專利名稱：一體化交通信號燈及其控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種一體化交通信號燈及其控制系統(tǒng)簡稱交通燈控制系統(tǒng)，屬 自動控制與交通電子設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前城市交通在重要路口采用立交橋形成立體交通的形式來提高交通行車效率， 但完全互聯(lián)互通巨型立交橋占地面積大、造價昂貴，并且不是所有的路口都適合采用 立交橋來解決交通問題。紅綠燈交通管制的方式占用空間小、成本較低，因而在城市 交通得到廣泛地應(yīng)用。
一般的交通燈顯示終端采用紅黃綠三色燈或再加倒計時顯示屏的模式，即紅黃綠 三色燈與倒計時顯示屏采用分置模式，該分置模式需要行人或駕車人員分別在不同位 置讀取紅綠燈信號與倒計時信號二組信息再加以綜合判斷，顯示信息不夠簡練直觀， 導(dǎo)致行路或行車的安全性下降。
交通燈顯示終端與控制終端的中央控制裝置之間采用直接驅(qū)動或并行信號傳輸 模式，這樣的交通燈信號傳輸模式便于中央控制裝置集中統(tǒng)一控制，但控制裝置的這 種傳輸模式在中央控制裝置與交通燈顯示終端之間需要較多的信號傳輸電纜，造成交 通燈系統(tǒng)相對復(fù)雜、安裝施工也比較麻煩，整個設(shè)備成本與施工成本相對較高。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種一體化交通信號燈及其控制系統(tǒng)。 本實用新型的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的。
—種一體化交通信號燈，備有三個電源端即信號電源端+5V與正電源端+Vp及負(fù) 電源端-Vp、 一個接地端GND、 一組17位開關(guān)控制信號端、 一組4位顏色控制端， 顯示紅色或黃色或綠色的燈光和帶顏色的倒計時數(shù)字或交通指示符號；其特征在于 一體化交通信號燈由功率驅(qū)動電路與信號顯示屏組成，功率驅(qū)動電路有三個電源端即 信號電源端+5V與正電源端+Vp及負(fù)電源端-Vp、 一個接地端GND、 一組17位開關(guān) 控制信號輸入端、 一組4位顏色控制輸入端、」組17位開關(guān)驅(qū)動信號輸出端、 一組 4位顏色驅(qū)動輸出端，信號顯示屏有一個正電源端+Vp、一組17位開關(guān)驅(qū)動信號輸入 端、 一組2位柵格顏色驅(qū)動輸入端、一組2位燈圈顏色驅(qū)動輸入端；功率驅(qū)動電路的17位開關(guān)控制信號輸入端即為一體化交通信號燈的17位開關(guān)控制信號端，功率驅(qū)動 電路的4位顏色控制輸入端即為一體化交通信號燈的4位顏色控制端，功率驅(qū)動電路 的17位開關(guān)驅(qū)動信號輸出端分別與信號顯示屏的17位開關(guān)驅(qū)動信號輸入端相連接， 功率驅(qū)動電路的4位顏色驅(qū)動輸出端分別與信號顯示屏的2位柵格顏色驅(qū)動輸入端和 2位燈圈顏色驅(qū)動輸入端相連接。 一體化交通信號燈的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
所述的信號顯示屏由燈圈、柵碼管及結(jié)構(gòu)件組成，燈圈與柵碼管通過結(jié)構(gòu)件支撐 固定， 一體化交通信號燈將紅黃綠三燈和倒計時指示器合為一體，信號燈外圈發(fā)光體 即為燈圈，可以根據(jù)需要設(shè)計成不同的外形，如普通的圓形、方向箭頭形、或車形或 人形等，并可發(fā)紅黃綠三種色光或發(fā)閃爍的色光；中間柵欄狀的17段數(shù)碼管顯示器 即為柵碼管或稱柵格顯示器，用于顯示倒計時、指示符號或簡單的動畫，柵碼管的每 段發(fā)光體稱為柵格，柵碼管的17個柵格排列成三橫四縱，每橫3個柵格，每縱2個 柵格；編號為0的燈圈發(fā)光體與編號為1~17的柵格發(fā)光體即LED單元組由發(fā)紅色光 的發(fā)光二極管與發(fā)綠色光的發(fā)光二極管組成，紅色發(fā)光管與綠色發(fā)光管同時發(fā)光時顯 示黃色光，燈圈與柵格可以發(fā)出紅或黃或綠三種色光，以滿足交通指示的需要17 段柵格的亮暗由17位開關(guān)驅(qū)動信號獨(dú)立控制，以顯示不同的數(shù)字或符號，發(fā)光顏色 統(tǒng)一由2位柵格顏色驅(qū)動信號即紅光驅(qū)動信號和綠光驅(qū)動信號控制，柵碼管統(tǒng)一發(fā)紅 色光、黃色光或綠色光，而燈圈的發(fā)光則由2位燈圈顏色驅(qū)動信號即紅光驅(qū)動信號和 綠光驅(qū)動信號直接控制。信號顯示屏的外形圖如圖2所示，信號顯示屏發(fā)光體的排列 編號圖如圖3所示，信號顯示屏LED單元組的電路結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。
所述的功率驅(qū)動電路含17個開關(guān)驅(qū)動單元與4個顏色驅(qū)動單元，每個驅(qū)動單元 有三個電源端即信號電源端+5V與正電源端+Vp及負(fù)電源端-Vp、 一個接地端GND、 一個信號輸入端、 一個驅(qū)動輸出端；4個顏色驅(qū)動單元的4個信號輸入端即為功率驅(qū) 動電路的4位顏色控制輸入端，4個顏色驅(qū)動單元的4個驅(qū)動輸出端即為功率驅(qū)動電 路的4位顏色驅(qū)動輸出端，17個開關(guān)驅(qū)動單元的17個信號輸入端即為功率驅(qū)動電路 的17位開關(guān)控制信號輸入端，17個開關(guān)驅(qū)動單元的17個驅(qū)動輸出端即為功率驅(qū)動 電路的17位開關(guān)驅(qū)動信號輸出端；顏色驅(qū)動單元和開關(guān)驅(qū)動單元均由電壓比較器構(gòu) 成的電平轉(zhuǎn)換電路與帶穩(wěn)壓管保護(hù)的絕緣柵雙極晶體管組成，電壓比較器通過一個電 阻與絕緣柵雙極晶體管的柵極相連接，比較器的電源直接釆用電源+Vp與-Vp，與+5V 電源及地連接的二個分壓電阻產(chǎn)生一個+2V左右的基準(zhǔn)電壓，在輸入控制信號為 0—5V的TTL電壓時比較器輸出一個電壓約為-Vp或+Vp的信號驅(qū)動晶體管關(guān)斷或開通，所不同的是顏色驅(qū)動單元輸入信號接比較器的正輸入端、晶體管采用N型絕 緣柵雙極晶體管、晶體管發(fā)射極接負(fù)電源-Vp,而開關(guān)驅(qū)動單元輸入信號接比較器的 負(fù)輸入端、晶體管采用P型絕緣柵雙極晶體管、晶體管發(fā)射極接J下電源+Vp。顏色驅(qū) 動單元電路結(jié)構(gòu)原理圖如圖5所示，開關(guān)驅(qū)動單元電路結(jié)構(gòu)原理圖如圖6所示，燈圈 LED單元組發(fā)光控制驅(qū)動電路圖與柵格LED單元組發(fā)光控制驅(qū)動電路圖分別如圖7、 圖8所示。
