专利名称：分散式交通信号灯控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种交通信号灯控制系统，特别是一种分散式交通信号灯控制系统。
背景技术：
随着国家经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，汽车保有量迅猛增加，导 致城市交通压力越来越大，交通问题成为了制约城市发展的"瓶颈"，现有的道路交通灯控 制系统采用集中控制器方式，即每个路口的交通信号灯均通过220V电压源控制，电缆线与 安装在某一个路口的总控制器连接，由总控制器发出的控制信号进行控制，这样的控制系 统结构具有以下缺陷 1、220V电压控制信号直接传输，对管道要求高，安装前期需要预埋管道，施工难度 大，施工成本高。对于前期没有管道的路面，需要破路施工，存在施工难度相对大的问题，造 成施工成本增加。 2、220V电压控制信号通过地下直接传输，导致其他相关的道路施工存在安全隐 串 3、由于每条线路的控制都是由总控制器直接发出的，增加电缆的使用数量，材料 成本高，同时总控制器功率消耗高，发热量大，容易发生故障。 4、由于每条线路均由总控制器直接控制，安装调试交通信号灯时，需要对线路上 的每条信号线进行对线、编号，调试过程繁琐、工作量大。
发明内容
本发明提供了一种分散式交通信号灯控制系统，其结构简单，材料成本和施工成
本低，维护调试方便。 本发明的目的是这样实现的 —种分散式交通信号灯控制系统，它包括一个主控制器和若干组信号灯，其特征 在于还包括若干个分控制器，所述的各分控制器包括 数据接收单元与该主控制器单向通信，该数据接收单元接收来自该主控制器的 信号； MCU处理器接收从数据接收单元传入的数据，根据预设的程序进行运算，并发送 指令到输出控制端； 输出控制端接收来自MCU处理器的指令，并传送到信号灯组或并网的分控制器，
以控制该信号灯组的工作状态，或者实现并网分控制器之间的数据通信； 所述的主控制器进一步包括 主控单元MCU :根据预设的数据和主控程序进行运算，并发送指令到指令输出端； 指令输出端接收来自主控单元MCU的指令，并传送到分控制器； 所述主控制器指令输出端和分控制器数据接收单元之间通过网线传输连接，所述
每个分控制器的输出控制端通过电缆线与其控制的信号灯或信号灯组连接。
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作为上述技术方案的改良，本发明的进一步技术方案如下 上述的主控制器还设有数据接收单元该数据接收单元与外接数据输入装置单向 通信，该信号输入端接收来自外接数据输入装置的信号。
上述的外接数据输入装置为外接PC。 上述的外接数据输入装置为远程指挥中心主机，所述主控制器通过无线网络或者 光纤传输与远程指挥中心主机连接。 上述主控制器指令输出端进一步包括同步信号输出单元和数据下传单元；
所述主控单元MCU传送运行参数到数据下传单元，同时向同步信号输出单元发出 启动信号； 所述数据下传单元接收主控单元传送的运行参数并依次转发给各分控制器；
所述同步信号输出单元接收主控制单元MCU发出的启动信号并发出同步控制信 号到各分控制器。 上述分控制器输出控制端进一步包括信号灯驱动单元、数据转发单元和数据同 步控制单元，所述数据转发单元具有一输入端、一输出端； 所述数据同步控制单元接收主控制器同步信号输出单元发出的同步控制信号并 传送给MCU处理器，实现各分控制器的时序同步； 所述数据转发单元的输入端与主控制器数据下传单元或前一分控制器数据转发
单元的输出端连接接收运行参数并传送给MCU处理器，数据转发单元的输出端与后一分控
制器的数据转发单元的输入端连接将运行参数转发给后一分控制器； 所述的信号灯驱动单元根据MCU处理器发出的指令控制信号灯的工作状态； 上述网线采用标准超五类双绞线。 上述信号灯采用LED灯管。 上述分控制器和相对应的信号灯安装在同一个信号灯具箱内。
本发明优点 1、总控到分控采用网线传输控制信号，减少电缆使用数量，降低材料成本，并且在 没有预埋管道时，也不需要大规模破路，降低施工成本。 2、信号灯控制程序和运行参数储存在分控制器内，当运行参数没有发生变化时， 不需要主控制器发出运行参数的指令，各分控制器自行控制对应的信号灯指示，即使主控 制器发生故障也不会造成信号灯指示混乱，性能稳定，控制风险低。 3、在运行数据传输方面，采用数据转发机制，每个分控制器只接收属于自己的一 段数据，一次发送可以把所有分控制器的运行参数全部设置好，安装调试时不需要对电缆 和信号灯进行编号，大大减少安装调试阶段的工作量。 4、通过分控制器对信号灯进行控制，每组信号灯由一个分控制器控制，大大减轻 了主控制器的负荷，系统稳定性高。
图1是本发明的工作原理框图。 图2是本发明的主控制器工作原理框图。 图3是本发明的分控制器工作原理框图。
