專利名稱：直流信號機電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種信號控制電路，具體的說，涉及一種直流信號機電路。
背景技術：
目前，在有些欠發(fā)達的國家和地區(qū)，經常出現(xiàn)短時間停電的現(xiàn)象，而現(xiàn)有信號機大多采用交流供電的方式使用，如果出現(xiàn)停電，則信號燈就不能正常工作，非常容易造成交通事故或者道路擁堵；現(xiàn)有技術中，有些信號機也采用了直流供電的方式，但是沒有燈態(tài)檢測電路，在信號燈出現(xiàn)故障時無法作出相應的保護動作，容易造成交通事故。為了解決這一問題，人們一直在尋求一種理想的技術解決方案。
發(fā)明內容本實用新型針對現(xiàn)有技術的不足，提供了一種設計科學、使用方便、低功耗、精確性高、安全可靠、性能穩(wěn)定的直流信號機電路。本實用新型所采用的技術方案如下一種直流信號機電路，它包括微處理器電路、 總線接口電路、總線驅動電路、按鍵輸入電路、數(shù)碼管顯示電路、LED燈態(tài)顯示電路、信號燈狀態(tài)檢測電路、信號燈驅動電路、紅黃綠三色信號燈和電源電路；其中，所述微處理器電路通過所述總線接口電路連接所述按鍵輸入電路用于設置信號燈設置狀態(tài)參數(shù)；所述微處理器電路通過所述總線接口電路連接所述數(shù)碼管顯示電路用于顯示信號燈設置狀態(tài)參數(shù)的設置信息；所述微處理器電路通過所述總線接口電路連接所述LED燈態(tài)顯示電路以根據(jù)信號燈實時工作狀態(tài)參數(shù)模擬信號燈實時工作狀態(tài)；所述微處理器電路依次通過所述總線接口電路、所述總線驅動電路連接所述信號燈狀態(tài)檢測電路用于采集信號燈實時工作狀態(tài)參數(shù)并與信號燈設置狀態(tài)參數(shù)比對以便判斷是否產生信號燈故障信息；所述微處理器電路依次通過所述總線接口電路、所述總線驅動電路連接所述信號燈驅動電路以便根據(jù)信號燈設置狀態(tài)參數(shù)和信號燈故障信息發(fā)送相應的信號燈控制命令；所述信號燈驅動電路連接所述紅黃綠三色信號燈以便根據(jù)信號燈控制命令驅動相應的信號燈亮滅；所述電源電路為所述直流信號機電路提供工作電源。本實用新型相對現(xiàn)有技術具有實質性特點和進步，具體地說，該直流信號機電路采用不間斷供電的設計理念，將信號機和信號燈從目前常見的交流供電方式修改為直流 12V供電，當短時間停電時，信號機自動切換到蓄電池供電狀態(tài)，保證信號燈能夠正常工作；該直流信號機電路增加了信號燈狀態(tài)檢測電路，以便檢測信號燈的實時狀態(tài)，避免由于信號燈故障而沒有及時保護黃閃而造成交通事故；該直流信號機電路的整個系統(tǒng)均采用了低功耗的設計方案，以保障信號機在停電時能夠更長時間的正常工作；該直流信號機電路具有設計科學、使用方便、低功耗、精確性高、安全可靠、性能穩(wěn)定的優(yōu)點。
圖1是本實用新型的結構框圖；圖2是所述主控板電路的電路原理圖；圖3是所述背板電路的電路原理圖；圖4是所述燈驅板電路的電路原理圖；圖5是所述操作與顯示面板電路的電路原理圖。
具體實施方式
下面通過具體實施方式
，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