一種適用于一體化交通信號燈的控制系統(tǒng)，即交通燈控制系統(tǒng)，用于路口車輛行 駛、人員行走等的交通信號指示或信息顯示，備有模式設(shè)置口與220V交流電源口； 其特征在于交通燈控制系統(tǒng)由主控單元、發(fā)送端總線接口電路、合成總線、接收端 總線接口電路、顯示單元組成，主控單元有一個電源輸入口、 一個運(yùn)行模式設(shè)置口、 一個電源輸出口、 一個串行數(shù)據(jù)與時鐘信號輸出口，發(fā)送端總線接口電路有一個電源 輸入口、 一個串行數(shù)據(jù)與時鐘信號輸入口、 一個總線驅(qū)動口，接收端總線接口電路有 一個總線輸入口、 一個電源輸出口、 一個時鐘信號與并行數(shù)據(jù)輸出口，顯示單元有一 個電源輸入口、 一個時鐘信號與并行數(shù)據(jù)輸入口；主控單^f;的電源輸入口即交通燈控 制系統(tǒng)的220V交流電源口接220V50HZ市電，運(yùn)行模式設(shè)置口即交通燈控制系統(tǒng)的 模式設(shè)置口接模式切換開關(guān)用于設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行的模式，主控單元的電源輸出口、數(shù)據(jù) 時鐘輸出口分別與發(fā)送端總線接口電路的電源輸入口、數(shù)據(jù)時鐘輸入口相連接，接收 端總線接口電路的電源輸出口、時鐘數(shù)據(jù)輸出口分別與顯示單元的電源輸入口、時鐘 數(shù)據(jù)輸入口相連接,發(fā)送端總線接口電路的總線驅(qū)動口與接收端總線接口電路的總線 輸入口通過合成總線相連接，發(fā)送端的電源、數(shù)據(jù)與時鐘信號通過合成總線傳送至接 收端，發(fā)送端總線接口電路與接收端總線接口電路及合成總線組成合成總線電路。一 體化交通信號燈控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖9所示。
由于電源傳輸與通訊傳輸組合方式靈活多樣，所述的合成總線電路有多種形式， 形式一電源線纜與通訊線纜各自獨(dú)用，合成總線由電源總線與通訊總線及地線組成， 電源總線由正電源線、負(fù)電源線組成，通訊總線由數(shù)據(jù)信號線、時鐘信號線組成，電 源總線與通訊總線共用地線；發(fā)送端總線接口電路由電源分配電路、二個發(fā)送適配器 組成，電源分配電路的一組輸出與電源總線相連接，發(fā)送適配器的輸出與通訊總線相 連接；電源分配電路通過發(fā)送端總線接口電路的電源輸入口輸入電源，電源分配電路 輸出二組電源， 一組給發(fā)送端總線接口內(nèi)部電路供電，另一組+Pv與-Pv輸送至電源 總線；發(fā)送適配器通過發(fā)送端總線接口電路的數(shù)據(jù)時鐘輸入口輸入數(shù)據(jù)與時鐘信號，發(fā)送適配器將0~f5V的TTL電壓信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的+15V—15V的傳輸電壓信號，并 將傳輸電壓信號輸送至通訊總線；接收端總線接口電路由電源變換電路、二個接收適 配器、時鐘驅(qū)動電路、移位寄存器組成，電源變換電路的輸入與電源總線相連接，接 收適配器的輸入與通訊總線相連接，二個接收適配器的輸出分別與時鐘驅(qū)動電路、移 位寄存器的輸入相連接，時鐘驅(qū)動電路的輸出與移位寄存器的時鐘輸入相連接；電源 變換電路輸出二組電源， 一組給接收端總線接口內(nèi)部電路供電，另一組+5V與+Vp 及-Vp通過接收端總線接口電路的電源輸出口輸送至顯示單元；接收適配器將 +15V--15V的傳輸電壓信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的0"5V的TTL電壓信號，接收適配器輸出 時鐘與數(shù)據(jù)信號，時鐘驅(qū)動電路輸出同步時鐘信號至移位寄存器的吋鐘輸入端，移位 寄存器將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)輸出，時鐘驅(qū)動電路和移位寄存器通過接收端總線 接口電路的時鐘數(shù)據(jù)輸出口輸送時鐘數(shù)據(jù)信號至顯示單元。結(jié)構(gòu)形式如圖10a所示。 形式二電源線纜與通訊線纜各自獨(dú)用，合成總線由電源總線與通訊總線組成， 電源總線由正電源線、負(fù)電源線組成，通訊總線由信號線、信號地線組成，信號地線 兼用作電源地線；發(fā)送端總線接口電路由電源分配電路、二個調(diào)制電路、合成電路組 成，電源分配電路的一組輸出與電源總線相連接，二個調(diào)制電路的輸出與合成電路的 二個輸入相連接，合成電路的輸出與通訊總線相連接；電源分記電路通過發(fā)送端總線 接口電路的電源輸入口輸入電源，電源分配電路輸出二組電源， 一組給發(fā)送端總線接 口內(nèi)部電路供電，另一組+Pv與-Pv輸送至電源總線；調(diào)制電路通過發(fā)送端總線接口 電路的數(shù)據(jù)時鐘輸入口輸入數(shù)據(jù)與時鐘信號，調(diào)制電路將(M"5V的TTL電壓信號轉(zhuǎn) 換成相應(yīng)的髙頻傳輸信號輸出，合成電路將二路高頻信號疊加在一起輸出，并將疊加 信號輸送至通訊總線；接收端總線接口電路由電源變換電路、分離電路、二個解調(diào)電 路、時鐘驅(qū)動電路、移位寄存器組成,電源變換電路的輸入與電源總線相連接，分離 電路的輸入與通訊總線相連接，分離電路的二個輸出分別與二個解調(diào)電路的輸入相連 接，二個解調(diào)電路的輸出分別與時鐘驅(qū)動電路、移位寄存器的輸入相連接，時鐘驅(qū)動 電路的輸出與移位寄存器的時鐘輸入相連接；電源變換電路輸出二組電源， 一組給接 收端總線接口內(nèi)部電路供電，另一組+5V與+Vp及-Vp通過接收端總線接口電路的電 源輸出口輸送至顯示單元；分離電路將時鐘高頻信號與數(shù)據(jù)髙頻信號分離出來，解調(diào) 電路將高頻信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的0—5V TTL的電壓信號，解調(diào)電路輸出時鐘與數(shù)據(jù)信 號，時鐘驅(qū)動電路輸出同步時鐘信號至移位寄存器的時鐘輸入端，移位寄存器將串行 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)輸出，時鐘驅(qū)動電路和移位寄存器通過接收端總線接口電路的時鐘數(shù)據(jù)輸出口輸送時鐘數(shù)據(jù)信號至顯示單元。結(jié)構(gòu)形式如圖10b所示。.
