專利名稱：一種模擬高速公路匝道控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種教學(xué)實(shí)驗(yàn)用具，具體涉及一種模擬高速公路匝道控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
背景技術(shù)：
交通信息與控制技術(shù)作為智能交通系統(tǒng)的核心技術(shù)，目前已經(jīng)在城市的各個(gè)領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用，交通信息采集技術(shù)、交通信息傳輸技術(shù)、交通信號(hào)控制技術(shù)等智能技術(shù)已經(jīng)在交通領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。同時(shí)，適應(yīng)智能交通領(lǐng)域的人才需求，用人單位也提出了對(duì)于交通信息與控制專業(yè)人才的迫切需求。目前公知的交通信息與控制課程多數(shù)采用理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基本沒有，教學(xué)乏味，在理論與實(shí)際的聯(lián)系不夠直觀。因此，為了提高學(xué)生工程實(shí)踐能力，為了使學(xué)生能更好的理論聯(lián)系實(shí)踐。而以模擬真實(shí)場(chǎng)景高速公路匝道控制十分少見，能看到的有交通燈控制系統(tǒng)，交通仿真實(shí)驗(yàn)等。目前還沒有一種面向交通信息與控制類專業(yè)的匝道控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，多數(shù)實(shí)驗(yàn)為計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，沒有具體的模型，有些平臺(tái)是實(shí)驗(yàn)箱或?qū)嶒?yàn)臺(tái)的形式，實(shí)驗(yàn)環(huán)境單調(diào)、不直觀、不便于學(xué)生課下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于，提供一種模擬高速公路匝道控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):一種模擬高速公路匝道控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括PC機(jī)、無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收模塊、單片機(jī)、步 進(jìn)電機(jī)、模型欄桿機(jī)和展布跑道；所述的模型欄桿機(jī)包括底座和欄桿，在底座頂面的一側(cè)安裝有立柱，立柱上安裝有欄桿，立柱內(nèi)部還安裝有用于控制欄桿的步進(jìn)電機(jī)，在底座的正面?zhèn)缺谏习惭b有總開關(guān)，在底座的內(nèi)部安裝有無(wú)線接收模塊和單片機(jī)；其中，PC機(jī)與無(wú)線發(fā)射模塊相連，無(wú)線發(fā)射模塊通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線接收模塊相連，無(wú)線接收模塊與單片機(jī)的輸入端相連，單片機(jī)的輸出端通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與步進(jìn)電機(jī)相連，步進(jìn)電機(jī)控制欄桿的開啟和關(guān)閉，單片機(jī)上還連接有總開關(guān)；展布跑道鋪設(shè)在底座一側(cè)的欄桿下面。本實(shí)用新型還具有如下技術(shù)特點(diǎn):所述的單片機(jī)采用型號(hào)為STM32F103C8T6的單片機(jī)。所述的無(wú)線發(fā)射模塊和無(wú)線接收模塊均采用型號(hào)為NRF24L01的無(wú)線通訊模塊。所述的模型欄桿機(jī)與高速公路欄桿機(jī)的大小比例是1:50。本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用展布模擬高速公路的場(chǎng)景，能夠在模擬高速公路交通場(chǎng)景之下進(jìn)行高速公路匝道控制的實(shí)驗(yàn)，本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可在課堂上實(shí)驗(yàn)教學(xué)，也可以作為科研成果的展示平臺(tái)對(duì)外進(jìn)行展覽。
圖1是本實(shí)用新型的連接關(guān)系示意圖。圖2為本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖中各個(gè)標(biāo)號(hào)的含義為:1_欄桿，2-底座，3-步進(jìn)電機(jī)，4-總開關(guān)，5-展布跑道，6-無(wú)線接收模塊，7-無(wú)線發(fā)射模塊,8-單片機(jī),9-立柱，10-PC機(jī),11-模型欄桿機(jī)，12-步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，13-PC機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下給出本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，需要說(shuō)明的是本實(shí)用新型并不局限于以下具體實(shí)施例，凡在本申請(qǐng)技術(shù)方案基礎(chǔ)上做的等同變換均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。遵從上述技術(shù)方案，如圖1和圖2所示，一種模擬高速公路匝道控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括PC機(jī)10、無(wú)線發(fā)射模塊7、無(wú)線接收模塊6、單片機(jī)8、步進(jìn)電機(jī)3、模型欄桿機(jī)11和展布跑道5 ；所述的模型欄桿機(jī)11包括底座2和欄桿I，在底座2頂面的一側(cè)安裝有立柱9，立柱9上安裝有欄桿I，立柱9內(nèi)部還安裝有用于控制欄桿I的步進(jìn)電機(jī)3，在底座2的正面?zhèn)缺谏习惭b有總開關(guān)4，在底座2的內(nèi)部安裝有無(wú)線接收模塊6和單片機(jī)8 ；其中，PC機(jī)10與無(wú)線發(fā) 射模塊7相連，無(wú)線發(fā)射模塊7通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線接收模塊6相連，無(wú)線接收模塊6與單片機(jī)8的輸入端相連，單片機(jī)8的輸出端通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路12與步進(jìn)電機(jī)3相連，步進(jìn)電機(jī)3控制欄桿I的開啟和關(guān)閉，單片機(jī)8上還連接有總開關(guān)4 ;展布跑道5鋪設(shè)在底座2 —側(cè)的欄桿I下面。單片機(jī)8采用型號(hào)為STM32F103C8T6的單片機(jī)。STM32F103C8T6是意法半導(dǎo)體公司推出的新一代32位低成本、高性能通用微控制器內(nèi)核，屬于STM32F103系列單片機(jī)。STM32F103系列單片機(jī)具有強(qiáng)大計(jì)算能力、低功耗和低成本的優(yōu)勢(shì)。