如圖1所示，一種直流信號機電路，它包括微處理器電路、串口通訊電路、總線接口電路、總線驅動電路、按鍵輸入電路、數(shù)碼管顯示電路、LED燈態(tài)顯示電路、信號燈狀態(tài)檢測電路、信號燈驅動電路、紅黃綠三色信號燈和電源電路；其中，所述微處理器電路、所述串口通訊電路、所述總線接口電路、所述電源電路構成主控板電路；所述總線驅動電路構成背板電路；所述信號燈狀態(tài)檢測電路、所述信號燈驅動電路構成燈驅板電路；所述按鍵輸入電路、所述數(shù)碼管顯示電路、所述LED燈態(tài)顯示電路構成操作與顯示面板電路；所述微處理器電路通過所述總線接口電路連接所述按鍵輸入電路用于設置信號燈設置狀態(tài)參數(shù)；所述微處理器電路通過所述總線接口電路連接所述數(shù)碼管顯示電路用于顯示信號燈設置狀態(tài)參數(shù)的設置信息；所述微處理器電路通過所述總線接口電路連接所述 LED燈態(tài)顯示電路以根據(jù)信號燈實時工作狀態(tài)參數(shù)模擬信號燈實時工作狀態(tài)；所述微處理器電路依次通過所述總線接口電路、所述總線驅動電路連接所述信號燈狀態(tài)檢測電路用于采集信號燈實時工作狀態(tài)參數(shù)并與信號燈設置狀態(tài)參數(shù)比對以便判斷是否產生信號燈故障信息；所述微處理器電路依次通過所述總線接口電路、所述總線驅動電路連接所述信號燈驅動電路以便根據(jù)信號燈設置狀態(tài)參數(shù)和信號燈故障信息發(fā)送相應的信號燈控制命令；所述信號燈驅動電路連接所述紅黃綠三色信號燈以便根據(jù)信號燈控制命令驅動相應的信號燈亮滅；所述微處理器電路連接所述串口通訊電路以便為外圍設備提供通訊接口 ；所述電源電路為所述直流信號機電路提供工作電源。所述主控板電路是直流信號機電路的核心電路，負責存儲通過操作與顯示面板電路設置的信息，當存儲完設置后，主控板電路通過它的數(shù)據(jù)總線、地址總線，并通過背板電路的譯碼功能對燈驅板電路進行控制，即，將控制信號傳輸?shù)綗趄尠咫娐飞?，控制燈驅板電路工作，進而控制信號燈的亮滅和讀取信號燈的實時工作狀態(tài)，確保信號燈正常運行，若信號燈工作不正常，所述主控板電路將執(zhí)行相應的保護動作，如路口信號燈黃閃等；所述操作與顯示面板電路可對主控板電路進行各種操作設置，設置完成后保存至主控板電路中；所述燈驅板電路負責根據(jù)主控板電路的控制命令點亮對應的信號燈，并讀取信號燈的實時狀態(tài)，并將該實時狀態(tài)反饋給主控板電路。基于上述，如圖2所示，所述微處理器電路采用型號為MSP430F149的處理器；MSP430F149是一種新型的混合信號處理器，采用了美國德州儀器公司最新低功耗技術，它將大量的外圍模塊整合到片內，特別適合于開發(fā)和設計單片系統(tǒng)；MSP430F149單片機主要具有低電壓、超低功耗的特點，具有12位的模數(shù)轉換器，可以得到很高的精度，并且省去了使用專門的模數(shù)轉換器給設計電路板帶來的麻煩；它擁有大容量的存儲空間，存儲器方面包括多達60k Flash ROM和2k RAM，如此數(shù)量的存儲空間完全可以滿足程序及數(shù)據(jù)的需要； 它具有兩通道串行通信接口，可用于與計算機進行異步或同步串行通信；它具有硬件乘法器，該乘法器獨立于CPU進行乘法運算的操作，在提高乘法運算速度的同時也提升了 CPU的利用效率；它具有串行在系統(tǒng)編程，通過仿真器對程序進行下載，并通過專用軟件對程序及單片機的工作狀態(tài)進行監(jiān)控，極大方便了程序的調試；復位芯片采用MAXIM公司生產的MAX706 ；時鐘芯片采用DS1306來給系統(tǒng)提供準確的時間信息，DS1306除了實時時鐘時間、日期等功能外，還有96字節(jié)RAM，可同時輸出IHz 和32. 768kHz兩種方波，可設置2個時鐘和2個中斷源，數(shù)據(jù)傳輸采用SPI方式，其具有低功耗的優(yōu)點。