 백색광 램프를 장착하고 그 전면에 적색, 황색 및 녹색의 유리커버를 장착하여 구성하게 된다.

또한, 이와 같이 구성된 신호등은 별도의 콘트롤 박스에서 보내지는 신호에 따라 순차적으로 램프는 점등하게 된다.

그러나, 상기와 같은 신호등은 램프를 점등시켜 직진. 정지 및 대기신호를 표시함에 따라 신호의 표시면적이 작을 뿐만 아니라 유리 커버 햇빛이 반사되어 주간에는 그 신호를 판별하기 곤란하며 정보전달이 단순하여 다양한 정보 전달이 어려운 단점이 있다.

그리고, 종래의 신호등은 차량 및 보행자에게 보내는 교통 신호외에는 별다른 신호장치가 없는 관계로 인하여 도로의 운행 사항을 수시로 알리는 별도의 전광판을 곳곳에 설치 하여야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 이더넷 모듈과 마이크로 컨트롤러를 이용하여 인터넷을 통해 전달 받은 각종 정보를 특정한 문자 및 숫자로 변형 시킨 후, 이를 거리 곳곳에 설치된 LED 형식의 신호등에 표시하여 운전자 및 보행자가 그 내용을 미리 숙지할 수 있는 형태의 교통 신호등을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 LED 신호등의 내부는 도트 매트릭스의 형태 LED 구조로 구성시키되, 상기 LED를 구성시키는 방법은 스태틱구동(static drive)과 다이나믹구동(dynamic drive)의 2가지로 구분되며, 상기 스태틱 구동의 경우는 시프트 레지스터의 비트를 LED 갯수 만큼 준비하고 여기에 데이터를 보내어 점등하는 방식으로 한 번에 모든 LED를 ON/OFF 하게 구성되고, 상기 다이나믹 드라이브는 매트릭스 LED를 1행씩 스캔하면서 상기 LED를 ON/OFF 하는 방식으로 CRT의 표시방법과 동일한 방법으로 구동되도록 구성되는 다양한 정보 전달 시트템을 갖는 교통 신호등에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 전체적인 작동 설명을 나타낸 구성도이며, 도 2는 본 발명의 요부인 도트매트릭스의 내외부를 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 발명의 전체적인 작동 설명을 나타낸 회로도이고, 도 4는 본 발명의 요부인 이더넷보드와 마이크로 컨트롤러의 연결부분을 나타낸 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 요부를 적용시킨 LED 교통 신호등 부분이 인터넷과 연결되는 흐름도이다.

먼저, LED 신호등의 내부는 도 2와 같이 도트 매트릭스 LED의 구조로 구성된다.

그리고, 현재는 점등에만 사용하므로 각 포트의 연결에는 저항등과 전류를 스위칭하는 릴레이가 구성된다.

한편, 매트릭스 LED를 구동시키는 방법에는 스태틱 구동(static drive)과 다이나믹 구동(dynamic drive)의 2가지 방법이 있다.

그리고, 상기 스태틱 구동의 경우는 시프트 레지스터의 비트를 LED 갯수 만큼 준비하고 여기에 데이터를 보내어 점등하는 방식으로 한 번에 모든 LED를 ON/OFF 할 수 있게 구성된다.

또한, 다이나믹 드라이브는 매트릭스 LED를 1행씩 스캔하면서 LED를 ON/OFF 하는 방식으로 CRT의 표시방법과 동일한 방법으로 구동하게 구성된다.

상기의 상황에서 스캔라인과 데이터라인으로 구성되어 스캔라인에 의해 각 행 또는 열을 1행씩 스캔하면서 데이터라인에 의해 동기된 데이터를 출력하도록 구성하였다.

그리고, 상기 회로는 하나의 스캔라인에 대응하는 8비트의 데이터라인의 예를 보여주는 것으로 도트매트리스 내부에 구성된 LED가 싱글(single, 단색)인 경우는 하나의 데이터라인만 있으면 되지만 멀티(multi, 단색)인 경우 위와 같은 두개의 데이터라인이 필요하게 된다.

