本實(shí)用新型涉及一種交通信號(hào)機(jī)，尤其涉及一種基于多串口擴(kuò)展芯片的交通信號(hào)機(jī)，屬于智能交通技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、城市化進(jìn)程的加快和機(jī)動(dòng)車輛的迅猛增加，城市交通問題日益嚴(yán)重。在世界各國(guó)的城市中導(dǎo)致了交通擁擠、城市污染、能源浪費(fèi)，交通事故頻發(fā)等嚴(yán)重的交通問題，特別是進(jìn)入 2l 世紀(jì)以來，我國(guó)小汽車的持有量迅速增加，機(jī)動(dòng)化的趨勢(shì)已經(jīng)不可避免，交通供需矛盾的長(zhǎng)期性和城市空間、建設(shè)資金的有限性決定了不能單純通過增加交通基礎(chǔ)設(shè)施來解決這一問題。因此，采用計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理與控制是大勢(shì)所趨。目前的交通信號(hào)機(jī)不帶網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)功能，不能根據(jù)實(shí)際路況調(diào)整信號(hào)燈方案，而且系統(tǒng)擴(kuò)展性能差，功能復(fù)雜，用戶操作起來難度大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種基于多串口擴(kuò)展芯片的交通信號(hào)機(jī)，抗干擾性強(qiáng)，性價(jià)比高，便于擴(kuò)展多種功能模塊。

為解決以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型的一種基于多串口擴(kuò)展芯片的交通信號(hào)機(jī)，包括機(jī)箱，所述機(jī)箱內(nèi)安裝有電路板，所述電路板上集成有主處理器模塊，所述主處理器模塊通過以太網(wǎng)通訊模塊與以太網(wǎng)連接，所述以太網(wǎng)通訊模塊安裝在所述機(jī)箱的表面，所述主處理器模塊通過CAN總線與各燈控模塊連接，所述電路板上還集成有CH438串口擴(kuò)展模塊，所述CH438串口擴(kuò)展模塊通過并口與所述主處理器模塊連接，所述CH438串口擴(kuò)展模塊的一個(gè)串口連接有倒計(jì)時(shí)模塊。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型取得了以下有益效果：該交通信號(hào)機(jī)可以控制信號(hào)燈的工作方式和時(shí)間，采用CH438串口擴(kuò)展模塊擴(kuò)展出多達(dá)八路的串口，主處理器模塊的IO口被擴(kuò)展成多路串口，減少了對(duì)主處理器模塊中串口的需求，可以使用性價(jià)比很高的單片機(jī)來作為本系統(tǒng)的主處理器模塊，即對(duì)主處理器模塊的性能要求不需要很高，通用的單片機(jī)即可滿足要求，大大降低了交通信號(hào)機(jī)的制造成本。更為重要的是，采用CH438串口擴(kuò)展模塊作為功能擴(kuò)展串口，大大降低了系統(tǒng)中單片機(jī)的負(fù)擔(dān)，而且很方便進(jìn)行系統(tǒng)的移植工作。主處理器模塊負(fù)責(zé)接收從以太網(wǎng)通訊模塊發(fā)送過來信號(hào)燈控制方案數(shù)據(jù)，解析完數(shù)據(jù)之后，主處理器模塊通過CAN總線把控制信號(hào)發(fā)送給燈控模塊，提高了系統(tǒng)的抗干擾性，可以實(shí)現(xiàn)多主機(jī)的方式，方便了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。主處理器模塊把信號(hào)燈方案數(shù)據(jù)通過CAN總線發(fā)送給燈控模塊，同時(shí)將倒計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送給倒計(jì)時(shí)模塊進(jìn)行顯示，倒計(jì)時(shí)采用通信式倒計(jì)時(shí)；燈控模塊把工作電壓和電流通過CAN總線返回給主處理器模塊，主處理器模塊檢測(cè)燈控模塊是否正常工作。通過CH438串口擴(kuò)展模塊可以擴(kuò)展連接七個(gè)串口設(shè)備，每個(gè)擴(kuò)展串口的波特率單獨(dú)進(jìn)行設(shè)置，采用中斷方式處理數(shù)據(jù)的收發(fā)。通過外接的串口設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，可以實(shí)現(xiàn)“綠波帶”的功能。

