专利名称：基于32位微处理器的交通信号嵌入式控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种道路平面交叉路口信号灯的驱动装置的控制系统，尤指一种主要应用于城市道路和高速公路的交通信号控制机，采用输入信号光电隔离电路，有效地提高了整个系统部件的抗干扰能力的交通信号嵌入式控制系统。
背景技术：
目前，交通信号控制机形成了多种多样功能形式，如行人过街触发式、感应式、集中协调式及多时段定时式等几种，品种多样，各有千秋。有些往往忽略了道路交叉路口的多样性及各路口的关联性。在现实中，不同的路口，应不同的对待，采用不同的相位控制时序， 同时亦要关注其周围路口的实际交通流量，实行各路口的关联控制，此外，还存在着系统组成部分的抗干扰能力较差、响应时间较长等缺陷。
发明内容为了克服上述不足之处，本实用新型的主要目的旨在提供一种改进型的交通信号控制机，采用一块32位ARM9微处理器为核心的核心控制板外加一块拥有1 个输入、输出引脚的可编程逻辑电路CPLD(Complex Programmable Logic Device)的主控板，利用40位的软总线来控制车辆检测板和相位驱动板，采用输入信号光电隔离电路，有效地提高整个系统部件的抗干扰能力的基于32位微处理器的交通信号嵌入式控制系统.本实用新型要解决的技术问题是主要解决如何设计核心板、主控板和手动控制板各模块的电路改进问题，要解决如何设计输入信号光电隔离电路等有关技术问题。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是该系统包括核心板、主控板、可编程逻辑电路、电源、RS232串口电路、以太网及接口电路等交通信号控制机，在交通信号控制机中增设手动控制板，上述核心板、主控板和手动控制板各模块的改进电路组合成一整体的交通信号嵌入式控制系统，在主控板的控制系统中增设各种接口电路，包括主控板与核心板的接口电路、连网功能的RJ45以太网接口、上载或下载数据的RJ45以太网接口、USB 接口、40位的软总线接口电路、实时通讯20位的软总线接口电路、三个RS232的串口电路、 输入信号的光电隔离和缓冲电路、485接口电路及可编程逻辑电路；核心板的输入输出端与主控板的输出输入端相互电连接，主控板的输入输出端与手动控制板的输出输入端相互电连接，该主控板的控制系统至少包括有一主控板与核心板的接口电路的输入输出端与可编程逻辑电路的输出输入端相互电连接；—连网功能的RJ45以太网接口的输入输出端与可编程逻辑电路的输出输入端相互电连接；一上载或下载数据的RJ45以太网接口的输入输出端与可编程逻辑电路的输出输入端相互电连接；USB接口的输入输出端与可编程逻辑电路的输出输入端相互电连接；[0010]一 40位的软总线接口电路的输入输出端与可编程逻辑电路的输出输入端相互电连接；一实时通讯20位的软总线接口电路的输出端与可编程逻辑电路的输入端相互电连接；三个RS232的串口电路的输入输出端分别与可编程逻辑电路的输出输入端相互电连接；一输入信号的光电隔离和缓冲电路的输入输出端与可编程逻辑电路的输出输入端相互电连接；485接口电路的输入输出端与可编程逻辑电路的输出输入端相互电连接。进一步的，所述的基于32位微处理器的交通信号嵌入式控制系统的输入信号的光电隔离和缓冲电路包括上拉功能的排阻RA 1和RA2、磁珠、四通道光电耦合器、缓冲锁存器及可编程逻辑芯片的一部分组成，该输入信号的光电隔离和缓冲电路至少包括有上拉功能的排阻RAl的引脚2、4、6、8与电源正5V端口相互电连接；引脚1、3、5、7 的一路分别与四通道光电耦合器IC25的引脚10、12、14、16相互电连接，另一路分别与缓冲锁存器ICll的引脚18、17、16、15相互电连接；上拉功能的排阻RA2的引脚2、4、6、8与电源正5V端口相互电连接；引脚1、3、5、7 的一路分别与四通道光电耦合器ICM的引脚10、12、14、16相互电连接，另一路分别与缓冲锁存器ICll的引脚14、13、12、11相互电连接；一缓冲锁存器ICll的引脚2、3、4、5、6、7、8、9分别与可编程逻辑芯片的一部分 