智能交通灯总线接口电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于智能交通领域，特别涉及智能交通灯总线接口电路。
【背景技术】
[0002]在智能交通中，要对每个交通站的视频摄像头、红绿灯、拍照设备、测速设备等信号(下文统称交通信号)采用总线的方式进行传输，将这些信号传输到中央控制内进行处理，一般应用在智能交通的总线采用CAN总线，CAN [Control (Control ler) Area Network]是控制(器)局域网的简称。CAN是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。CAN协议可分为:目标层、传送层、物理层。其中目标层和传送层包括了 IS0/0SI定义的数据链路的所有功能。目标层的功能包括:确认要发送的信息；位应用层提供接口。传送层功能包括:数据帧组织、总线仲裁、检错、错误报告、错误处理。
[0003]CAN网络上的节点不分主从，任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，通信方式灵活，利用这一特点可方便地构成多机备份系统。
[0004]如图1所示:CAN总线接口电路是实现总线传输架构的基础，现在CAN总线接口电路的基本结构包括单片机、CAN控制器、光电隔离和CAN总线驱动单元。其中为了让信号传输干扰小，CAN总线中在CAN控制器和CAN总线驱动单元之间设立了光电隔离，光电隔离虽然能够屏蔽干扰的信号，但是使用了光电隔离，一是需要对光电隔离的频率进行匹配调整，二是对于信号传输会产生减缓，如果针对一些只涉及红绿灯的交通站，通常只对故障信号、辅助装置运行信号进行传输和控制，与含有视频信号采集的交通站相比，信号单一，这些信号在硬件上即可避免干扰，如果依然使用传统的CAN总线接口电路作为交通灯的传输架构，不但传输效率低，还造成电气硬件的浪费。
[0005]由于交通灯普遍使用LED灯珠进行排布，并通过控制LED灯珠亮灭的分布，实现数字的显示，LED灯珠的亮度较高，当在较暗的夜晚，会使得交通灯格外刺眼，造成人眼直接观看交通灯的不适。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的是一种能高效进行数据传输的智能交通灯总线接口电路。
[0007]为了实现上述目的，本实用新型提供的智能交通灯总线接口电路，包括单片机、CAN控制芯片和CAN驱动芯片，所述单片机和CAN控制芯片的信号传输线采用并行方式连接，所述CAN控制芯片的发射引脚和CAN驱动芯片接收引脚连接，所述CAN控制芯片的接收引脚和CAN驱动芯片发射引脚连接，所述CAN驱动芯片为80C250芯片，80C250芯片的CANH引脚和CANL引脚均串联有5?20 Ω的电阻，单片机的输入端连接一光敏传感器，单片机的复位端连接有看门狗电路，所述看门狗电路通过反相器连接在CAN驱动芯片的复位端，所述单片机的输出端还连接有带动偏振带(成柔软带状的偏振滤镜)转动的电机驱动器。
[0008]本实用新型的优点在于:本实用新型由于只对交通灯的故障信号进行处理，干扰的信号较少，并且芯片80C250本身具有抗信号干扰的能力，本方案取消了使用在交通灯上的CAN总线接口电路的CAN控制芯片和80C250芯片之间的光电隔离，使用在数据量较小的交通灯上，根据实际使用证明不使用光电隔离不仅可提高CAN控制芯片和80C250芯片的数据传输速度，而且降低了功耗。在抗噪实验中证明，交通灯接口电路只依靠芯片80C250本身的抗干扰功能，就已经可以对接口电路的干扰进行消除。在80C250芯片的CANH引脚和CANL引脚均串联有5?20 Ω的电阻可进一步防止CAN总线返回来对接口电路造成干扰。
[0009]进一步，所述CAN控制芯片为飞利浦公司的SJA1000芯片；本地交通灯用于控制接口电路的控制单片机由于处理的故障信号通常较少，本方案使用该单片机来处理交通灯本地的信号，可以节省额外控制器投入。