作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，所述以太網(wǎng)通訊模塊采用CH395以太網(wǎng)控制芯片，所述CH395以太網(wǎng)控制芯片連接在所述CH438串口擴(kuò)展模塊的串口上。使用CH395以太網(wǎng)控制芯片作為該交通信號(hào)機(jī)的以太網(wǎng)通信模塊，其內(nèi)部集成了TCP/UDP通信協(xié)議，采用UART接口進(jìn)行控制，接收主處理器模塊的命令，方便從以太網(wǎng)接收燈控?cái)?shù)據(jù)，而且集成了協(xié)議，方便了系統(tǒng)的開發(fā)。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述CH438串口擴(kuò)展模塊通過串口連接有藍(lán)牙模塊，所述藍(lán)牙模塊置于所述機(jī)箱外。藍(lán)牙模塊包括電源控制電路、電平匹配電路，通過串口和CH438串口擴(kuò)展模塊連接，可以接收手機(jī)或者平板電腦的APP進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置參數(shù)，實(shí)施手機(jī)或者平板電腦的配時(shí)方案，便于交警現(xiàn)場(chǎng)修改配時(shí)數(shù)據(jù)；藍(lán)牙模塊置于機(jī)箱外以保證系統(tǒng)的通信性能。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述CH438串口擴(kuò)展模塊通過串口連接有GPS模塊。通過GPS模塊接收時(shí)間和地理位置信息，時(shí)間數(shù)據(jù)可以方便實(shí)現(xiàn)一個(gè)區(qū)域內(nèi)所有信號(hào)機(jī)的協(xié)調(diào)功能。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述CH438串口擴(kuò)展模塊通過串口連接有3G模塊，所述3G模塊置于所述機(jī)箱外?？梢詫?shí)現(xiàn)無線3G網(wǎng)絡(luò)通信，在不方便布置網(wǎng)線的情況下，使用3G模塊進(jìn)行通信；3G模塊置于機(jī)箱外以保證系統(tǒng)的通信性能。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述CH438串口擴(kuò)展模塊通過串口連接有車流量檢測(cè)模塊。車流量檢測(cè)模塊負(fù)責(zé)接收有關(guān)車流量的數(shù)據(jù)，判斷車流量的大小，通過串口發(fā)送至主處理器模塊，主處理器模塊根據(jù)此數(shù)據(jù)實(shí)施最優(yōu)化配時(shí)方案。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述CH438串口擴(kuò)展模塊通過串口連接有調(diào)試接口。通過調(diào)試接口可以輸出交通信號(hào)機(jī)的內(nèi)部運(yùn)行調(diào)試信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述主處理器模塊通過IO口與顯示屏連接。交警可以通過顯示屏觀看信號(hào)燈的數(shù)據(jù)。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述主處理器模塊通過無線方式與手持遙控器實(shí)現(xiàn)信號(hào)連接。主處理器模塊通過無線連接手持遙控器，在有緊急事件時(shí)，方便交警現(xiàn)場(chǎng)遙控信號(hào)機(jī)，直接控制信號(hào)機(jī)的紅綠燈狀態(tài)，決定阻止還是放行車流；遙控器的等級(jí)是所有控制手段中等級(jí)最高的。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述主處理器模塊采用STM32F103ZET6單片機(jī)，所述STM32F103ZET6單片機(jī)的PB6口與RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊的SCL口相連，所述SCL口通過電阻R1與+3.3V相連；所述STM32F103ZET6單片機(jī)的PB7口與RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊的SDA口相連，所述SDA口通過電阻R2與+3.3V相連；RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊的VCC接+3.3V，所述RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊的Vbat口通過二極管D1接電池BT1。RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊的SCL口將時(shí)鐘信號(hào)發(fā)送至STM32F103ZET6單片機(jī)的PB6口，RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊的SDA口將數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送至STM32F103ZET6單片機(jī)的PB7口，為單片機(jī)提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，附圖僅提供參考與說明用，非用以限制本實(shí)用新型。

圖1為本實(shí)用新型基于多串口擴(kuò)展芯片的交通信號(hào)機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為圖1中RTC電路的原理圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型的基于多串口擴(kuò)展芯片的交通信號(hào)機(jī)包括機(jī)箱，機(jī)箱內(nèi)安裝有電路板，電路板上集成有主處理器模塊，主處理器模塊通過以太網(wǎng)通訊模塊與以太網(wǎng)連接，以太網(wǎng)通訊模塊安裝在機(jī)箱的表面，主處理器模塊通過CAN總線與各燈控模塊連接，電路板上還集成有CH438串口擴(kuò)展模塊，CH438串口擴(kuò)展模塊通過并口與主處理器模塊連接，CH438串口擴(kuò)展模塊的一個(gè)串口連接有倒計(jì)時(shí)模塊。

以太網(wǎng)通訊模塊采用CH395以太網(wǎng)控制芯片，CH395以太網(wǎng)控制芯片連接在CH438串口擴(kuò)展模塊的串口上。使用CH395以太網(wǎng)控制芯片作為該交通信號(hào)機(jī)的以太網(wǎng)通信模塊，其內(nèi)部集成了TCP/UDP通信協(xié)議，采用UART接口進(jìn)行控制，接收主處理器模塊的命令，方便從以太網(wǎng)接收燈控?cái)?shù)據(jù)，而且集成了協(xié)議，方便了系統(tǒng)的開發(fā)。

CH438串口擴(kuò)展模塊通過串口連接有藍(lán)牙模塊，藍(lán)牙模塊置于機(jī)箱外。藍(lán)牙模塊包括電源控制電路、電平匹配電路，通過串口和CH438串口擴(kuò)展模塊連接，可以接收手機(jī)或者平板電腦的APP進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置參數(shù)，實(shí)施手機(jī)或者平板電腦的配時(shí)方案，便于交警現(xiàn)場(chǎng)修改配時(shí)數(shù)據(jù)；藍(lán)牙模塊置于機(jī)箱外以保證系統(tǒng)的通信性能。