IC8A的引脚64、63、62、61、60、59、58、57相互电连接，引脚19接地后与可编程逻辑芯片的一部分IC8A的引脚176相互电连接，引脚20与电源正5V端口相互电连接，引脚10接地；四通道光电耦合器IC24的引脚9、11、13、15相互并接后接地，引脚10、12、14、16 分别与缓冲锁存器ICll的引脚14、13、12、11相互电连接；引脚7、5、3、1的一路分别与电阻 R22、R21、R20、R19的一端相互电连接，另一路分别与电容C9、ClO、Cll、C12的一端相互电连接，引脚2、4、6、8相互并接后与电容C9、CIO、C1UC12的另一端相互电连接；四通道光电耦合器IC25的引脚9、11、13、15相互并接后接地，引脚10、12、14、16 分别与缓冲锁存器ICll的引脚18、17、16、15相互电连接；引脚7、5、3、1的一路分别与电阻 R18、R17、R16、R15的一端相互电连接，另一路分别与电容C1、C2、C3、C4的一端相互电连接， 引脚2、4、6、8相互并接后与电容C1、C2、C3、C4的另一端相互电连接；磁珠L1、L2、L3、L4的一端分别与电阻R18、R17、R16、R15的另一端相互电连接，磁珠L1、L2、L3、L4的另一端分别与输入信号端口连接器)(C7的引脚1、3、5、7相互电连接；磁珠L5、L6、L7、L8的一端分别与电阻R22、R21、R20、R19的另一端相互电连接， 磁珠L5、L6、L7、L8的另一端分别与输入信号端口连接器XC7的引脚9、11、13、15相互电连接。进一步的，所述的基于32位微处理器的交通信号嵌入式控制系统的核心板为32 位ARM9微处理器。进一步的，所述的基于32位微处理器的交通信号嵌入式控制系统的主控板为设有1 个输入、输出引脚的可编程逻辑电路CPLD。本实用新型的有益效果是该系统可广泛应用于城市道路平面交叉路口信号灯的驱动装置的控制系统，采用输入信号光电隔离电路，使外界干扰不至于和信号一起输入控制板，有效地提高了整个系统部件的抗干扰能力；通过各种通讯接口可以实现对不同的路口的信号灯进行单独控制，同时通过对各路口的车辆检测，关注各路口的实际交通流量，实行对路口的关联控制，使各路口的交通更加顺畅，安全，具有使用方便、响应较快和稳定可
靠等优点。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。附
图1为本实用新型整体结构各模块之间的方框示意图；附图2为本实用新型主控板的结构方框示意图；附图3为本实用新型输入信号光电隔离电路原理图；附图中标号说明1-核心板；2-主控板；3-手动控制板；4-主控板与核心板的接口电路；5-连网功能的RJ45以太网接口 ；6-上载或下载数据的RJ45以太网接口 ；7-USB 接口 ；8-40位的软总线接口电路；9-实时通讯20位的软总线接口电路；10-三个RS232的串口电路；11-输入信号的光电隔离和缓冲电路；12-485 接口电路；13-可编程逻辑电路；
具体实施方式
请参阅附图1、2所示，本实用新型包括核心板1、主控板2、可编程逻辑电路13、电源、RS232串口电路、以太网及接口电路等交通信号控制机，在交通信号控制机中增设手动控制板3，上述核心板1、主控板2和手动控制板3各模块的改进电路组合成一整体的交通信号嵌入式控制系统，在主控板2的控制系统中增设各种接口电路，包括主控板与核心板的接口电路4、连网功能的RJ45以太网接口 5、上载或下载数据的RJ45以太网接口 6、USB 接口 7、40位的软总线接口电路8、实时通讯20位的软总线接口电路9、三个RS232的串口电路10、输入信号的光电隔离和缓冲电路11、485接口电路12及可编程逻辑电路13 ；核心板1的输入输出端与主控板2的输出输入端相互电连接，主控板2的输入输出端与手动控制板3的输出输入端相互电连接，该主控板2的控制系统至少包括有一主控板与核心板的接口电路4的输入输出端与可编程逻辑电路13的输出输入端相互电连接；—连网功能的RJ45以太网接5的输入输出端与可编程逻辑电路13的输出输入端相互电连接；一上载或下载数据的RJ45以太网接口 6的输入输出端与可编程逻辑电路13的输出输入端相互电连接；USB接口 7的输入输出端与可编程逻辑电路13的输出输入端相互电连接；一 40位的软总线接口电路8的输入输出端与可编程逻辑电路13的输出输入端相互电连接；一实时通讯20位的软总线接口电路9的输出端与可编程逻辑电路13的输入端相互电连接；三个RS232的串口电路10的输入输出端分别与可编程逻辑电路13的输出输入端相互电连接；一输入信号的光电隔离和缓冲电路11的输入输出端与可编程逻辑电路13的输出输入端相互电连接；485接口电路12的输入输出端与可编程逻辑电路13的输出输入端相互电连接。