电力线载波控制的交通信号灯系统技术方案

本发明专利技术涉及电力线载波控制的交通信号灯系统，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，本发明专利技术使交通信号灯控制系统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系统存在的缺点，不仅操作简便、控制灵活，同时提高了系统可靠性，减少了设备维护量，在交通信号灯控制系统技术上有所创新。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及载波通信
，特别涉及一种电力线载波控制的交通信号灯系统。
技术介绍
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。解决好十字路口交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。但现有的十字路口交通信号灯控制系统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系统存在的种种缺点，需要在交通信号灯控制系统的技术上有所创新，在控制方式上采用新的思路。
技术实现思路
本专利技术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系统存在的问题，提供一种基于电力线载波交通信号灯控制系统技术方案。使交通信号灯控制系统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，同时要求提高系统可靠性，减少设备维护量。本专利技术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系统，其特征在于系统包括交通信号机、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及其外围电路构成； 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。本专利技术提供的基于芯片PL3201的电力线载波控制交通信号灯系统方案，使交通信号灯控制系统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系统存在的缺点，不仅操作简便、控制灵活，同时提高了系统可靠性，减少了设备维护量，在交通信号灯控制系统技术上有所创新。附图说明图1、本专利技术系统框图； 图2、载波通信收发电路框图； 图3、电源电路图4、载波通信收发电路图； 图5、主CPU及其外围电路图； 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。具体实施例方式为了更清楚的理解本专利技术，结合附图和实施例详细描述本专利技术如图1至图7所示，基于芯片PL3201电力线载波控制的交通信号灯系统，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及其外围电路构成； 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；RVl为压敏电阻，起到保护整个电子线路的作用；Ul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2200 μ F/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Tl、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DlO组成；耦合线圈Tl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_0UT0)，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，其外围电路主要由9. 6MHZ晶振、480KHZ陶瓷滤波器 LT480BU和阻容组件构成；SIGINO即为经过处理后的接收信号。FSK_0UT0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IKbps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，本专利技术通讯流程如下 (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，OxAF)；(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本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．电力线载波控制的交通信号灯系统，其特征在于，系统包括交通信号机、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及其外围电路构成；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。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高彤，杨浩，
申请(专利权)人：天津市顺通电子有限公司，
类型：发明
国别省市：12