[0010]进一步，所述SJA1000芯片的发射引脚到80C250芯片接收引脚之间以及SJA1000芯片的接收引脚到80C250芯片发射引脚之间均连接有单向导通的二级管。可以防止下位芯片的接收端对上位芯片的发射端造成的反向电泳冲击，有效保证数据传输的可靠性。
[0011]进一步，所述80C250芯片的CANH、CANL端与地之间并联2个30pF的电容；总线上存在各路信号，通过电容可以滤除总线上的高频，以防止对接口电路的电磁辐射。
[0012]进一步，所述反相器和80C250芯片的RS接口串联一个阻值范围为20?100ΚΩ的斜率电阻；电阻大小可以根据总线通信速度适当调整，已达到各芯片之间的兼容性。
[0013]80C250芯片的输入和输出端与地之间分别反接了一个保护二极管。当CAN总线有较高的负电压时，通过二极管的短路可起到一定的过压保护作用。
【附图说明】
[0014]图1为【背景技术】中描述的现有智能交通灯总线接口电路框图；
[0015]图2为本实施例的智能交通灯总线接口电路；
[0016]图3为本实施例交通灯的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面通过【具体实施方式】结合附图对本实用新型作进一步详细的说明:
[0018]如图2所示:AT89C51单片机的PO?P7作为八位的并行口，所述AT89C51单片机和SJA1000芯片的信号传输线采用并行方式连接，所述SJA1000芯片的发射引脚RXO和80C250芯片接收引脚TXl连接，所述SJA1000芯片的接收引脚TXO和80C250芯片发射引脚RXl连接，80C250芯片的CANH引脚和CANL引脚均串联有12 Ω的电阻R4、R5，AT89C51单片机的复位端RST连接有看门狗芯片X5045P，所述看门狗芯片X5045P通过反相器74L801连接在80C250芯片的复位端RSTl。
[0019]SJA1000芯片的发射引脚到80C250芯片接收引脚之间以及SJA1000芯片的接收引脚到80C250芯片发射引脚之间均连接有单向导通的二级管D1、D2，在二级管D1、D2的线路上还串联有R1、R2。二级管在电路中可以防止下位芯片的接收端对上位芯片的发射端造成的反向电泳冲击，有效保证数据传输的可靠性。所述80C250芯片的CANH、CANL端与地之间并联2个30pF的电容C3、C4，电容C3并联一二极管D3，电容C4并联另一二极管D4。
[0020]SJA1000芯片在电路中是一个总线接口芯片，通过它实现上位机与现场微处理器之间的数据通信。该电路的主要功能是通过CAN总线接收来自上位机的数据进行分析组态然后下传给下位机的控制电路实现控制功能，当CAN总线接口接收到下位机的上传数据，SJA1000就产生一个中断，引发微处理器产生中断，通过中断处理程序接收每一帧信息并通过CAN总线上传给上位机进行分析。
[0021 ] 在使用时，给SJA1000外接上驱动+5V电压；对SJA1000提供16Mkz的晶振。82C250与总线间的接口，可以提供对总线的差动发送和接收能力，并且本身具有抗瞬间干扰能力，能够保护总线的能力。
[0022]AT89C51是CAN总线接口电路的核心，其承担CAN控制器的初始化、CAN的收发控制等任务。
[0023]80C250芯片是CAN总线收发器，是CAN总线的驱动芯片，CAN总线以差I分方式发送，其TXD和RXD引脚分别发送经过驱动后的发送和接收信号。80C250芯片的引脚RS脚串接一个可调斜率电阻器RPl后接地，能够有效调节80C250芯片的工作频率。若82C250处于CAN总线的网络终端，总线接口部分加入120 Ω的两个电阻R6、R7，以保护82C250免受过激的冲击。