请参阅附图3所示，进一步的，所述的基于32位微处理器的交通信号嵌入式控制系统的输入信号的光电隔离和缓冲电路11包括上拉功能的排阻RAl和RA2、磁珠、四通道光电耦合器、缓冲锁存器及可编程逻辑芯片的一部分组成，该输入信号的光电隔离和缓冲电路11至少包括有上拉功能的排阻RAl的引脚2、4、6、8与电源正5V端口相互电连接；引脚1、3、5、7 的一路分别与四通道光电耦合器IC25的引脚10、12、14、16相互电连接，另一路分别与缓冲锁存器ICll的引脚18、17、16、15相互电连接；上拉功能的排阻RA2的引脚2、4、6、8与电源正5V端口相互电连接；引脚1、3、5、7 的一路分别与四通道光电耦合器ICM的引脚10、12、14、16相互电连接，另一路分别与缓冲锁存器ICll的引脚14、13、12、11相互电连接；一缓冲锁存器ICll的引脚2、3、4、5、6、7、8、9分别与可编程逻辑芯片的一部分 IC8A的引脚64、63、62、61、60、59、58、57相互电连接，引脚19接地后与可编程逻辑芯片的一部分IC8A的引脚176相互电连接，引脚20与电源正5V端口相互电连接，引脚10接地；四通道光电耦合器IC24的引脚9、11、13、15相互并接后接地，引脚10、12、14、16 分别与缓冲锁存器ICll的引脚14、13、12、11相互电连接；引脚7、5、3、1的一路分别与电阻 R22、R21、R20、R19的一端相互电连接，另一路分别与电容C9、ClO、C1UC12的一端相互电连接，引脚2、4、6、8相互并接后与电容C9、CIO、C1UC12的另一端相互电连接；四通道光电耦合器IC25的引脚9、11、13、15相互并接后接地，引脚10、12、14、16 分别与缓冲锁存器ICll的引脚18、17、16、15相互电连接；引脚7、5、3、1的一路分别与电阻 R18、R17、R16、R15的一端相互电连接，另一路分别与电容C1、C2、C3、C4的一端相互电连接， 弓丨脚2、4、6、8相互并接后与电容C1、C2、C3、C4的另一端相互电连接；磁珠L1、L2、L3、L4的一端分别与电阻R18、R17、R16、R15的另一端相互电连接，磁珠L1、L2、L3、L4的另一端分别与输入信号端口连接器)(C7的引脚1、3、5、7相互电连接；磁珠L5、L6、L7、L8的一端分别与电阻R22、R21、R20、R19的另一端相互电连接， 磁珠L5、L6、L7、L8的另一端分别与输入信号端口连接器XC7的引脚9、11、13、15相互电连接。[0062]进一步的，所述的基于32位微处理器的交通信号嵌入式控制系统的核心板1为32 位ARM9微处理器。进一步的，所述的基于32位微处理器的交通信号嵌入式控制系统的主控板2为设有1 个输入、输出引脚的可编程逻辑电路CPLD (Complex Programmable Logic Device)。本实用新型的具体结构特征如下请参阅附图1、2、3所示，本实用新型采用一块32位ARM9微处理器为核心的核心控制板外加一块拥有1 个输入、输出引脚的可编程逻辑电路(CPLD)的主控板2，利用40 位的软总线来控制车辆检测板和相位驱动板。在主控板上集成了 1).两个RJ45以太网接口，一个USB接口，四个具有RS232串口功能，可以上载或下载数据，一个用于连网功能；2). 一个40脚的软总线连接器，用于控制板与车辆检测板和相位驱动板的信号传输；3).八个LED，以指示主控板的实时工作状态；4).用光电耦合器将输入信号隔离，以增强本系统的抗干扰能力；5).用于与核心板1连接的接口电路；6). 一个20脚的软总线连接器，以与控制面板进行实时通讯。