예컨대, 데이터라인 1과 스캔라인이 ON인 경우 적색의 LED가 점등하게 되고, 데이터라인 2와 스캔라인이 ON인 경우는 적색의 LED가 점등하게 된다.

그리고, 두개의 데이터라인과 스캔라인이 모두 ON인 경우는 적색과 녹색이 모두 점등하게 되어 두 개의 색이 합쳐진 오렌지색에 가까운 LED 출력이 나타나게 된다.

상기에서 다이나믹 드라이브 방식은 스태틱 드라이브에 비해 휘도가 낮고, 스캔주파수가 낮은 경우에 깜박거림이 일어난다는 점에서 성능이 다소 떨어진다고 할 수 있으나 구동회로가 간단하기 때문에 저가격으로 대화면의 구성에는 타당하다.

한편, 도 3과 같이 8×8의 멀티형의 매트리스 LED를 구동하고 있으며, 이것을 다이나믹 구동을 하려면 8비트의 데이터라인 2개와 8비트의 스캔라인이 구성되어야 하며, 상기 스캔라인의 경우 디코팅하여 사용한다고 하여도 상기 경우 19비트가 필요하게 된다.

결국 도 3과 같이 병렬포터 확장부(8255)의 포트 A, B, C를 모두 사용해야 하고, 상기 포트를 절약하기 위한 수단으로 데이터라인 디코터를 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 방법에 의하면 데이터라인을 동시에 표시하는 것은 불가능하며, 또한, 상기 데이터라인에 데이터 출력을 하고 스캔라인을 8번만 돌리면 매트릭스 LED 전체를 ON, OFF할 수 있지만, 데이터라인을 디코팅하여 사용하게 되면 스캔라인과 데이터라인을 각각 8번 돌림(출력을 64번) 내보내야만 매트릭스 LED 전체를 ON, OFF할 수 있다.

즉, 도 3과 같이 매트릭스 LED의 구동회로를 구성하게 되며, 디코터(4028)은 4비트의 BCD 입력을 10진(Decimal) 출력으로 변환하는 디코더로서 3비트 입력의 8진(Octal) 출력으로도 사용이 가능하기 때문에 이것을 3개 이용하여 도트매트리스를 구동하고 있다.

다음, 스캔라인 디코더용으로 병렬포터 확장부(8255)의 PAO, PA1, PA2를 이용하며 상기 데이터라인 디코더용으로 PA3, PA4, PA5를 사용하게 구성된다.

또한, PA6, PA7의 경우 데이터라인의 컨트롤용으로 구성시키는 것이 바람직하다.

한편, 상기와 같은 내용을 정리하면 표 1과 같다.

상기의 표 1에서 데이터라인이 증가함에 따라 1행의 데이터가 하나씩 이동하여 표시되며, 다음 행으로 이동하기 위해서는 스캔라인이 증가해야 하고 컨트롤 라인 비트 즉, 비트 6과 7에 따라 색깔이 달라지게 된다.

이때, 두 비트가 모두 0인 경우는 적색과 녹색의 LED가 모두 ON되어 오렌지색이 나타나고, 두 비트가 모두 1인 경우 LED가 OFF 되어 흰색의 상태가 된다.

그리고 도 3과 같이 매트릭스 LED의 동작 원리와 같이 디코터(4028)의 출력에 Tr을 연결하여 전류를 증가시켜야 되나 회로를 간단히 하기 위하여 드라이브 IC Tr증폭부(ULN2803)과 TR증폭부(UND2981)을 사용하여 매트릭스 LED를 구동하고 있다.

또한, 상기 IC의 내부는 달링턴 형태의 Tr 어레이로 구성되어 있기 때문에 일반적인 로직 IC에 비해서 상당히 큰 전류를 구동할 수 있다.

상기의 상황에서 고전류 인터페이스 드라이브(High-Current Interface Drive)라고 하여, LED, 릴레이, 솔레노이드, 모터구동 등과 같이 전류를 많이 소모하는 부하의 구동에 적합하다.