所述串口通訊電路采用型號為MAX232的通信芯片和型號為SN65176的串行通信芯片；由于型號為MSP430F149的處理器提供2個串口接口，在本電路中，使用型號為 MAX232的通信芯片提供一路RS232接口，使用型號為SN65176的串行通信芯片提供一路 RS485接口，以便與其它的設備進行串口通訊。所述總線接口電路包括四組型號為74HC245的總線驅動器，它實現(xiàn)了型號為 MSP430F149的處理器與總線驅動電路、操作與顯示面板電路之間的數(shù)據(jù)通信；型號為 74HC245的總線驅動器提高了總線的驅動能力，增加負載能力。所述電源電路包括蓄電池、外部供電電源、電源切換電路和集成穩(wěn)壓電路，所述蓄電池、所述外部供電電源分別連接所述電源切換電路，所述電源切換電路連接所述集成穩(wěn)壓電路；當有交流電供電時，充電器給蓄電池充電，同時給系統(tǒng)提供12V電源，當停電時，充電器無法工作，此時則由蓄電池給系統(tǒng)提供電源，以便信號燈能夠繼續(xù)正常工作；所述集成穩(wěn)壓電路負責將電源切換電路提供的+12V直流電源轉化為+5V和 +3. 3V的直流電源，以便給直流信號機電路的各個電路供電；所述集成穩(wěn)壓電路使用型號為SPX3819的電壓芯片將+12V轉換為+5V，再使用型號為SP6203的電壓芯片將+5V轉換為 +3. 3V ；該直流信號機電路采用蓄電池供電，同時，也可擴展太陽能電池板，增加工作時間?；谏鲜?，如圖3所示，所述背板電路負責主控板電路與燈驅板電路之間的通訊轉換，主控板電路通過總線將地址數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖嘲咫娐?，通過背板電路上的、型號為74HC138的譯碼器將地址總線譯碼，提供燈驅板電路的片選信號，然后，選通型號為 74HC273的鎖存器，以便對燈驅板電路輸出相應的控制命令，選通型號為74HC245的總線驅動器，以便讀取燈驅板電路采集的實時燈態(tài)的反饋信號，用于判斷信號燈是否出現(xiàn)故障；所述總線驅動電路包括兩組型號為74HC138的譯碼器、四組型號為74HC245的總線 驅動器和四組型號為74HC273的鎖存器，其中，兩組譯碼器分別與四組總線驅動器、四組鎖存器連接。基于上述，如圖4所示，所述燈驅板電路主要負責根據(jù)主控板電路的控制命令點亮對應的信號燈，并讀取信號燈的實時工作狀態(tài)，并將實時工作狀態(tài)反饋給主控板電路；一個十字路口有八個相位，每個相位需要安裝一組三色信號燈，八個相位共需24個信號燈；[0033]所述信號燈驅動電路包括24路驅動電路，所述驅動電路包括型號為SI4946的雙 N溝道MOS管和型號為74HC04的反向器，其中，所述反向器的信號輸出端連接所述MOS管的信號輸入端，所述反向器的信號輸入端用作所述驅動電路的輸入端，所述MOS管的信號輸出端用作所述驅動電路的輸出端；24路驅動電路的輸入端連接背板電路上的四組型號為74HC273的鎖存器，24路驅動電路的輸出端連接24個信號燈；所述信號燈驅動電路采用型號為SI4946的雙N溝道MOS管進行驅動，2路MOS管并聯(lián)使用可提供高達IOA的驅動電流；所述信號燈狀態(tài)檢測電路包括24路檢測電路，所述檢測電路包括型號為INA122 的信號采集儀表放大器和型號為LM2902的基準電壓比較器，其中，所述信號采集儀表放大器的信號輸出端連接所述基準電壓比較器的信號比較輸入端，所述信號采集儀表放大器的信號輸入端用作所述檢測電路的輸入端，所述基準電壓比較器的信號輸出端用作所述檢測電路的輸出端；24路檢測電路的輸入端連接24個信號燈，24路檢測電路的輸出端連接背板電路上的四組型號為74HC245的總線驅動器；所述信號燈狀態(tài)檢測電路采用TI公司生產的型號為INA122的精密低噪聲信號采集儀表放大器來對信號燈輸出電路進行采樣，該放大器內部采用2個運放設計，使之具有非常低的靜態(tài)電流，其能工作在2. 