形式三電源傳輸與通訊傳輸合用線纜，合成總線由COM0、 COMl、 GND三 根線纜組成，發(fā)送端總線接口電路由電源分配電路、二個調(diào)制電路、二個復(fù)合電路組 成，接收端總線接口電路由二個分離電路、電源變換電路、二個解調(diào)電路、時鐘驅(qū)動 電路、移位寄存器組成；電源分配電路的一組輸出分別與二個復(fù)合電路的輸入相連接， 二個調(diào)制電路的輸出分別與二個復(fù)合電路的另一個輸入相連接，復(fù)合電路的輸出通過 合成總線與分離電路的輸入相連接，二個分離電路的電源輸出與電源變換電路的輸入 相連接，二個分離電路的信號輸出分別與二個解調(diào)電路的輸入相連接，二個解調(diào)電路 的輸出分別與時鐘驅(qū)動電路、移位寄存器的輸入相連接，時鐘驅(qū)動電路的輸出與移位 寄存器的時鐘輸入相連接；電源分配電路通過發(fā)送端總線接口電路的電源輸入口輸入 電源，電源分配電路輸出二組電源， 一組給發(fā)送端總線接口內(nèi)部電路供電，另一組+Pv 與-Pv分別輸送至二個復(fù)合電路，二個調(diào)制電路通過發(fā)送端總線接口電路的數(shù)據(jù)時鐘 輸入口分別輸入數(shù)據(jù)與時鐘信號，調(diào)制電路將0~f5V的TTL電壓信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的 高頻傳輸信號輸出，二個復(fù)合電路分別將數(shù)據(jù)高頻信號與正電源+Pv、時鐘高頻信號 與負(fù)電源-Pv進(jìn)行復(fù)合疊加，并分別通過COM0、 C0M1線纜傳輸至接收端總線接口 電路；接收端總線接口的分離電路分別將數(shù)據(jù)髙頻信號與正電源、時鐘髙頻信號與負(fù) 電源分離出來，電源變換電路輸出二組電源， 一組給接收端總線接口內(nèi)部電路供電， 另一組+5V與+Vp及-Vp通過接收端總線接口電路的電源輸出口輸送至顯示單元；解 調(diào)電路將高頻信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的0^5V TTL的電壓信號，解調(diào)電路輸出時鐘與數(shù)據(jù) 信號，時鐘驅(qū)動電路輸出同步時鐘信號至移位寄存器的時鐘輸入端，移位寄存器將串 行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)輸出，時鐘驅(qū)動電路和移位寄存器通過接收端總線接口電路的 時鐘數(shù)據(jù)輸出口輸送時鐘數(shù)據(jù)信號至顯示單元。結(jié)構(gòu)形式如圖10c所示。
形式四電源傳輸與通訊傳輸合用線纜，合成總線由COM、 GND 二根線纜組成， 發(fā)送端總線接口電路由電源分配電路、二個調(diào)制電路、復(fù)合電路組成，接收端總線接 口電路由分離電路、電源變換電路、二個解調(diào)電路、時鐘驅(qū)動電路、移位寄存器組成； 電源分配電路的一組輸出與復(fù)合電路的一個輸入相連接，二個調(diào)制電路的輸出與復(fù)合 電路的另二個輸入相連接，復(fù)合電路的輸出通過合成總線與分離電路的輸入相連接， 分離電路的電源輸出與電源變換電路的輸入相連接，分離電路的二個信號輸出分別與 二個解調(diào)電路的輸入相連接，二個解調(diào)電路的輸出分別與時鐘驅(qū)動電路、移位寄存器 的輸入相連接，時鐘驅(qū)動電路的輸出與移位寄存器的時鐘輸入相連接；電源分配電路通過發(fā)送端總線接口電路的電源輸入口輸入電源，電源分配電路輸出二組電源， 一組 給發(fā)送端總線接口內(nèi)部電路供電，另一組+Pv或-Pv輸送至復(fù)合電路，二個調(diào)制電路
通過發(fā)送端總線接口電路的數(shù)據(jù)時鐘輸入口分別輸入數(shù)據(jù)與時鐘信號，調(diào)制電路將
0~+5V的TTL電壓信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的高頻傳輸信號輸出，復(fù)合電路將二路高頻信號 與直流電源進(jìn)行復(fù)合疊加，并通過合成總線傳輸至接收端總線接口電路；接收端總線 接口的分離電路將數(shù)據(jù)高頻信號、時鐘高頻信號與直流電源分離出來，電源變換電路 輸出二組電源， 一組給接收端總線接口內(nèi)部電路供電，另一組+5V與+Vp及-Vp通過 接收端總線接口電路的電源輸出口輸送至顯示單元；解調(diào)電路將高頻信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng) 的0—5V TTL的電壓信號，解調(diào)電路輸出時鐘與數(shù)據(jù)信號，時鐘驅(qū)動電路輸出同歩 時鐘信號至移位寄存器的時鐘輸入端，移位寄存器將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)輸出， 時鐘驅(qū)動電路和移位寄存器通過接收端總線接口電路的時鐘數(shù)據(jù)輸出口輸送時鐘數(shù) 據(jù)信號至顯示單元。結(jié)構(gòu)形式如圖10d所示。
所述的主控單元由主電源與控制器組成，主電源由變壓器、二極管整流橋、濾波 電容、穩(wěn)壓電源電路組成，控制器由單片機(jī)CPU及與其相連的晶振電路、程序存儲 器、復(fù)位電路等組成的單片機(jī)控制器或由可編程控制器PLC實現(xiàn);主電源有一個220V 交流電源輸入口、 一個總線電源+Pv與-Pv輸出口、 一個工作電源+Vcc輸出口，控制 器有一個工作電源輸入口、 一個模式設(shè)置口、 一個數(shù)據(jù)與時鐘輸出口；主電源的220V 交流電源輸入口即為主控單元的電源輸入口，主電源的總線電源輸出口即為主控單元 的電源輸出口，控制器的模式設(shè)置口即為主控單元的模式設(shè)置口，控制器的數(shù)據(jù)與時 鐘輸出口即為主控單元的串行數(shù)據(jù)與時鐘信號輸出口；主電源的工作電源輸出口與控 制器的工作電源輸入口相連接，主電源與控制器及發(fā)送端總線接口電路組成中央主控 裝置。中央主控裝置的結(jié)構(gòu)框圖如圖ll所示，單片機(jī)控制器的電路結(jié)構(gòu)框圖如圖12 所示，主電源結(jié)構(gòu)原理圖如圖13所示。
