CN102289941A - 电力线载波控制的交通信号灯*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力线载波控制的交通信号灯***，包括交通信号机、载波通信主机、载波通信从机和信号灯，交通信号机连接载波通信主机，载波通信主机通过载波通信从机控制信号灯；载波通信主机和载波通信从机电路结构相同；载波通信主机接收从上位机串口下发的数据，并通过电力线载波通信将数据传递给载波通信从机，本发明使交通信号灯控制***可根据路面实际情况进行调节控制，能够根据路面实际情况进行调节控制，弥补现有交通信号灯控制***存在的缺点，不仅操作简便、控制灵活，同时提高了***可靠性，减少了设备维护量，在交通信号灯控制***技术上有所创新。
Description
技术领域
本发明涉及载波通信技术领域，特别涉及一种电力线载波控制的交通信号灯***。
背景技术
目前， 随着汽车进入家庭步伐的加快和城市汽车数量的增多，城市道路交通问题显得越来越重要。解决好十字路***通信号灯控制问题是保障交通安全、有序和快速运行的重要环节。但现有的十字路***通信号灯控制***大都采用继电器或普通单片机控制电路实现，而且都是单一的时序控制，不能够根据路面实际情况进行调节控制，存在着功能少、可靠性差和维护量大等缺点。为了弥补现有交通信号灯控制***存在的种种缺点，需要在交通信号灯控制***的技术上有所创新，在控制方式上采用新的思路。
发明内容
本发明的目的就是为克服现有技术的不足，针对现有交通信号灯控制***存在的问题，提供一种基于电力线载波交通信号灯控制***技术方案。使交通信号灯控制***可根据路面实际情况进行调节控制，不仅要求操作简便、控制灵活，同时要求提高***可靠性，减少设备维护量。
本发明是通过这样的技术方案实现的：电力线载波控制的交通信号灯***，其特征在于***包括交通信号机、载波通信主机、载波通信从机和信号灯，交通信号机连接载波通信主机， 载波通信主机通过载波通信从机控制信号灯；载波通信主机和载波通信从机电路结构相同；
载波通信主机主要由电源电路、载波通信收发电路、主CPU及其***电路构成；
电源电路为载波通信收发电路提供DC12V 电源，为主CPU提供5V的VCC电源；
载波通信收发电路包括耦合滤波电路、谐振及限幅电路、主CPU芯片PL3201、功放电路和整形电路；载波通信收发电路的耦合滤波电路、谐振及限幅电路、主CPU芯片PL3201、功放电路和整形电路依次连接；耦合滤波电路包括耦合线圈，耦合线圈的次级包括两组抽头，其中一组用于载波信号输入接收，另一组用于载波信号的输出发射；
来自于交通信号机的包含载波信号的电力线L-220 V、N-220V接入载波通信收发电路的输入端L端、N端，220V相电经耦合滤波电路、谐振及限幅电路处理后传送至主CPU芯片PL3201的载波信号输入端SIGIN，经过主CPU芯片PL3201调制后的载波信号从主CPU芯片PL3201的载波信号输出端SIGOUT送入功放电路进行功率放大，放大后的载波信号通过耦合线圈耦合到220V电力线上；
载波通信主机通过串口接收交通信号机下发的数据，并通过电力线载波通信将数据传递给载波通信从机，载波通信从机接收电力线的载波数据后，对载波数据进行解码并控制信号灯。
本发明提供的基于芯片PL3201的电力线载波控制交通信号灯***方案，使交通信号灯控制***可根据路面实际情况进行调节控制，能够根据路面实际情况进行调节控制，弥补现有交通信号灯控制***存在的缺点，不仅操作简便、控制灵活，同时提高了***可靠性，减少了设备维护量，在交通信号灯控制***技术上有所创新。
附图说明
图1、本发明***框图；
图2、载波通信收发电路框图；
图3、电源电路图；
图4、载波通信收发电路图；
图5、主CPU及其***电路图；
图6、串口接收数据程序框图；
图7、载波收发中断服务程序框图。
具体实施方式
为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述本发明：
如图1至图7所示，基于芯片PL3201电力线载波控制的交通信号灯***，包括交通信号机、载波通信主机、载波通信从机和信号灯，交通信号机连接载波通信主机， 载波通信主机通过载波通信从机控制信号灯；载波通信主机和载波通信从机电路结构相同；
载波通信主机主要由电源电路、载波通信收发电路、主CPU及其***电路构成；
电源电路为载波通信收发电路提供DC12V 电源，为主CPU提供5V的VCC电源；RV1为压敏电阻，起到保护整个电子线路的作用；
U1使用的是福星晓程公司提供的变压器，3W，将220V的交流线电压变为12V；
U2为硅桥，将交流电压整流为直流电压，VHH为DC12V，作为载波发送电路的电源，并附加2200μF/25V的电解电容，防止载波发送时电压抖动；
VHH经MC7805稳至5V的VCC电源，作为芯片的工作电源。
载波通信收发电路包括耦合滤波电路、谐振及限幅电路、主CPU芯片PL3201、功放电路和整形电路；
其中，耦合滤波电路由电容C21、耦合线圈T1、瞬时电压抑制器D13、电容C22、电容C23和电阻R14组成；谐振及限幅电路由电感L2、稳压二极管D9、稳压二极管D10组成；
耦合线圈T1采用M1015，耦合线圈比例为10：15，功放电路是福星晓程公司提供的专用电路，瞬时电压抑制器D13型号为P6KE30C；
经过主CPU芯片PL3201调制的载波信号从主CPU芯片PL3201管脚P3.7传送到载波通信收发电路的功放电路输入端（FSK_OUT0），经功放电路放大的载波信号经耦合线圈M1015耦合到电力线。