2 36V的單電源供電模式下，靜態(tài)電流僅60 μ A ；它用一個外部電阻，可設定從5 10000V/V的任意增益值；它采用激光校正保證了極低失調電壓及漂移，具有優(yōu)越的共模抑制，可用于便攜式儀表和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述信號燈狀態(tài)檢測電路采用型號為LM2902的電壓比較器來對信號燈輸出電路進行采樣，當采樣電壓高于基準電壓時，則認為信號燈亮，當采樣電壓低于基準電壓時，則認為信號燈滅，通過反饋的狀態(tài)與設置的狀態(tài)進行對比，則可以檢測出信號燈是否故障。
基于上述，如圖5所示，所述操作與顯示面板電路是通過按鍵、數(shù)碼管以及LED燈組組成的人機界面，它實現(xiàn)了對主控板電路的參數(shù)設置和模擬顯示功能；數(shù)碼管和LED模擬燈組顯示的內容由型號為74HC273的鎖存器進行鎖存，數(shù)碼管用于顯示參數(shù)設置的信息，LED燈組用于模擬信號燈亮滅的狀態(tài)，方便用戶觀察；所述數(shù)碼管顯示電路包括6組數(shù)碼管、7組型號為74HC273的鎖存器和一組型號為74HC138的譯碼器，其中，所述譯碼器分別連接7組鎖存器，7組鎖存器分別連接6組數(shù)碼管；所述LED燈態(tài)顯示電路包括16組LED模擬燈組、8組型號為74HC273的鎖存器和一組型號為74HC138的譯碼器，所述譯碼器分別連接8組鎖存器，8組鎖存器分別連接16組 LED模擬燈組。傳統(tǒng)的交流信號機電路采用可控硅控制信號燈輸出，采用互感器檢測燈態(tài)反饋， 而在該直流信號機電路中采用12V直流供電，并用大電流MOS管驅動信號燈輸出，使用精密信號采集放大器對燈態(tài)進行檢測，能夠準確判斷信號燈是否工作正常，如果工作不正常，該直流信號機電路就會執(zhí)行相應的保護動作，如路口信號燈黃閃，以提示司機信號燈出現(xiàn)故障。
權利要求1.一種直流信號機電路，其特征在于該直流信號機電路包括微處理器電路、總線接口電路、總線驅動電路、按鍵輸入電路、數(shù)碼管顯示電路、LED燈態(tài)顯示電路、信號燈狀態(tài)檢測電路、信號燈驅動電路、紅黃綠三色信號燈和電源電路；其中，所述微處理器電路通過所述總線接口電路連接所述按鍵輸入電路用于設置信號燈設置狀態(tài)參數(shù)；所述微處理器電路通過所述總線接口電路連接所述數(shù)碼管顯示電路用于顯示信號燈設置狀態(tài)參數(shù)的設置信息；所述微處理器電路通過所述總線接口電路連接所述LED燈態(tài)顯示電路以根據(jù)信號燈實時工作狀態(tài)參數(shù)模擬信號燈實時工作狀態(tài)；所述微處理器電路依次通過所述總線接口電路、所述總線驅動電路連接所述信號燈狀態(tài)檢測電路用于采集信號燈實時工作狀態(tài)參數(shù)并與信號燈設置狀態(tài)參數(shù)比對以便判斷是否產生信號燈故障信息；所述微處理器電路依次通過所述總線接口電路、所述總線驅動電路連接所述信號燈驅動電路以便根據(jù)信號燈設置狀態(tài)參數(shù)和信號燈故障信息發(fā)送相應的信號燈控制命令；所述信號燈驅動電路連接所述紅黃綠三色信號燈以便根據(jù)信號燈控制命令驅動相應的信號燈亮滅；所述電源電路為所述直流信號機電路提供工作電源。
2.根據(jù)權利要求1所述的直流信號機電路，其特征在于所述微處理器電路采用型號為MSP430F149的處理器。