请参阅附图2所示，为本实施实例中主控板2的结构示意图，其中包含有主控板与核心板的接口电路4、用于连网功能的RJ45以太网接口 5、具有RS232串口功能，可以上载或下载数据的RJ45以太网接口 6、USB接口 7、40位的软总线接口电路8、与控制面板进行实时通讯的20位的软总线接口电路9、用于扩展其它外接功能的三个RS232的串口电路10、 输入信号的光电隔离和缓冲电路11 (具体电路为图3)、485接口电路12以及可编程逻辑电路13 ；请参阅附图3所示，为输入信号光电隔离电路(图2中的11)，其中包含2个上拉功能的排阻RAl和RA2，输入信号端口连接器)(C7，用8个磁珠(L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7和 L8)以及2个四通道光电耦合器(ICM和IC25)TLP521进行输入信号的处理并隔离，ICll 为缓冲锁存器，IC8A为可编程逻辑芯片的一部分，使外界干扰不至于和信号一起输入控制板，有效地提高了整个系统部件的抗干扰能力。本实用新型的技术特征如下1).如图1所示采用核心控制板与主控板级连方式，其中，核心板以ATMEL公司的高性能ARM芯片AT91SAM9G20为核心主体，其通过如图1所示接口与主控板相连；2).主控板如图2所示，通过40位的软总线接口 8与车辆检测板和相位控制板进行数据互换，进行平面交叉路口的实时交通管理；3).本控制系统部件的主控板如图2所示，通过实时通讯20位的软总线接口电路 9，接收手动控制面板的信号，进而可以进行人工的手动控制；4).本控制系统部件的接口丰富，上载或下载数据的RJ45以太网接口 6、USB接口 7以及用于扩展其它外接功能的三个RS232的串口电路10，可以实现以太网、RS232等通讯方式；5).本控制系统部件的参数设置方式多样，可以通过上载或下载数据的RJ45以太网接口 6下载，也可以通过USB接口 7下载，设置相位、设置交通信号灯组、设置通讯参数以及设置其他控制参数；6).本控制系统部件自身检测并主动报警，当主控板2检测到或运行过程中发现异常时，会主动向控制中心报警，并根据错误等级通过485接口电路12的接口电路，决定整个信号机的动作；7).本控制系统部件通过输入信号的光电隔离和缓冲电路11 (具体电路为图3)， 进行输入信号的隔离，增强本系统部件的抗干扰能力；8).本实用新型的用途是用于平面交叉路口的信号等进行控制。虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应该认识到，以上的实施例仅仅是用来说明本实用新型，在没有脱离本实用新型精神的情况下还可作出各种等效的变化和修改，因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实施例的变化，变换都将落在本实用新型权利要求书的范围里。
权利要求1.一种基于32位微处理器的交通信号嵌入式控制系统，该系统包括核心板(1)、主控板(2)、可编程逻辑电路(13)、电源、RS232串口电路、以太网及接口电路的交通信号控制机，其特征在于在交通信号控制机中增设手动控制板(3)，上述核心板(1)、主控板(2)和手动控制板C3)各模块的改进电路组合成一整体的交通信号嵌入式控制系统，在主控板 (2)的控制系统中增设各种接口电路，包括主控板与核心板的接口电路G)、连网功能的 RJ45以太网接口(5)、上载或下载数据的RJ45以太网接口(6)、USB接口(7)、40位的软总线接口电路(8)、实时通讯20位的软总线接口电路(9)、三个RS232的串口电路(10)、输入信号的光电隔离和缓冲电路(11)、485接口电路(12)及可编程逻辑电路(13)；核心板(1) 的输入输出端与主控板O)的输出输入端相互电连接，主控板O)的输入输出端与手动控制板(3)的输出输入端相互电连接，该主控板O)的控制系统至少包括有一主控板与核心板的接口电路的输入输出端与可编程逻辑电路(1 的输出输入端相互电连接；一连网功能的RJ45以太网接口(5)的输入输出端与可编程逻辑电路(13)的输出输入端相互电连接；一上载或下载数据的RJ45以太网接口(6)的输入输出端与可编程逻辑电路(1 的输出输入端相互电连接；USB接口(7)的输入输出端与可编程逻辑电路(13)的输出输入端相互电连接；一 40位的软总线接口电路(8)的输入输出端与可编程逻辑电路(13)的输出输入端相互电连接；一实时通讯20位的软总线接口电路(9)的输出端与可编程逻辑电路(13)的输入端相互电连接；三个RS232的串口电路(10)的输入输出端分别与可编程逻辑电路(1 的输出输入端相互电连接；一输入信号的光电隔离和缓冲电路(11)的输入输出端与可编程逻辑电路(1 的输出输入端相互电连接；485接口电路(1 的输入输出端与可编程逻辑电路(1 的输出输入端相互电连接。