载波通信主机接收从上位机串口下发的数据，并通过电力线载波通信将数据传递给载波通信从机。
主CPU采用芯片PL3201，其***电路主要由9.6MHZ晶振、480KHZ陶瓷滤波器LT480BU和阻容组件构成；
SIGIN0即为经过处理后的接收信号。FSK_OUT0是P3.7输出的经过调制的载波信号。
PL3201是一种可以借助电力线进行载波通信的单片机。它内部采用了QFSK（四相相移键控）调制方式，可变伪随机码速率（带宽）的多地址通信技术。其载波中心频率为120KHZ，根据伪随机码速率的不同数据传输速率可达到1Kbps和500bps。同时采用了63位Gold/Kasami序列，实现了码分多址，其地址数目最多可达41个。此外，PL3201的载波调制输出信号可由软件灵活配置成正弦波输出或方波输出。
载波通信主机作为主机，接收交通信号机数据，然后传送给位于各个交通灯灯头上安装的载波通信从机（目前按东南西北方向各一个载波通信从机）。载波通信从机解调出数据，进而控制信号灯。
如图6、图7所示，本发明通讯流程如下：
（1）PL3201载波通信主机接收上位机（一般是指交通信号机）串口的下发指令；
（2）载波通信主机将下发指令的具体内容部分，以透明、同步方式，通过载波发送到线路上。发送完毕后，进入接收状态，并开始1秒计时；
（3）四个载波通信从机常态为载波接收状态，检测载波线路的同步帧头（0x09，0xAF）；
（4）检测到同步帧头后，载波通信从机按通讯规约计算应接收数据长度；
（5）按照接收长度接收通讯数据；
（6）到达接收长度后，各载波通信从机开始2秒的计时，并在1秒内，分时向载波通信主机发送回馈信号，发送完毕后，各自重新进入接收状态；
（7）载波通信主机在计时的1秒内没有接收全4个载波通信从机的回馈信号，则重新进入第（2）步；
（8）4个载波通信从机在2s内没有再次接收到载波通信主机的数据，则认为该组数据是有效数据，进一步进行处理，本次通讯过程结束；
（9）若4个载波通信从机在2s内再次接收到了载波通信主机的数据，则放弃上组数据，接收完新数据后，重新进入第（6）步。
采用的通信协议包括：
（A）交通信号机与载波通信主机的主CPU芯片PL3201串口通信协议 通信方式为异步串行通信，波特率9600bps；
通信协议：有效位组长度（1 byte）＋有效字节。
（B）载波通信协议
通信协议：1个地址码＋有效位组长度（1 byte）＋有效字节。
载波通信从机故障的处理：为了防止载波通信从机接收不到载波通信主机发送的数据，建立了一种机制：载波通信主机向四个载波通信从机同时发送数据（四个载波通信从机的地址相同），载波通信从机接收完毕后，分时向载波通信主机发送回馈信号（载波通信主机地址与四个载波通信从机地址不同），同时开始两秒的计时。如果载波通信主机在1.5秒内接收到了四个回馈信号，则载波通信主机不再发送数据，进入接收状态；如果载波通信主机在1.5秒内接收不全4个回馈信号，则重新发送原来数据。对载波通信从机而言，在2秒的计时内没有再接收到载波通信主机的数据，则计时结束后数据生效；如果又接收到了数据，则放弃上组数据，重新开始2秒的计时。
经过一定次数的回馈失败后，载波通信主机会显示是哪个载波通信从机故障，相应的指示灯亮。
载波通信从机程序与载波通信主机程序大同小异，主要差别是：a）载波通信从机的接收程序要加地址判断。因为载波通信从机在回馈给载波通信主机信号时，其它的载波通信从机也会接收到该载波通信从机的回馈信号，故要加地址判断来判别是载波通信主机的信号还是载波通信从机的回馈信号。b）载波通信从机在接收到载波通信主机数据后，要经过不同的延时后向载波通信主机发送回馈信号。
根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。
Claims (1)
1.电力线载波控制的交通信号灯***，其特征在于，***包括交通信号机、载波通信主机、载波通信从机和信号灯，交通信号机连接载波通信主机， 载波通信主机通过载波通信从机控制信号灯；载波通信主机和载波通信从机电路结构相同；载波通信主机主要由电源电路、载波通信收发电路、主CPU及其***电路构成；电源电路为载波通信收发电路提供DC12V 电源，为主CPU提供5V的VCC电源；所述载波通信收发电路包括耦合滤波电路、谐振及限幅电路、主CPU芯片PL3201、功放电路和整形电路；载波通信收发电路的耦合滤波电路、谐振及限幅电路、主CPU芯片PL3201、功放电路和整形电路依次连接；耦合滤波电路包括耦合线圈，耦合线圈的次级包括两组抽头，其中一组用于载波信号输入接收，另一组用于载波信号的输出发射；来自于交通信号机的包含载波信号的电力线L-220 V、N-220V接入载波通信收发电路的输入端L端、N端，220V相电经耦合滤波电路、谐振及限幅电路处理后传送至主CPU芯片PL3201的载波信号输入端SIGIN，经过主CPU芯片PL3201调制后的载波信号从主CPU芯片PL3201的载波信号输出端SIGOUT送入功放电路进行功率放大，放大后的载波信号通过耦合线圈耦合到220V电力线上；载波通信主机通过串口接收交通信号机下发的数据，并通过电力线载波通信将数据传递给载波通信从机，载波通信从机接收电力线的载波数据后，对载波数据进行解码并控制信号灯。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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