한편, 교통 관리 부서에 메인 컴퓨터에 들어온 정보를 미리 정해둔 기호나 문자로 인터넷에 연결된 해당 신호등의 이더넷 모듈에 전달되며, 이를 도면으로 설명하면 도 4와 같다.

또한, 인터넷 프로토콜은 대규모의 네트워크망 사이의 신뢰성 높은 데이터 통신을 위해서 개발되며, 이러한 목적에 따라 인터넷에 접속하기 위해서는 TCP/IP 프로토콜 처리를 위해서 개발된 장비나 전용 통신 소프트웨어가 운용되는 PC등을 통해서 인터넷을 기반으로 하는 정보 통신서비스를 받을 수 있다.

즉, 도 4와 같이 이더넷 모듈을 사용하면 인터넷 망을 통해서 특정 정보를 전달할 수 있으며, 또한 이러한 방법은 무선 인터넷 망을 이용하여도 무방하다.

그리고, 도 4에 표시된 점선으로 구성된 부분은 이터넷보드에서 받은 정보를 다시 RS232통신을 통해서 마이크로 컨트롤러로 전달해주는 부분이다.

한편, 도 5와 같이 동적 IP나 정적 IP의 어떤 경우라도 이더넷 보드와 중간의 빗금부분의 마이크로 컨트롤러와는 rs232통신으로 연결되고 최종적으로 빨간색 둥근망 모양의 교통신호 LED와는 도 3과 같이 연결된 회로도와 같이 마이크로 컨트롤러의 프로그램밍에서 rs232 통신내용을 적합한 문자나 숫자 등으로 나타내어 최종적으로 LED에 표시되는 것이다.

상기의 상황에서 이더넷 모듈과 마이크로 컨트롤러가 일체형으로 디자인 될 수 있으며 또한, 도 1과 같이 형성되는 경우에는 rs232통신은 필요치 않게 되는데이는 내부 신호처리과정을 통해 신호가 전달되기 때문이다.

이때, 이더넷 모듈과 마이크로 컨트롤러를 합쳐서 하나의 기판으로 구성시키는 것이 바람직하며, 상기 이더넷 모듈을 제어하는 역할과 LED 디스플레이를 제어하는 역할을 수행하게 되는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

상기와 같이 본 발명은 이더넷 모듈과 마이크로 컨트롤러를 이용하여 인터넷을 통해 전달 받은 각종 정보를 특정한 문자 및 숫자로 변형시킨 후, 이를 거리 곳곳에 설치된 LED 방식의 신호등에 표시하여 운전자 및 보행자가 그 내용을 미리 숙지할 수 있는 특징이 있다.

도 1은 본 발명의 전체적인 작동 설명을 나타낸 구성도

도 2는 본 발명의 요부인 도트매트릭스의 내외부를 나타낸 정면도

도 3은 본 발명의 전체적인 작동 설명을 나타낸 회로도

도 4는 본 발명의 요부인 이더넷보드와 마이크로 컨트롤러의 연결부분을 나타낸 흐름도

도 5는 본 발명의 요부를 적용시킨 LED 교통 신호등 부분이 인터넷과 연결되는 흐름도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10. 메인 컴퓨터 20. 이더넷 모듈

30. 마이크로 컨트롤러 40. LED 디스 플레이

50. 신호부 60. LED 발광부

70. 문자부

Claims (1)

1. 신호등에 있어서,

   상기 신호등을 LED로 형성시키되, 상기 LED로 이루어진 신호등에는 교통 통제소의 메인 컴퓨터에서 인터넷을 통하여 전달된 정보를 약속된 문자, 숫자, 기호로 표시되고, 상기 LED의 구동은 스태틱 구동과 다이나믹 구동으로 구성되며, 상기 스태틱 구동은 시프트 레지스터의 비트를 LED 갯수만큼 준비히고 여기에 데이터를 보내어 점등하는 방식으로 한번에 모든 LED를 온/오프 하게 구성되고, 상기 다이나믹 드라이브은 매트릭스 LED를 1행씩 스캔하면서 상기 LED를 온/오프 하는 방식으로 구성됨을 특징으로 하는 다양한 정보 전달 시스템을 갖는 교통 신호등