CH438串口擴(kuò)展模塊通過串口連接有GPS模塊。通過GPS模塊接收時(shí)間和地理位置信息，時(shí)間數(shù)據(jù)可以方便實(shí)現(xiàn)一個(gè)區(qū)域內(nèi)所有信號(hào)機(jī)的協(xié)調(diào)功能。

CH438串口擴(kuò)展模塊通過串口連接有3G模塊，3G模塊置于機(jī)箱外?？梢詫?shí)現(xiàn)無線3G網(wǎng)絡(luò)通信，在不方便布置網(wǎng)線的情況下，使用3G模塊進(jìn)行通信；3G模塊置于機(jī)箱外以保證系統(tǒng)的通信性能。

CH438串口擴(kuò)展模塊通過串口連接有車流量檢測(cè)模塊。車流量檢測(cè)模塊負(fù)責(zé)接收有關(guān)車流量的數(shù)據(jù)，判斷車流量的大小，通過串口發(fā)送至主處理器模塊，主處理器模塊根據(jù)此數(shù)據(jù)實(shí)施最優(yōu)化配時(shí)方案。

CH438串口擴(kuò)展模塊通過串口連接有調(diào)試接口。通過調(diào)試接口可以輸出交通信號(hào)機(jī)的內(nèi)部運(yùn)行調(diào)試信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)。

主處理器模塊通過IO口與顯示屏連接。交警可以通過顯示屏觀看信號(hào)燈的數(shù)據(jù)。

主處理器模塊通過無線方式與手持遙控器實(shí)現(xiàn)信號(hào)連接。主處理器模塊通過無線連接手持遙控器，在有緊急事件時(shí)，方便交警現(xiàn)場(chǎng)遙控信號(hào)機(jī)，直接控制信號(hào)機(jī)的紅綠燈狀態(tài)，決定阻止還是放行車流；遙控器的等級(jí)是所有控制手段中等級(jí)最高的。

如圖2所示，主處理器模塊采用STM32F103ZET6單片機(jī)，STM32F103ZET6單片機(jī)的PB6口與RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊的SCL口相連，SCL口通過電阻R1與+3.3V相連；STM32F103ZET6單片機(jī)的PB7口與RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊的SDA口相連，SDA口通過電阻R2與+3.3V相連；RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊的VCC接+3.3V，RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊的Vbat口通過二極管D1接電池BT1。RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊的SCL口將時(shí)鐘信號(hào)發(fā)送至STM32F103ZET6單片機(jī)的PB6口，RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊的SDA口將數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送至STM32F103ZET6單片機(jī)的PB7口，為單片機(jī)提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)。

該交通信號(hào)機(jī)可以控制信號(hào)燈的工作方式和時(shí)間，采用CH438串口擴(kuò)展模塊擴(kuò)展出多達(dá)八路的串口，主處理器模塊的IO口被擴(kuò)展成多路串口，減少了對(duì)主處理器模塊中串口的需求，可以使用性價(jià)比很高的單片機(jī)來作為本系統(tǒng)的主處理器模塊，即對(duì)主處理器模塊的性能要求不需要很高，通用的單片機(jī)即可滿足要求，大大降低了交通信號(hào)機(jī)的制造成本。更為重要的是，采用CH438串口擴(kuò)展模塊作為功能擴(kuò)展串口，大大降低了系統(tǒng)中單片機(jī)的負(fù)擔(dān)，而且很方便進(jìn)行系統(tǒng)的移植工作。主處理器模塊負(fù)責(zé)接收從以太網(wǎng)通訊模塊發(fā)送過來信號(hào)燈控制方案數(shù)據(jù)，解析完數(shù)據(jù)之后，主處理器模塊通過CAN總線把控制信號(hào)發(fā)送給燈控模塊，提高了系統(tǒng)的抗干擾性，可以實(shí)現(xiàn)多主機(jī)的方式，方便了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。主處理器模塊把信號(hào)燈方案數(shù)據(jù)通過CAN總線發(fā)送給燈控模塊，同時(shí)將倒計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送給倒計(jì)時(shí)模塊進(jìn)行顯示，倒計(jì)時(shí)采用通信式倒計(jì)時(shí)；燈控模塊把工作電壓和電流通過CAN總線返回給主處理器模塊，主處理器模塊檢測(cè)燈控模塊是否正常工作。通過CH438串口擴(kuò)展模塊可以擴(kuò)展連接七個(gè)串口設(shè)備，每個(gè)擴(kuò)展串口的波特率單獨(dú)進(jìn)行設(shè)置，采用中斷方式處理數(shù)據(jù)的收發(fā)。通過外接的串口設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，可以實(shí)現(xiàn)“綠波帶”的功能。

以上所述僅為本實(shí)用新型之較佳可行實(shí)施例而已，非因此局限本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍。除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍內(nèi)。本實(shí)用新型未經(jīng)描述的技術(shù)特征可以通過或采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)，在此不再贅述。