3.根據(jù)權利要求1所述的直流信號機電路，其特征在于該直流信號機電路還包括有串口通訊電路，所述微處理器電路連接所述串口通訊電路以便為外圍設備提供通訊接口 ； 所述串口通訊電路采用型號為MAX232的通信芯片和型號為SN65176的串行通信芯片。
4.根據(jù)權利要求1所述的直流信號機電路，其特征在于所述總線接口電路包括四組型號為74HC245的總線驅動器。
5.根據(jù)權利要求1所述的直流信號機電路，其特征在于所述總線驅動電路包括兩組型號為74HC138的譯碼器、四組型號為74HC245的總線驅動器和四組型號為74HC273的鎖存器，其中，兩組譯碼器分別與四組總線驅動器、四組鎖存器連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的直流信號機電路，其特征在于所述數(shù)碼管顯示電路包括6 組數(shù)碼管、7組型號為74HC273的鎖存器和一組型號為74HC138的譯碼器，其中，所述譯碼器分別連接7組鎖存器，7組鎖存器分別連接6組數(shù)碼管。
7.根據(jù)權利要求1所述的直流信號機電路，其特征在于所述LED燈態(tài)顯示電路包括 16組LED模擬燈組、8組型號為74HC273的鎖存器和一組型號為74HC138的譯碼器，其中， 所述譯碼器分別連接8組鎖存器，8組鎖存器分別連接16組LED模擬燈組。
8.根據(jù)權利要求1所述的直流信號機電路，其特征在于所述信號燈狀態(tài)檢測電路包括24路檢測電路，所述檢測電路包括型號為INA122的信號采集儀表放大器和型號為 LM2902的基準電壓比較器，其中，所述信號采集儀表放大器的信號輸出端連接所述基準電壓比較器的信號比較輸入端，所述信號采集儀表放大器的信號輸入端用作所述檢測電路的輸入端，所述基準電壓比較器的信號輸出端用作所述檢測電路的輸出端。
9.根據(jù)權利要求1所述的直流信號機電路，其特征在于所述信號燈驅動電路包括24 路驅動電路，所述驅動電路包括型號為SI4946的MOS管和型號為74HC04的反向器，其中， 所述反向器的信號輸出端連接所述MOS管的信號輸入端，所述反向器的信號輸入端用作所述驅動電路的輸入端，所述MOS管的信號輸出端用作所述驅動電路的輸出端。
10.根據(jù)權利要求1所述的直流信號機電路，其特征在于所述電源電路包括蓄電池、外部供電電源、電源切 換電路和集成穩(wěn)壓電路，所述蓄電池、所述外部供電電源分別連接電源切換電路，所述電源切換電路連接集成穩(wěn)壓電路。
專利摘要本實用新型提供一種直流信號機電路，它包括微處理器電路、總線接口電路、總線驅動電路、按鍵輸入電路、數(shù)碼管顯示電路、LED燈態(tài)顯示電路、信號燈狀態(tài)檢測電路、信號燈驅動電路、紅黃綠三色信號燈和電源電路；其中，微處理器電路通過總線接口電路連接按鍵輸入電路；微處理器電路通過總線接口電路連接數(shù)碼管顯示電路；微處理器電路通過總線接口電路連接LED燈態(tài)顯示電路；微處理器電路依次通過總線接口電路、總線驅動電路連接信號燈狀態(tài)檢測電路；微處理器電路依次通過總線接口電路、總線驅動電路連接信號燈驅動電路；信號燈驅動電路連接紅黃綠三色信號燈。該電路具有設計科學、使用方便、低功耗、精確性高、安全可靠、性能穩(wěn)定的優(yōu)點。
文檔編號G08G1/095GK201993911SQ20112007049
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權日2011年3月17日
發(fā)明者余建華, 王彬, 陳智敏 申請人:生茂光電科技股份有限公司