2.根据权利要求1所述的基于32位微处理器的交通信号嵌入式控制系统，其特征在于所述的输入信号的光电隔离和缓冲电路(11)包括上拉功能的排阻RAl和RA2、磁珠、 四通道光电耦合器、缓冲锁存器及可编程逻辑芯片的一部分组成，该输入信号的光电隔离和缓冲电路(11)至少包括有上拉功能的排阻RAl的引脚2、4、6、8与电源正5V端口相互电连接；引脚1、3、5、7的一路分别与四通道光电耦合器IC25的引脚10、12、14、16相互电连接，另一路分别与缓冲锁存器ICll的引脚18、17、16、15相互电连接；上拉功能的排阻RA2的引脚2、4、6、8与电源正5V端口相互电连接；引脚1、3、5、7的一路分别与四通道光电耦合器ICM的引脚10、12、14、16相互电连接，另一路分别与缓冲锁存器ICll的引脚14、13、12、11相互电连接；一缓冲锁存器ICll的引脚2、3、4、5、6、7、8、9分别与可编程逻辑芯片的一部分IC8A的引脚64、63、62、61、60、59、58、57相互电连接，引脚19接地后与可编程逻辑芯片的一部分 IC8A的引脚176相互电连接，引脚20与电源正5V端口相互电连接，引脚10接地；四通道光电耦合器IC24的引脚9、11、13、15相互并接后接地，引脚10、12、14、16分别与缓冲锁存器ICll的引脚14、13、12、11相互电连接；引脚7、5、3、1的一路分别与电阻R22、 R21、R20、R19的一端相互电连接，另一路分别与电容C9、CIO、Cll、C12的一端相互电连接， 引脚2、4、6、8相互并接后与电容C9、C10、C11、C12的另一端相互电连接；四通道光电耦合器IC25的引脚9、11、13、15相互并接后接地，引脚10、12、14、16分别与缓冲锁存器ICll的引脚18、17、16、15相互电连接；引脚7、5、3、1的一路分别与电阻R18、 R17、R16、R15的一端相互电连接，另一路分别与电容Cl、C2、C3、C4的一端相互电连接，弓丨脚2、4、6、8相互并接后与电容C1、C2、C3、C4的另一端相互电连接；磁珠Li、L2、L3、L4的一端分别与电阻R18、R17、R16、R15的另一端相互电连接，磁珠 L1、L2、L3、L4的另一端分别与输入信号端口连接器XC7的引脚1、3、5、7相互电连接；磁珠L5、L6、L7、L8的一端分别与电阻R22、R21、R20、R19的另一端相互电连接，磁珠 L5、L6、L7、L8的另一端分别与输入信号端口连接器)(C7的引脚9、11、13、15相互电连接。
3.根据权利要求1所述的基于32位微处理器的交通信号嵌入式控制系统，其特征在于所述的核心板(1)为32位ARM9微处理器。
4.根据权利要求1所述的基于32位微处理器的交通信号嵌入式控制系统，其特征在于所述的主控板( 为设有1 个输入、输出引脚的可编程逻辑电路CPLD。
专利摘要一种涉及道路平面交叉路口信号灯的驱动装置的控制系统，尤指一种主要应用于城市道路和高速公路交通信号控制机的基于32位微处理器的交通信号嵌入式控制系统。本实用新型包括核心板、主控板、可编程逻辑电路、以太网及接口电路等交通信号控制机，在交通信号控制机中增设手动控制板，核心板、主控板和手动控制板各模块的改进电路组合成一整体的交通信号嵌入式控制系统。主要解决如何设计核心板、主控板和手动控制板各模块的电路改进等有关技术问题。本实用新型的优点是通过对各路口的车辆检测，关注各路口的实际交通流量，实行对路口的关联控制，使各路口的交通更加顺畅，安全，具有使用方便、响应较快和稳定可靠等优点。
文档编号G08G1/07GK202306828SQ201120414609
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月27日 优先权日2011年10月27日
发明者汪志涛 申请人:上海骏码交通科技有限公司