图4是本发明实施例的示意图。
具体实施例方式
如图1所示是分散式交通信号灯控制系统的工作原理框图。本发明分散式交通 信号灯控制系统包括主控制器11、若干分控制器21、22、…2N和若干组用于指示交通信号 的信号灯31、32…3N。主控制器与分控制器之间、分控制器与分控制器之间通过网线41传 输信号和运行参数，分控制器通过电缆51控制信号灯显示。主控制器既用于设置所有分控 制器的运行参数，又用于向所有分控制器发出同步控制信号，每个分控制器通过一根双芯1 平方的电缆线与一组信号灯连接，控制该组信号灯的显示。 如图2所示是主控制器工作原理框图。本发明主控制器包括主控单元MCU111、同 步信号输出单元112、数据接收单元113和数据下传单元114。主控单元MCUlll分别与同 步信号输出单元112、数据接收单元113、数据下传单元114连接。数据接收单元113接收 外接数据输入设备115传输的运行参数并传送给主控单元MCU111。外接数据输入设备115 可以是远程无线设备、外接PC或现场面板键盘，主控单元MCU111储存运行参数(可内置或 从外接数据输入设备输入)、运行主控程序并发出启动信号给同步信号输出单元112，发送 运行参数给数据下传单元114，同步信号输出单元112接收主控单元MCUlll的启动信号后 向分控制器发送同步控制信号，数据下传单元114接收主控单元MCU111发出的运行参数并 传送给各分控制器。 如图3所示是分控制器工作原理框图。本发明分控制器包括MCU处理器211 、数据 同步控制单元212、数据转发单元213和信号灯驱动单元214。 MCU处理器211分别与数据 同步控制单元212和数据转发单元213以及信号灯驱动单元214连接。MCU处理器211储 存并运行信号灯控制程序，发出信号灯控制信号，数据转发单元213接收主控单元MCU111 发送的运行参数或前一分控制器转发的运行参数并转发给后一分控制器，数据同步控制单 元212接收主控制器11的同步信号输出单元112发出的同步控制信号并发送给MCU处理 器211，信号灯驱动单元214根据MCU处理器211发出的指令控制驱动信号灯该变工作状 态。 本发明的实现方式如下如图4所示的十字路口，交通信号灯每个运行周期为90 秒，南北方向交通灯33、31的运行顺序为红灯45秒，绿灯40秒，黄灯5秒；东西方向交通灯 32 、34的运行顺序为绿灯40秒，黄灯5秒，红灯45秒。 信号灯控制系统主控制器11的主控单元MCU111、同步控制信号输出单元112、各 分控制器均采用单片机(单片机的工作原理、引脚功能、编程方法为已公开技术，在此不再 赘述)，主控单元MCUlll中预先写入主控程序和运行参数，同步控制信号输出单元112中 预先写入同步控制信号发生程序，各分控制器21、22、23、24中预先写入交通信号灯驱动程 序。网线采用超五类双绞线，同一根网线中一组双绞线用于构建运行参数传输网络411，一 组双绞线用于构建同步信号传输网络412。交通信号灯采用LED灯管。整个系统电源由市 电或太阳能电池板供给。主控制器11安装在交通环岛内，各分控制器21、22、23、24和对应 的信号灯31、32、33、34安装在同一个信号灯箱内。 系统通电投入运行时，主控单元MCUlll将运行参数通过运行参数传输网络发送 给各分控制器21 、22、23、24。运行参数首先发送给分控制器21，分控制器21取出自己的数
6据后再将剩下的数据转发给分控制器22，分控制器22接收数据后取出自己的数据后再将
剩下的数据转发给分控制器23，分控制器23接收数据后取出自己的数据后再将剩下的数
据转发给分控制器24，此时分控制器21、23内的运行参数为红灯45秒，绿灯40秒，黄灯5
秒；分控制器22、24内的运行参数为绿灯40秒，黄灯5秒，红灯45秒。 与此同时，主控单元MCU111对同步控制信号单元112发出启动信号，启动同步控
制信号发生程序，同步信号输出单元112即持续不断地按照主控单元MCUlll设定的周期发
出同步控制信号，通过同步信号传输网络同时传送给各分控制器。同步控制信号为一组方
波信号，周期和每一组交通信号灯运行一周期的时间相等，同为90秒，每个方波信号宽度
为5个时钟周期。各分控制器接收到同步控制信号后，首先对信号进行验证，要求同步控制
信号是持续5个时钟周期的方波，以和干扰脉冲相区别，如果验证不通过，分控制器运行状
态保持不变，如果验证通过，同步信号有效，各分控制器中断原来执行的程序，从头再执行
交通信号灯驱动程序，即每个分控制器的交通信号灯驱动程序运行周期随着同步控制信号
的来到而开始运行，在下一个同步控制信号来到时结束并重新开始运行，如此循环往复，可
见同步控制信号的引入严格地保证了各分控制器的交通信号灯驱动程序同时开始同时结
束，避免了因各分控制器电子元件性能差别而导致的运行周期差异的长期累积，确保各组