所述的顯示單元由數(shù)據(jù)選控電路與一體化交通信號燈組成，接收端總線接口電路 輸出相應(yīng)的電源給數(shù)lg選控電路與一體化交通信號燈供電，同時輸出相應(yīng)的時鐘信號 與并行數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)選控電路，數(shù)據(jù)選控電路的系統(tǒng)控制信號輸出口與一體化交通信號 燈的開關(guān)控制信號輸入口、顏色控制信號輸入口相連接，數(shù)據(jù)選控電路輸出系統(tǒng)控制 信號含柵格開關(guān)控制信號和顏色控制信號控制一體化交通信號燈顯示相應(yīng)的交通信. 息；接收端總線接口電路、數(shù)據(jù)選控電路與一體化交通信號燈組成交通燈顯示終端。 交通燈顯示終端的電路結(jié)構(gòu)框圖如圖14所示。所述的數(shù)據(jù)選控電路由本臺地址設(shè)置電路、鑒碼器、鎖存器組成，接收端總線接 口電路中移位寄存器的輸出數(shù)據(jù)包含幀起始標(biāo)志、臺地址碼數(shù)據(jù)、顯示控制數(shù)據(jù)、幀 結(jié)束標(biāo)志，移位寄存器對應(yīng)幀起始標(biāo)志、臺地址碼數(shù)據(jù)、幀結(jié)束標(biāo)志的輸出與鑒碼器 的數(shù)據(jù)輸入口相連接，移位寄存器對應(yīng)顯示控制數(shù)據(jù)輸出與鎖存器的數(shù)據(jù)輸入口相 連，本臺地址設(shè)置電路的輸出與鑒碼器的地址輸入口相連接，鑒碼器的控制輸出端與 鎖存器的控制輸入連接，鑒碼器的時鐘輸入即為數(shù)據(jù)選控電路的時鐘輸入，鎖存器的 數(shù)據(jù)輸出即為數(shù)據(jù)選控電路的數(shù)據(jù)輸出；鑒碼器檢驗幀起始標(biāo)志數(shù)據(jù)與幀結(jié)束標(biāo)志， 同時將臺地址碼數(shù)據(jù)與本臺地址碼進(jìn)行比較，當(dāng)相關(guān)數(shù)據(jù)一致時鑒碼器輸出一個觸發(fā) 信號至鎖存器，此時鎖存器鎖存并輸出來自移位寄存器的顯示控制數(shù)據(jù)；臺地址碼的 位數(shù)N可根據(jù)交通燈顯示終端的總數(shù)量來設(shè)置，顯示控制數(shù)據(jù)有21位，含一組2位 燈圈顏色控制信號、2位柵格顏色控制信號與17位的柵格開關(guān)信號；幀起始標(biāo)志與 幀結(jié)束標(biāo)志的位數(shù)之和M大于(21+N)之一二即可，即M-(21+N)+1或M=(21+N)+2。 數(shù)據(jù)選控電路的結(jié)構(gòu)框圖如圖15所示。
合成總線電路輸入初級電源、輸出交通燈顯示終端所需的多路電源，同時，合成
總線電路輸入串行數(shù)據(jù)信號、輸出交通燈顯示終端所需的并行數(shù)據(jù)控制信號，完成電 源傳輸與變換、數(shù)字信號傳輸與串并轉(zhuǎn)換功能。中央主控裝置與多臺交通燈顯示終端
通過合成總線的電纜連接成一個完整的交通信號燈控制系統(tǒng)。
主控裝置中的主電源是整個交通燈控制系統(tǒng)的能量中心，主電源直接向控制器供
電，同時通過合成總線向各臺交通燈顯示終端供電；接收端總線接口電路從合成總線
輸入電源，經(jīng)變換后向數(shù)據(jù)選控電路與一體化交通信號燈供電。
主控裝置中的控制器是整個交通信號燈控制系統(tǒng)的控制中心，控制器根據(jù)預(yù)置的
程序以幀數(shù)據(jù)柩式發(fā)出TTL電平的串行數(shù)據(jù)信號與同步時鐘信號，每幀數(shù)據(jù)信號含
有幀起始標(biāo)志、臺地址碼、顯示控制數(shù)據(jù)、幀結(jié)束標(biāo)志，幀起始標(biāo)志通常(但不限于)
為全"0"，幀結(jié)束標(biāo)志通常為全"l",數(shù)據(jù)傳送時數(shù)據(jù)的幀與幀之間依賴起始標(biāo)志與
結(jié)束標(biāo)志區(qū)分前后幀。幀數(shù)據(jù)信號的格式為
起始標(biāo)志臺地址碼顯示控制lt據(jù)結(jié)束標(biāo)志
發(fā)送端總線接口電路將TTL電平的幀數(shù)據(jù)信號與同步時鐘信號變換為傳輸電平 信號或調(diào)制成高頻信號，傳輸電平信號或高頻信號通過合成總線同時發(fā)送給各接收端 總線接口電路，接收端總線接口電路將傳輸電平信號或高頻信號轉(zhuǎn)換成并行的TTL 電平的幀數(shù)據(jù)傳送至顯示單元。采用-15V或+15V的信號傳輸電平或經(jīng)調(diào)制的高頻信號有助于提高傳輸速度、延伸傳輸距離、提高抗干擾能力，當(dāng)傳輸距離較短、傳輸速
度要求較低時可直接傳送TTL電平信號，省去收發(fā)適配器或調(diào)制解調(diào)電路，系統(tǒng)可 得以簡化，但電源回路與數(shù)據(jù)信號回路必須采用分開的形式，不能再合用同一線路。 接收端總線接口電路中的移位寄存器輸出并行的控制數(shù)據(jù)，鑒碼器根據(jù)幀數(shù)據(jù)中所帶 的地址信息進(jìn)行選擇，從中選出發(fā)往本臺的顯示控制數(shù)據(jù)并通過鎖存器加以鎖存，鎖 存的控制數(shù)據(jù)含有顏色控制信號與柵格開關(guān)控制信號，顯示控制信號傳送至功率驅(qū)動 電路，功率驅(qū)動電路輸出燈圈發(fā)光顏色、柵碼管柵格發(fā)光顏色與柵碼管柵格開關(guān)驅(qū)動
信號，信號顯示屏顯示交通指示信息。顯示控制數(shù)據(jù)格式為
2位燈圏顏色控制數(shù)據(jù)
2位4*;^顏色控制數(shù)據(jù)
17位柵格開關(guān)控制數(shù)據(jù)
由于燈圈發(fā)光顏色與柵碼管發(fā)光顏色可以分別控制、柵碼管的每個柵格可以單獨(dú) 開關(guān)控制，交通燈顯示終端顏色圖案顯示靈活多樣。倒計時數(shù)字兩位數(shù)采用兩邊分立 形式，而倒計時數(shù)字一位數(shù)(9~0)采用中間顯示模式，使兩位數(shù)與一位數(shù)的區(qū)別更 為明顯，倒計時十秒的提示作用更加明顯，有助于提高交通安全系數(shù)。交通燈顯示終 端的二位數(shù)字與一位數(shù)字的顯示效果圖如圖16所示。
由于交通燈顯示終端顯示的多樣性與靈活性，交通信號燈除提供綠燈倒計時提示 外還提供紅燈倒計時提示，長時間的倒計時數(shù)碼可采用慢節(jié)拍(慢周期)或變節(jié)拍(變 周期)的計數(shù)方式，如數(shù)碼99"0采用3秒減一的數(shù)碼計數(shù)方式、數(shù)碼39 10采用2 秒減一的數(shù)碼計數(shù)方式，而數(shù)碼9~0采用正常的1秒減一的數(shù)碼計數(shù)方式。也可以通 過程序算法細(xì)分時間實現(xiàn)逐步變節(jié)拍的計數(shù)方式。若有需要還可以在紅燈與綠燈顯示 之間插入符號或簡單的動畫顯示，以起到提示或適當(dāng)增加時間間隔的作用。顯示裝置 柵碼管顯示數(shù)字與圖案的示例如圖17、圖18、圖19所示。
同時由于燈圈發(fā)光顏色與柵碼管發(fā)光顏色分別控制，作為一種控制模式可實現(xiàn) 常規(guī)綠燈倒計時十秒或五秒時燈圈發(fā)黃光、柵碼管繼續(xù)發(fā)綠光倒計時，或最后五秒均 發(fā)黃光(甚至燈圈提前發(fā)出紅光)，以提示綠燈倒計時即將結(jié)束、車輛請勿再駛?cè)肼?口；常規(guī)紅燈倒計時十秒或五秒時燈圈發(fā)黃光、柵碼管繼續(xù)發(fā)紅光倒計時，以提示紅 燈倒計時即將結(jié)束，車輛可準(zhǔn)備起動行車。