STM32F103系列單片機(jī)突出的優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)部高度集成，且提供高質(zhì)量的固件庫(kù)，方便開發(fā)。STM32F103系列單片機(jī)內(nèi)部集成傳輸速度高達(dá)12Mbit/s的USB接口；高達(dá)4.5Mbit/s速度的USART接口 ；GP10工作的最大翻轉(zhuǎn)頻率為18MHz ;擁有12位的ADC采樣通道；通過(guò)定時(shí)器設(shè)置可以產(chǎn)生PWM。無(wú)線發(fā)射模塊7和無(wú)線接收模塊6均采用型號(hào)為NRF24L01無(wú)線通訊模塊。NRF24L01是由NORDIC生產(chǎn)的工作在2.4GHz-2.5GHz的ISM頻段的單片無(wú)線收發(fā)芯片。輸出公路車頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過(guò)SPI接口進(jìn)行設(shè)計(jì)設(shè)置?？梢耘cSTM32F1038CT6單片機(jī)連接，完成無(wú)線數(shù)據(jù)傳送工作。NRF24L01芯片在具有低功耗特性，掉電模式和待機(jī)模式下電流消耗很低，NRF24L01擁有高性價(jià)比，廣泛應(yīng)用于智能控制系統(tǒng)和無(wú)線數(shù)據(jù)通訊設(shè)備等。模型欄桿機(jī)11與高速公路欄桿機(jī)的大小比例是1:50。模型欄桿機(jī)11與高速公路欄桿機(jī)具有相同的控制原理。本實(shí)用新型中的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路12為本領(lǐng)域常規(guī)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。采用本實(shí)用新型的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬高速公路收費(fèi)系統(tǒng)中的匝道控制時(shí)，通過(guò)PC機(jī)10控制無(wú)線發(fā)射模塊7給無(wú)線接收模塊6發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)，無(wú)線接收模塊6將數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)8，單片機(jī)8通過(guò)輸出信號(hào)通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路12來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)3的控制，步進(jìn)電機(jī)3帶動(dòng)欄桿I實(shí)現(xiàn)開啟或關(guān)閉。本實(shí)用新型為“交通信號(hào)與控制”等類本科生提供課程實(shí)驗(yàn)以及創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力。將實(shí)際的應(yīng)用帶入課堂，讓學(xué)生更好了解 工程實(shí)踐。
權(quán)利要求1.一種模擬高速公路匝道控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，包括PC機(jī)(10)、無(wú)線發(fā)射模塊(7)、無(wú)線接收模塊(6)、單片機(jī)(8)、步進(jìn)電機(jī)(3)、模型欄桿機(jī)(11)和展布跑道(5)； 所述的模型欄桿機(jī)(11)包括底座(2)和欄桿(1)，在底座(2)頂面的一側(cè)安裝有立柱(9),立柱(9)上安裝有欄桿(I)，立柱 (I)內(nèi)部安裝有用于控制欄桿(I)的步進(jìn)電機(jī)(3)，在底座(2)的正面?zhèn)缺谏习惭b有總開關(guān)(4)，在底座(2)的內(nèi)部安裝有無(wú)線接收模塊(6)和單片機(jī)(8)； 其中，PC機(jī)(10)與無(wú)線發(fā)射模塊(7)相連，無(wú)線發(fā)射模塊(7)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線接收模塊(6)相連，無(wú)線接收模塊(6)與單片機(jī)(8)的輸入端相連，單片機(jī)(8)的輸出端通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(12 )與步進(jìn)電機(jī)(3 )相連，步進(jìn)電機(jī)(3 )控制欄桿(I)的開啟和關(guān)閉，單片機(jī)(8 )上還連接有總開關(guān)(4);展布跑道(5 )鋪設(shè)在底座(2 ) 一側(cè)的欄桿(I)下面。
2.如權(quán)利要求1所述的模擬高速公路匝道控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述的單片機(jī)(8)采用型號(hào)為STM32F103C8T6的單片機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的模擬高速公路匝道控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述的無(wú)線發(fā)射模塊(7)和無(wú)線接收模塊(6)均采用型號(hào)為NRF24L01的無(wú)線通訊模塊。
4.如權(quán)利要求1所述的模擬高速公路匝道控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述的模型欄桿機(jī)(11)與高速公路欄桿機(jī)的大小比例是1:50。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種模擬高速公路匝道控制的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括PC機(jī)、無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收模塊、單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和模型欄桿機(jī)，其中，PC機(jī)與無(wú)線發(fā)射模塊相連，無(wú)線發(fā)射模塊通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線接收模塊相連，無(wú)線接收模塊與單片機(jī)的輸入端相連，單片機(jī)通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與安裝在模型欄桿機(jī)中的步進(jìn)電機(jī)相連，步進(jìn)電機(jī)控制模型欄桿機(jī)的開啟和關(guān)閉。本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用展布模擬高速公路的場(chǎng)景，能夠在模擬高速公路交通場(chǎng)景之下進(jìn)行高速公路匝道控制的實(shí)驗(yàn)，本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可在課堂上實(shí)驗(yàn)教學(xué)，也可以作為科研成果的展示平臺(tái)對(duì)外進(jìn)行展覽。
文檔編號(hào)G09B9/00GK203118265SQ201320067458
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者武奇生, 何運(yùn)來(lái), 張蕊, 王愛民, 袁觀虎, 巨永鋒 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)