交通信号灯指示精确同步，同时也避免了脉冲干扰对系统运行的影响。 系统投入正常运行后，如果各分控制器21、22、23、24运行参数不发生变化，则主
控单元MCU111不再向各分控制器21、22、23、24和同步控制信号单元112发送数据和信号，
各分控制器21、22、23、24自行执行预先写入的交通信号灯驱动程序，发出驱动信号控制相
应的交通信号灯，按照同步控制信号的周期同步运行，此时即使主控单元MCU111发生故障
也不会影响整个系统的正常运行。 分控制器运行参数可以通过多种方式进行调整，可以直接通过键盘在主控制器11 上修改，主控制器11可以通过RS-232接口接收外部PC数据，主控制器11可以通过光纤转 RS-232接口转换器连入远程网络或通过RS-232转无线网络转换器连入无线网络接收交通 指挥中心主机数据，然后再下传给各分控制器。主控制器11还可以通过无线网络或光纤与 其他路口的主控制器以及交通指挥中心的控制主机联网，从而实现整个地区的交通统一协 调管理。
权利要求
一种分散式交通信号灯控制系统，它包括一个主控制器和若干组信号灯，其特征在于还包括若干个分控制器，所述的各分控制器包括数据接收单元与该主控制器单向通信，该数据接收单元接收来自该主控制器的信号；MCU处理器接收从数据接收单元传入的数据，根据预设的程序进行运算，并发送指令到输出控制端；输出控制端接收来自MCU处理器的指令，并传送到信号灯组或并网的分控制器，以控制该信号灯组的工作状态，或者实现并网分控制器之间的数据通信；所述的主控制器进一步包括主控单元MCU根据预设的数据和主控程序进行运算，并发送指令到指令输出端；指令输出端接收来自主控单元MCU的指令，并传送到分控制器；所述主控制器指令输出端和分控制器数据接收单元之间通过网线传输连接，所述每个分控制器的输出控制端通过电缆线与其控制的信号灯或信号灯组连接。
2. 根据权利要求1所述的分散式交通信号灯控制系统，其特征在于所述的主控制器 还设有数据接收单元，该数据接收单元与外接数据输入装置单向通信，该数据接收单元接 收来自外接数据输入装置的信号。
3. 根据权利要求2所述的分散式交通信号灯控制系统，其特征在于所述的外接数据输入装置为外接pc。
4. 根据权利要求2所述的分散式交通信号灯控制系统，其特征在于所述的外接数据 输入装置为远程指挥中心主机，所述主控制器通过无线网络或者光纤传输与远程指挥中心 主机连接。
5. 根据权利要求1所述的分散式交通信号灯控制系统，其特征在于所述主控制器指 令输出端进一步包括同步信号输出单元和数据下传单元；所述主控单元mcu传送运行参数到数据下传单元，同时向同步信号输出单元发出启动信号；所述数据下传单元接收主控单元传送的运行参数并依次转发给各分控制器； 所述同步信号输出单元接收主控制单元mcu发出的启动信号并发出同步控制信号到 各分控制器。
6. 根据权利要求5所述的分散式交通信号灯控制系统，其特征在于所述分控制器输 出控制端进一步包括信号灯驱动单元、数据转发单元和数据同步控制单元，所述数据转发 单元具有一输入端、一输出端；所述数据同步控制单元接收主控制器同步信号输出单元发出的同步控制信号并传送 给mcu处理器，实现各分控制器的时序同步；所述数据转发单元的输入端与主控制器数据下传单元或前一分控制器数据转发单元 的输出端连接接收运行参数并传送给mcu处理器，数据转发单元的输出端与后一分控制器 的数据转发单元的输入端连接将运行参数转发给后一分控制器；所述的信号灯驱动单元根据mcu处理器发出的指令控制信号灯的工作状态。
7. 根据权利要求1至6任一项所述的分散式交通信号灯控制系统，其特征在于所述 网线采用标准超五类双绞线。
8. 根据权利要求7所述的分散式交通信号灯控制系统，其特征在于所述信号灯采用LED灯管。
9. 根据权利要求8所述的分散式交通信号灯控制系统，其特征在于所述分控制器和 相对应的信号灯安装在同一个信号灯具箱内。
全文摘要
本发明公开了一种分散式交通信号灯控制系统，它包括一个主控制器和若干组信号灯，还包括若干个分控制器，所述的各分控制器包括数据接收单元与该主控制器单向通信，该数据接收单元接收来自该主控制器的信号；MCU处理器接收从数据接收单元传入的数据，根据预设的程序进行运算，并发送指令到输出控制端；输出控制端接收来自MCU处理器的指令，并传送到信号灯组或并网的分控制器，以控制该信号灯组的工作状态，或者实现并网分控制器之间的数据通信。本发明总控到分控采用网线传输控制信号，减少电缆使用数量，降低材料成本，并且在没有预埋管道时，也不需要大规模破路，降低施工成本。
文档编号G08G1/07GK101739831SQ20091022119
公开日2010年6月16日 申请日期2009年10月31日 优先权日2009年10月31日
发明者王耀青 申请人:中山市科顺分析测试技术有限公司