為豐富動畫符號的色彩，柵碼管17段柵格的發(fā)光顏色也可獨(dú)立控制，柵格發(fā)光 顏色獨(dú)立控制的功能可通過將柵格LED單元組發(fā)光控制驅(qū)動電路改接成燈圈LED單 元組發(fā)光控制驅(qū)動電路的方式實現(xiàn)，但此時一體化交通信號燈的顯示控制數(shù)據(jù)將由原 來的21位增加到36位，相應(yīng)的功率驅(qū)動電路由原來的21個驅(qū)動單元增加到36個驅(qū)動單元。柵格發(fā)光顏色獨(dú)立控制的顯示控制數(shù)據(jù)格式為:
l位燈困紅光1位燈圍綠光17位柵格紅光17位柵格綠光
信號電平變換或驅(qū)動用的電壓比較器可以用運(yùn)算放大器或類似功能的電路代替。
合成總線傳輸信號電平也不僅局限于采用+15V—15V形式，也可采用+12V -12V或 +5V—5V等形式。發(fā)紅色光或綠色光的發(fā)光二極管也可以采用紅綠色二極管封裝在 一起雙色發(fā)光二極管，信號顯示屏發(fā)光體除發(fā)光二極管外也可采用能發(fā)紅綠二種色光 的發(fā)光燈泡、燈管或發(fā)光平板等實現(xiàn)。本臺地址設(shè)置電路通常(但不限于)采用撥碼 丌關(guān)電路實現(xiàn)，方便現(xiàn)場設(shè)置。數(shù)據(jù)選控電路、移位寄存器等電路通常(但不限于) 釆用可編程邏輯電路或單片機(jī)系統(tǒng)實現(xiàn)。保護(hù)用穩(wěn)壓二極管的工作電壓取值應(yīng)低于晶 體管的柵極擊穿電壓并高于晶體管的柵極工作電壓。功率驅(qū)動用晶體管通常(但不限 于)采用絕緣柵雙極晶體管IGBT、場效應(yīng)單極晶體管MOSFET或大功率晶體管GTR。 本一體化交通信號燈及其控制系統(tǒng)采用紅黃綠色三燈與倒計時顯示屏一體化的 模式，顯示簡潔明了，有助于提高行車、行人的安全性；中央主控裝置與交通燈顯示 終端之間采用串行總線模式傳送數(shù)據(jù)，使傳送數(shù)據(jù)的電纜數(shù)量大為減少，系統(tǒng)的擴(kuò)展 非常方便，安裝施工更為簡便；同時中央主控裝置的輸出數(shù)據(jù)接口也大為簡化，降低 了系統(tǒng)的復(fù)雜性、增加了可靠性，并較大幅度地降低了系統(tǒng)的整體成本。在普通公路、 高速公路或鐵路等道路交通的行車或行人交通指示或信息顯示等方面有著廣泛的應(yīng) 用價值。

圖l—體化交通信號燈的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2信號顯示屏的外形圖。
圖3信號顯示屏發(fā)光體的排列編號圖。
圖4信號顯示屏LED單元組的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖5顏色驅(qū)動單元電路結(jié)構(gòu)原理圖。
圖6開關(guān)驅(qū)動單元電路結(jié)構(gòu)原理圖。
圖7燈圈LED單元組發(fā)光控制驅(qū)動電路圖。
圖8柵格LED單元組發(fā)光控制驅(qū)動電路圖。
圖9 一體化交通信號燈控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
圖10a分離式雙回路合成總線電路結(jié)構(gòu)框圖。
圖10b分離式單回路合成總線電路結(jié)構(gòu)框圖。圖10c復(fù)合式雙回路合成總線電路結(jié)構(gòu)框圖。
圖10d復(fù)合式單回路合成總線電路結(jié)構(gòu)框圖。
圖ll中央主控裝置結(jié)構(gòu)框圖。
圖12單片機(jī)控制器電路結(jié)構(gòu)框圖
圖13主電源電路結(jié)構(gòu)原理圖
圖14交通燈顯示終端的電路結(jié)構(gòu)框圖。
圖15數(shù)據(jù)選控電路的結(jié)構(gòu)框圖。
圖16 二位數(shù)字與一位數(shù)字顯示效果圖。
圖17柵碼管二位數(shù)字顯示例圖。
圖18柵碼管一位數(shù)字顯示例圖。
圖19柵碼管圖形符號顯示例圖。
圖20 丁字路口的交通信號燈示意圖。
圖21十字路口的交通信號燈示意圖。
圖22多路口交通信號燈控制系統(tǒng)連接框圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。 實施例l
丁字路口交通信號燈
丁字路口交通信號燈通常配置4~6臺交通燈管理丁字路口的交通。交通燈配置布 局如圖20所示。
直道側(cè)前行采用燈圈為圓形的交通燈顯示終端。其余車道直行采用燈圈為甜向箭 頭的交通燈顯示終端，左轉(zhuǎn)采用燈圈為左向箭頭的交通燈顯示終端，若需要右轉(zhuǎn)控制 則采用燈圈為右向箭頭的交通燈顯示終端。
中央主控裝置控制4~6臺交通燈顯示終端，各臺交通燈顯示終端配置不同的地址 編碼，接收主控裝置的控制信號，控制一體化交通信號燈，顯示紅黃綠交通信號與紅 綠色倒計時數(shù)碼等交通指示信息，保障路口交通有序暢通。 實施例2
十字路口交通信號燈
十字路口交通信號燈通常配置8臺交通燈管理十字路口的交通。交通燈配置布局 如圖21所示。直行紅綠燈采用燈圈為甜向箭頭的交通燈顯示終端，左轉(zhuǎn)紅綠燈采用燈圈為左向 箭頭的交通燈顯示終端。
由于相向?qū)ΨQ的交通控制通常同歩進(jìn)行，相向?qū)ΨQ的二臺交通燈顯示終端配置相 同的地址編碼，形成并聯(lián)關(guān)系，同時接收相同的交通控制信號，同步顯示交通的指示 信息；中央主控裝置控制8臺交通燈顯示終端，控制程序與控制4臺交通燈顯示終端 完全一致。
主控裝置控制交通燈顯示終端，顯示交通指示信息，實現(xiàn)路口交通的有序暢通。 實施例3
多路口交通信號燈控制系統(tǒng)
由于交通指示信息量并不大，而控制器CPU的信息處理能力十分強(qiáng)大，同時由 于主控裝置與交通燈顯示終端之間采用總線形式連接，使信號傳輸變得更為簡單，總 線上掛接交通燈顯示終端變得更為方便，從而使一臺中央主控裝置可以控制多個路口 交通信號燈，不同路口的交通信號燈的切換通過預(yù)置程序分別加以控制。多路口交通 信號燈系統(tǒng)的連接如圖22所示。
由于總線形式連接所需電纜數(shù)量較少，相應(yīng)施工成本較低，采用一臺中央主控裝 置控制多個路口交通信號燈的模式成本將大為降低，特別是路口比較密集的城市交 通，采用多路口交通信號燈控制系統(tǒng)可較大幅度地降低整體成本。