[0024]在总线接口电路中，看门狗电路采用X5045P芯片作为设计的核心芯片。X5045P把上电复位、看门狗定时器、电源电压监控和块锁保护串行EEPROM存储器组合在一块芯片中减少了电路板空间。
[0025]图3中的附图标记:光敏传感器1、电机驱动器2、弧形档檐3、偏振带4、交通灯珠5o
[0026]如图2和图3所示，为总线接口电路控制的交通灯结构，该交通灯的顶部设置有检测外部环境的光敏传感器I，为防止交通灯的光线对光敏传感器I找出干扰，在交通灯珠5组成的显示板上方设置有弧形档檐3，该光敏传感器I接入到AT89C51单片机的输入引脚上，AT89C51单片机的输出端还连接有带动偏振带转动的电机驱动器2。偏振带4设置在交通灯珠5组成的显示板的前方，偏振带4 一端通过电机带动卷曲实现敞开显示板，偏振带下降置于显示板前方。
[0027]该方案是利用接口电路中AT89C51单片机的计算和控制功能，将本站的交通灯晚上出现刺眼的问题进行解决。当光敏传感器I检测到外部环境的光线较弱时候，表示为夜晚，此时AT89C51单片机将控制电机驱动器2带动电机使得偏振带4下降，来减小交通灯的亮度进而防止交通灯刺眼的问题。当光敏传感器I检测尾部环境为白天，AT89C51单片机将控制电机驱动器2带动电机使得偏振带4上升，交通灯珠5表现为原来亮度，光敏传感器怎么判断外部环境是否为白天，这可以调节光敏传感器的灵敏度，如何调节是本领域技术人员公知的方式，在这里不做详述；用于调节交通灯亮度的控制器直接利用接口电路中的控制器，这样省去了单独对交通灯亮度调节的控制器。
[0028]以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。
【主权项】
1.智能交通灯总线接口电路，包括单片机、CAN控制芯片和CAN驱动芯片，所述单片机和CAN控制芯片的信号传输线采用并行方式连接，其特征在于:所述CAN控制芯片的发射引脚和CAN驱动芯片接收引脚连接，所述CAN控制芯片的接收引脚和CAN驱动芯片发射引脚连接，所述CAN驱动芯片为80C250芯片，80C250芯片的CANH引脚和CANL引脚均串联有5?20Ω的电阻，所述单片机的输入端光敏传感器，单片机的复位端连接有看门狗电路，所述看门狗电路的通过反相器连接在CAN驱动芯片的复位端，所述单片机的输出端还连接有带动偏振带转动的电机驱动器。2.根据权利要求1所述的智能交通灯总线接口电路，其特征在于:所述CAN控制芯片为飞利浦公司的SJA1000芯片。3.根据权利要求2所述的智能交通灯总线接口电路，其特征在于:所述SJA1000芯片的发射引脚到80C250芯片接收引脚之间以及SJA1000芯片的接收引脚到80C250芯片发射引脚之间均连接有单向导通的二级管。4.根据权利要求2或3所述的智能交通灯总线接口电路，其特征在于:所述80C250芯片的CANH、CANL端与地之间并联2个30pF的电容。5.根据权利要求4所述的智能交通灯总线接口电路，其特征在于:所述反相器和80C250芯片的RS接口串联一个阻值范围为20?100K Ω的斜率电阻。
【专利摘要】本专利涉及智能交通领域，具体为交通灯总线接口电路，其包括单片机、CAN控制芯片和CAN驱动芯片，单片机和CAN控制芯片的信号传输线采用并行方式连接，所述CAN控制芯片的发射引脚和CAN驱动芯片直接接收引脚连接，所述CAN控制芯片的接收引脚和CAN驱动芯片发射引脚直接连接；本专利的有益效果在于：当采用总线方式采集交通灯的信号时，CAN控制芯片和80C250芯片之间不使用光电隔离也能达到抗干扰能力，并且可提高CAN控制芯片和80C250芯片的数据传输速度。
【IPC分类】G08G1/095
【公开号】CN204833726
【申请号】CN201520417881
【发明人】焦键, 郑雪娇, 熊建国
【申请人】重庆科创职业学院
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年6月17日