權(quán)利要求1. 一種一體化交通信號燈，備有三個電源端即信號電源端+5V與正電源端+Vp及負(fù)電源端-Vp、一個接地端GND、一組17位開關(guān)控制信號端、一組4位顏色控制端，顯示紅色或黃色或綠色的燈光和帶顏色的倒計時數(shù)字或交通指示符號；其特征在于一體化交通信號燈由功率驅(qū)動電路與信號顯示屏組成，功率驅(qū)動電路有三個電源端即信號電源端+5V與正電源端+Vp及負(fù)電源端-Vp、一個接地端GND、一組17位開關(guān)控制信號輸入端、一組4位顏色控制輸入端、一組17位開關(guān)驅(qū)動信號輸出端、一組4位顏色驅(qū)動輸出端，信號顯示屏有一個正電源端+Vp、一組17位開關(guān)驅(qū)動信號輸入端、一組2位柵格顏色驅(qū)動輸入端、一組2位燈圈顏色驅(qū)動輸入端；功率驅(qū)動電路的17位開關(guān)控制信號輸入端即為一體化交通信號燈的17位開關(guān)控制信號端，功率驅(qū)動電路的4位顏色控制輸入端即為一體化交通信號燈的4位顏色控制端，功率驅(qū)動電路的17位開關(guān)驅(qū)動信號輸出端分別與信號顯示屏的17位開關(guān)驅(qū)動信號輸入端相連接，功率驅(qū)動電路的4位顏色驅(qū)動輸出端分別與信號顯示屏的2位柵格顏色驅(qū)動輸入端和2位燈圈顏色驅(qū)動輸入端相連接。
2. 按權(quán)利要求1所述的一體化交通信號燈，其特征在于所述的信號顯示屏由燈圈、 柵碼管及結(jié)構(gòu)件組成，燈圈與柵碼管通過結(jié)構(gòu)件支撐固定， 一體化交通信號燈將'紅黃綠三燈和倒計時指示器合為一體，信號燈外圈發(fā)光體即為燈圈，可以根據(jù)需 要設(shè)計成不同的外形，如普通的圓形、方向箭頭形、或車形或人形等，并可發(fā)紅 黃綠三種色光或發(fā)閃爍的色光；中間柵欄狀的17段數(shù)碼管顯示器即為柵碼管或稱 柵格顯示器，用于顯示倒計時、指示符號或簡單的動畫，柵碼管的每段發(fā)光體稱 為柵格，柵碼管的17個柵格排列成三橫四縱，每橫3個柵格，每縱2個柵格；編 號為0的燈圈發(fā)光體與編號為1~17的柵格發(fā)光體即LED單元組由發(fā)紅色光的發(fā) 光二極管與發(fā)綠色光的發(fā)光二極管組成，紅色發(fā)光管與綠色發(fā)光管同時發(fā)光時顯 示黃色光，燈圈與柵格可以發(fā)出紅或黃或綠三種色光，以滿足交通指示的需要； 17段柵格的亮哮由17位開關(guān)驅(qū)動信號獨(dú)立控制，以顯示不同的數(shù)字或符號，發(fā) 光顏色統(tǒng)一由2位柵格顏色驅(qū)動信號即紅光驅(qū)動信號和綠光驅(qū)動信號控制，柵碼 管統(tǒng)一發(fā)紅色光、黃色光或綠色光，而燈圈的發(fā)光則由2位燈圈顏色驅(qū)動信號即 紅光驅(qū)動信號和綠光驅(qū)動信號直接控制。
3.按權(quán)利要求1所述的一體化交通信號燈，其特征在于所述的功率驅(qū)動電路含17 個開關(guān)驅(qū)動單元與4個顏色驅(qū)動單元，每個驅(qū)動單元有三個電源端即信號電源端 +5V與正電源端+Vp及負(fù)電源端-Vp、 一個接地端GND、一個信號輸入端、 一個驅(qū)動輸出端；4個顏色驅(qū)動單元的4個信號輸入端即為功率驅(qū)動電路的4位顏色 控制輸入端，4個顏色驅(qū)動單元的4個驅(qū)動輸出端即為功率驅(qū)動電路的4位顏色 驅(qū)動輸出端，17個開關(guān)驅(qū)動單元的17個信號輸入端即為功率驅(qū)動電路的17位開 關(guān)控制信號輸入端，17個開關(guān)驅(qū)動單元的17個驅(qū)動輸出端即為功率驅(qū)動電路的 17位幵關(guān)驅(qū)動信號輸出端；顏色驅(qū)動單元和開關(guān)驅(qū)動單元均由電壓比較器構(gòu)成的 電平轉(zhuǎn)換電路與帶穩(wěn)壓管保護(hù)的絕緣柵雙極晶體管組成，電壓比較器通過一個電 阻與絕緣柵雙極晶體管的柵極相連接，比較器的電源直接采用電源+Vp與-Vp， 與+5V電源及地連接的二個分壓電阻產(chǎn)生一個+2V左右的基準(zhǔn)電壓，在輸入控制 信號為0~f5V的TTL電壓時比較器輸出一個電壓約為-Vp或+Vp的信號驅(qū)動晶體 管關(guān)斷或開通，所不同的是顏色驅(qū)動單元輸入信號接比較器的正輸入端、晶體管 采用N型絕緣柵雙極晶體管、晶體管發(fā)射極接負(fù)電源-Vp，而開關(guān)驅(qū)動單元輸入 信號接比較器的負(fù)輸入端、晶體管采用P型絕緣柵雙極晶體管、晶體管發(fā)射極接 正電源+Vp。
4. 一種適用于權(quán)利要求1所述的一體化交通信號燈的控制系統(tǒng)，即交通燈控制系統(tǒng)， 用于路口車輛行駛、人員行走等的交通信號指示或信息顯示，備有模式設(shè)置口與 220V交流電源口；其特征在于交通燈控制系統(tǒng)由主控單元、發(fā)送端總線接口電 路、合成總線、接收端總線接口電路、顯示單元組成，主控單元有一個電源輸入 口、 一個運(yùn)行模式設(shè)置口、 一個電源輸出口、 一個串行數(shù)據(jù)與時鐘信號輸出口， 發(fā)送端總線接口電路有一個電源輸入口、 一個串行數(shù)據(jù)與時鐘信號輸入口、一個 總線驅(qū)動口，接收端總線接口電路有一個總線輸入口、 一個電源輸出口、 一個時 鐘信號與并行數(shù)據(jù)輸出口，顯示單元有一個電源輸入口、一個時鐘信號與并行數(shù) 據(jù)輸入口；主控單元的電源輸入口即交通燈控制系統(tǒng)的220V交流電源口接 220V50HZ市電，運(yùn)行模式設(shè)置口即交通燈控制系統(tǒng)的模式設(shè)置口接模式切換丌 關(guān)用于設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行的模式，主控單元的電源輸出口、數(shù)據(jù)時鐘輸出口分別與發(fā) 送端總線接口電路的電源輸入口、數(shù)據(jù)時鐘輸入口相連接，接收端總線接口電路 的電源輸出口、時鐘數(shù)據(jù)輸出口分別與顯示單元的電源輸入口、時鐘數(shù)據(jù)輸入口 相連接，發(fā)送端總線接口電路的總線驅(qū)動口與接收端總線接口電路的總線輸入口 通過合成總線相連接，發(fā)送端的電源、數(shù)據(jù)與時鐘信號通過合成總線傳送至接收 端，發(fā)送端總線接口電路與接收端總線接口電路及合成總線組成合成總線電路。
5.按權(quán)利要求4所述的交通燈控制系統(tǒng)，其特征在于所述的合成總線電路其第一種形式的電源線纜與通訊線纜各自獨(dú)用，合成總線由電源總線與通訊總線及地線 組成，電源總線由正電源線、負(fù)電源線組成，通訊總線由數(shù)據(jù)信號線、時鐘信號 線組成，電源總線與通訊總線共用地線；發(fā)送端總線接口電路由電源分配電路、 二個發(fā)送適配器組成，電源分配電路的一組輸出與電源總線相連接，發(fā)送適配器 的輸出與通訊總線相連接；電源分配電路通過發(fā)送端總線接口電路的電源輸入口 輸入電源，電源分配電路輸出二組電源， 一組給發(fā)送端總線接口內(nèi)部電路供電， 另一組+Pv與-Pv輸送至電源總線;發(fā)送適配器通過發(fā)送端總線接口電路的數(shù)據(jù)時 鐘輸入口輸入數(shù)據(jù)與時鐘信號，發(fā)送適配器將0—5V的TTL電壓信號轉(zhuǎn)換成相 應(yīng)的+15V -15V的傳輸電壓信號，并將傳輸電壓信號輸送至通訊總線；接收端總線接口電路由電源變換電路、二個接收適配器、時鐘驅(qū)動電路、移位寄存器組成， 電源變換電路的輸入與電源總線相連接，接收適配器的輸入與通訊總線相連接， 二個接收適配器的輸出分別與時鐘驅(qū)動電路、移位寄存器的輸入相連接，時鐘驅(qū)動電路的輸出與移位寄存器的時鐘輸入相連接；電源變換電路輸出二組電源，一 組給接收端總線接口內(nèi)部電路供電，另一組+5V與+Vp及-Vp通過接收端總線接 口電路的電源輸出口輸送至顯示單元；接收適配器將+15V—15V的傳輸電壓信號 轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的0—5V的TTL電壓信號，接收適配器輸出時鐘與數(shù)據(jù)信號，時鐘 驅(qū)動電路輸出同步時鐘信號至移位寄存器的時鐘輸入端，移位寄存器將串行數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)輸出，時鐘驅(qū)動電路和移位寄存器通過接收端總線接口電路的時 鐘數(shù)據(jù)輸出口輸送時鐘數(shù)據(jù)信號至顯示單元。
6.按權(quán)利要求4所述的交通燈控制系統(tǒng)，其特征在于所述的合成總線電路其第二 種形式的電源線纜與通訊線纜各自獨(dú)用，合成總線由電源總線與通訊總線組成， 電源總線由正電源線、負(fù)電源線組成，通訊總線由信號線、信號地線組成，信號 地線兼用作電源地線；發(fā)送端總線接口電路由電源分配電路、二個調(diào)制電路、合 成電路組成，電源分配電路的一組輸出與電源總線相連接，二個調(diào)制電路的輸出 與合成電路的二個輸入相連接，合成電路的輸出與通訊總線相連接；電源分配電 路通過發(fā)送端總線接口電路的電源輸入口輸入電源，電源分配電路輸出二組電源， 一組給發(fā)送端總線接口內(nèi)部電路供電，另一組+Pv與-Pv輸送至電源總線；調(diào)制電路通過發(fā)送端總線接口電路的數(shù)據(jù)時鐘輸入口輸入數(shù)據(jù)與時鐘信號，調(diào)制電路將0—5V的TTL電壓信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的高頻傳輸信號輸出，合成電路將二路高頻信 號疊加在一起輸出，并將疊加信號輸送至通訊總線接收端總線接口電路由電源變換電路、分離電路、二個解調(diào)電路、時鐘驅(qū)動電路、移位寄存器組成，電源變 換電路的輸入與電源總線相連接，分離電路的輸入與通訊總線相連接，分離電路 的二個輸出分別與二個解調(diào)電路的輸入相連接，二個解調(diào)電路的輸出分別與時鐘 驅(qū)動電路、移位寄存器的輸入相連接，時鐘驅(qū)動電路的輸出與移位寄存器的時鐘 輸入相連接；電源變換電路輸出二組電源， 一組給接收端總線接口內(nèi)部電路供電， 另一組+5V與+Vp及-Vp通過接收端總線接口電路的電源輸出口輸送至顯示單元； 分離電路將時鐘高頻信號與數(shù)據(jù)高頻信號分離出來，解調(diào)電路將高頻信號轉(zhuǎn)換成 相應(yīng)的(M"5VTTL的電壓信號，解調(diào)電路輸出時鐘與數(shù)據(jù)信號，時鐘驅(qū)動電路輸 出同步時鐘信號至移位寄存器的時鐘輸入端，移位寄存器將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行 數(shù)據(jù)輸出，時鐘驅(qū)動電路和移位寄存器通過接收端總線接口電路的時鐘數(shù)據(jù)輸出 口輸送時鐘數(shù)據(jù)信號至顯示單元。
7.按權(quán)利要求4所述的交通燈控制系統(tǒng)，其特征在于所述的合成總線電路其第三 種形式的電源傳輸與通訊傳輸合用線纜，合成總線由COM0、 C0M1、 GND三根 線纜組成，發(fā)送端總線接口電路由電源分配電路、二個調(diào)制電路、；個復(fù)合電路 組成，接收端總線接口電路由二個分離電路、電源變換電路、二個解調(diào)電路、時 鐘驅(qū)動電路、移位寄存器組成；電源分配電路的一組輸出分別與二個復(fù)合電路的 輸入相連接，二個調(diào)制電路的輸出分別與二個復(fù)合電路的另一個輸入相連接，復(fù) 合電路的輸出通過合成總線與分離電路的輸入相連接，二個分離電路的電源輸出 與電源變換電路的輸入相連接，二個分離電路的信號輸出分別與二個解調(diào)電路的 輸入相連接，二個解調(diào)電路的輸出分別與時鐘驅(qū)動電路、移位寄存器的輸入相連 接，時鐘驅(qū)動電路的輸出與移位寄存器的時鐘輸入相連接；電源分配電路通過發(fā) 送端總線接口電路的電源輸入口輸入電源，電源分配電路輸出二組電源， 一組給 發(fā)送端總線接口內(nèi)部電路供電，另一組+Pv與-Pv分別輸送至二個復(fù)合電路，二個 調(diào)制電路通過發(fā)送端總線接口電路的數(shù)據(jù)時鐘輸入口分別輸入數(shù)據(jù)與時鐘信號， 調(diào)制電路將0—5V的TTL電壓信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的高頻傳輸信號輸出，二個復(fù)合 電路分別將數(shù)據(jù)髙頻信號與正電源+Pv、時鐘髙頻信號與負(fù)電源-Pv進(jìn)行復(fù)合疊 力口，并分別通過COM0、 C0M1線纜傳輸至接收端總線接口電路；接收端總線接 口的分離電路分別將數(shù)據(jù)高頻信號與正電源、時鐘髙頻信號與負(fù)電源分離出來， 電源變換電路輸出二組電源， 一組給接收端總線接口內(nèi)部電路供電，另一組+5V 與+Vp及-Vp通過接收端總線接口電路的電源輸出口輸送至顯示單元；解調(diào)電路將高頻信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的0—5V TTL的電壓信號，解調(diào)電路輸出時鐘與數(shù)據(jù)信 號，時鐘驅(qū)動電路輸出同步時鐘信號至移位寄存器的時鐘輸入端，移位寄存器將 串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)輸出，時鐘驅(qū)動電路和移位寄存器通過接收端總線接口 電路的時鐘數(shù)據(jù)輸出口輸送時鐘數(shù)據(jù)信號至顯示單元。
8.按權(quán)利要求4所述的交通燈控制系統(tǒng)，其特征在于所述的合成總線電路其第四 種形式的電源傳輸與通訊傳輸合用線纜，合成總線由COM、 GND二根線纜組成， 發(fā)送端總線接口電路由電源分配電路、二個調(diào)制電路、復(fù)合電路組成，接收端總 線接口電路由分離電路、電源變換電路、二個解調(diào)電路、時鐘驅(qū)動電路、移位寄 存器組成；電源分配電路的一組輸出與復(fù)合電路的一個輸入相連接，二個調(diào)制電 路的輸出與復(fù)合電路的另二個輸入相連接，復(fù)合電路的輸出通過合成總線與分離 電路的輸入相連接，分離電路的電源輸出與電源變換電路的輸入相連接，分離電 路的二個信號輸出分別與二個解調(diào)電路的輸入相連接，二個解調(diào)電路的輸出分別 與時鐘驅(qū)動電路、移位寄存器的輸入相連接，時鐘驅(qū)動電路的輸出與移位寄存器 的時鐘輸入相連接；電源分配電路通過發(fā)送端總線接口電路的電源輸入口輸入電 源，電源分配電路輸出二組電源， 一組給發(fā)送端總線接口內(nèi)部電路供電，另一組 +Pv或-Pv輸送至復(fù)合電路，二個調(diào)制電路通過發(fā)送端總線接口電路的數(shù)據(jù)時鐘輸 入口分別輸入數(shù)據(jù)與時鐘信號，調(diào)制電路將0—5V的TTL電壓信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng) 的高頻傳輸信號輸出，復(fù)合電路將二路髙頻信號與直流電源進(jìn)行復(fù)合疊加，并通 過合成總線傳輸至接收端總線接口電路；接收端總線接口的分離電路將數(shù)據(jù)高頻 信號、時鐘髙頻信號與直流電源分離出來，電源變換電路輸出二組電源， 一組給 接收端總線接口內(nèi)部電路供電，另一組+5V與+Vp及-Vp通過接收端總線接口電 路的電源輸出口輸送至顯示單元；解調(diào)電路將高頻信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的0一5VTTL 的電壓信號，解調(diào)電路輸出時鐘與數(shù)據(jù)信號，時鐘驅(qū)動電路輸出同歩時鐘信號至 移位寄存器的時鐘輸入端，移位寄存器將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)輸出，時鐘驅(qū) 動電路和移位寄存器通過接收端總線接口電路的時鐘數(shù)據(jù)輸出口輸送時鐘數(shù)據(jù)信 號至顯7F單兀。
9.按權(quán)利要求4所述的交通燈控制系統(tǒng)，其特征在于所述的主控單元由主電源與 控制器組成，主電源由變壓器、二極管整流橋、濾波電容、穩(wěn)壓電源電路組成， 控制器由單片機(jī)CPU及與其相連的晶振電路、程序存儲器、復(fù)位電路等組成的單 片機(jī)控制器或由可編程控制器PLC實現(xiàn)；主電源有一個220V交流電源輸入口 、一個總線電源+Pv與-Pv輸出口、 一個工作電源+Vcc輸出口.，控制器有一個工作 電源輸入口、一個模式設(shè)置口、 一個數(shù)據(jù)與時鐘輸出口；主電源的220V交流電 源輸入口即為主控單元的電源輸入口，主電源的總線電源輸出口即為主控單元的 電源輸出口，控制器的模式設(shè)置口即為主控單元的模式設(shè)置口，控制器的數(shù)據(jù)與 時鐘輸出口即為主控單元的串行數(shù)據(jù)與時鐘信號輸出口；主電源的工作電源輸出 口與控制器的工作電源輸入口相連接，主電源與控制器及發(fā)送端總線接口電路組 成中央主控裝置。
10. 按權(quán)利要求4所述的交通燈控制系統(tǒng)，其特征在于所述的顯示單元由數(shù)據(jù)選 擇電路與一體化交通信號燈組成，接收端總線接口電路輸出相應(yīng)的電源給數(shù)據(jù)選 控電路與一體化交通信號燈供電，同時輸出相應(yīng)的時鐘信號與并行數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)選 控電路，數(shù)據(jù)選控電路的系統(tǒng)控制信號輸出口與一體化交通信號燈的開關(guān)控制信 號輸入口、顏色控制信號輸入口相連接，數(shù)據(jù)選控電路輸出系統(tǒng)控制信號含柵格 開關(guān)控制信號和顏色控制信號控制一體化交通信號燈顯示相應(yīng)的交通信息；接收 端總線接口電路、數(shù)據(jù)選控電路與一體化交通信號燈組成交通燈顯示終端。
11. 按權(quán)利要求4所述的交通燈控制系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)選控電路由本 臺地址設(shè)置電路、鑒碼器、鎖存器組成，接收端總線接口電路中移位寄存器的輸 出數(shù)據(jù)包含幀起始標(biāo)志、臺地址碼數(shù)據(jù)、顯示控制數(shù)據(jù)、幀結(jié)束標(biāo)志，移位寄存 器對應(yīng)幀起始標(biāo)志、臺地址碼數(shù)據(jù)、幀結(jié)束標(biāo)志的輸出與鑒碼器的數(shù)據(jù)輸入口相 連接，移位寄存器對應(yīng)顯示控制數(shù)據(jù)輸出與鎖存器的數(shù)據(jù)輸入口相連，本臺地址 設(shè)置電路的輸出與鑒碼器的地址輸入口相連接，鑒碼器的控制輸出端與鎖存器的 控制輸入連接，鑒碼器的時鐘輸入即為數(shù)據(jù)選控電路的時鐘輸入，鎖存器的數(shù)據(jù) 輸出即為數(shù)據(jù)選控電路的數(shù)據(jù)輸出；鑒碼器檢驗幀起始標(biāo)志數(shù)據(jù)與幀結(jié)束標(biāo)志， 同時將臺地址碼數(shù)據(jù)與本臺地址碼進(jìn)行比較，當(dāng)相關(guān)數(shù)據(jù)一致時鑒碼器輸出一個 觸發(fā)信號至鎖存器，此時鎖存器鎖存并輸出來自移位寄存器的顯示控制數(shù)據(jù)；臺 地址碼的位數(shù)N可根據(jù)交通燈顯示終端的總數(shù)量來設(shè)置，顯示控制數(shù)據(jù)有21位， 含一組2位燈圈顏色控制信號、2位柵格顏色控制信號與17位的柵格開關(guān)信號； 幀起始標(biāo)志與幀結(jié)束標(biāo)志的位數(shù)之和M大于(21+N)之一二即可，即M=(21+N)+l 或M=(21+N)+2。
專利摘要本實用新型涉及一種一體化交通信號燈及其控制系統(tǒng)，屬于自動控制與交通電子設(shè)備領(lǐng)域。交通燈控制系統(tǒng)由中央主控裝置與多臺交通燈顯示終端及合成總線組成，中央主控裝置由主電源與控制器及發(fā)送端總線接口電路組成，交通燈顯示終端由接收端總線接口電路、數(shù)據(jù)選控電路與一體化交通信號燈組成，一體化交通信號燈由功率驅(qū)動電路與信號顯示屏組成。交通燈顯示終端的紅綠燈與倒計時屏合為一體，信息顯示簡潔明了，有助于提高安全性；主控裝置與顯示終端之間采用總線連接，使電纜數(shù)量大為減少，擴(kuò)展顯示終端更為方便，并較大幅度地降低了系統(tǒng)的整體成本。
文檔編號F21S8/00GK201232908SQ20082015055
公開日2009年5月6日 申請日期2008年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月4日
發(fā)明者峰 司, 霞 司, 張金龍, 明 朱, 梅衛(wèi)東 申請人:上海大學(xué)