一种基于CAN总线的信号机控制系统技术方案

一种基于CAN总线的信号机控制系统，包括信号灯驱动板、用于采集24路车辆检测器和串口数据的信号的车辆信息采集板、电源板、主控制板、TFT-LCD触控屏和背板，信号灯驱动板、车辆信息采集板、主控制板及电源板之间能够通过CAN总线进行通信；背板为主控制板、信号灯驱动板、车辆信息采集板提供CAN通信的数据通道。本系统采用总线型的拓扑结构来进行硬件平台的设计，最大的特点是信号灯驱动板、车辆信息采集板、主控制板及电源板之间通过CAN总线进行通信，速率高，可实现可靠传输，根据实际需要，亦可实现点对点及点对多点的通信；同时本发明专利技术可扩展性较高，可根据路口通道数的增加而增加信号灯驱动板及车辆信息采集板等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能交通
，具体涉及一种基于CAN总线的信号机控制系统。
技术介绍
目前，国内城市中的大部分信号机采用的是8/16位单片机作为其核心处理器，由于处理器处理能力较低，因此其只能运行非常单一的控制方案，且仅能通过串口作为其通讯方式，难以通过联网实现交通的线性控制或者区域控制；因为其处理器资源有限，也不能扩展复杂外围模块，如车辆检测器、液晶显示设备等，扩展性较差。此外，随着城市规模不断的扩大，新开发区的道路普遍采用双向六车道甚至更多，由于这类信号机的处理器处理能力的有限性，已经越来越不能满足日新月异的城市交通的发展需求。由此可见，缓解当前交通拥堵的一个有效途径便是研发出高性能、高性价比的信号机控制系统，这也是我国信号机技术发展的内在趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于CAN总线的信号机控制系统，该信号机控制系统中信号灯驱动板、车辆信息采集板、主控制板及电源板之间通过CAN总线进行通信，速率高，可实现可靠传输，根据实际需要，亦可实现点对点及点对多点的通信；同时本专利技术可扩展性较高，可根据路口通道数的增加而增加信号灯驱动板及车辆信息采集板等，具有高性价比的优点。为了实现上述目的，采用了以下技术方案:—种基于CAN总线的信号机控制系统，包括信号灯驱动板、用于采集24路车辆检测器和串口数据的信号的车辆信息采集板、电源板、主控制板、TFT-LCD触控屏和背板，信号灯驱动板、车辆信息采集板、主控制板及电源板之间能够通过CAN总线进行通信;背板为主控制板、信号灯驱动板、车辆信息采集板提供CAN通信的数据通道。所述信号灯驱动板包括信号灯驱动模块、信号灯状态反馈模块、黄闪控制模块、CAN收发器通信模块、复位电路和M⑶，M⑶通过黄闪控制模块与信号灯驱动模块，信号灯驱动模块经过信号灯状态反馈模块与MCU相连;MCU通过CAN收发器通信模块与背板相连，MCU与背板之间还设置有复位电路。所述主控制板包括预留的RJ45接口或者3G无线通信模块的芯片S5PV210，芯片S5PV210实现与主控中心的通信，。所述车辆信息采集板包括信号采集电路、信号整形电路、MAX232串口通信电路、CAN收发器通信模块、复位电路、温度采集电路和MCU;其中，背板与复位电路、CAN收发器通信模块相连，复位电路、CAN收发器通信模块还与MCU相连;信号采集电路经信号整形电路与MCU相连，温度采集电路与MCU相连;MAX232串口通信电路一端与DB9接口相连，另一端与M⑶相连，完成串口数据的采集。所述电源板包括整流稳压模块、USB接口电路和GPS接口电路，整流稳压模块连接有过/欠压保护电路，过/欠压保护电路连接有电压转换电路，电压转换电路与背板相连，USB接口与USB模块相连，USB模块与背板相连;GPS接口与GPS模块相连，GPS模块与背板相连。所述整流稳压模块包括滤波电路以及与滤波电路相连的稳压电路。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果:本专利技术通过设置信号灯驱动板、车辆信息采集板、电源板、主控制板、TFT-LCD触控屏和背板。每块信号灯驱动板的主要功能是实现12路信号灯(分为ABCD四组灯)亮/灭的控制及其工作状态的LED显示，并对信号灯的工作状态信息进行采集等功能;车辆信息采集板的主要功能是实现24路车辆检测器和串口数据的信号采集，并对车辆检测器工作状态进行LED显示等功能；电源板的主要功能是对市电进行整流稳压，输出稳定的5V和3.3V电压;主控制板的主要功能是实现与控制中心的通信，并向信号灯驱动板下发控制方案等功能，起到协调整个信号机系统工作的作用；用户可通过TFT-LCD触控屏进行控制方案的设置，如路口基本信息、时段方案、配时方案、节假日方案等信息的设置;背板的主要功能是为各个功能板提供通信的通道。本系统采用总线型的拓扑结构来进行硬件平台的设计，最大的特点是信号灯驱动板、车辆信息采集板、主控制板及电源板之间通过CAN总线进行通信，速率高，可实现可靠传输，根据实际需要，亦可实现点对点及点对多点的通信；同时本专利技术可扩展性较高，可根据路口通道数的增加而增加信号灯驱动板及车辆信息采集板等，具有高性价比的优点。【附图说明】图1为信号机系统框图。图2为CAN通信电路。图3为主控制板系统框图。图4为灯驱板系统框图。图5为采集板系统框图。图6为电源板系统框图。图7为背板系统框图。图中，I为信号灯驱动板，2为车辆信息采集板，3为电源板，4为主控制板，5为TFT-LCD触控屏。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作详细说明。参见图1，本专利技术包括信号灯驱动板1、车辆信息采集板2、电源板3、主控制板4、TFT-LCD触控屏5和背板，信号灯驱动板1、车辆信息采集板2、主控制板4及电源板之间能够通过CAN总线进行通信;背板为主控制板4、信号灯驱动板1、车辆信息采集板2提供CAN通信的数据通道。参见图2，CAN通信电路主要是由CAN收发器MCP2551及其外围电路构成的，包括电阻Rl和R2A1电阻串联于CAN收发器MCP2551的引脚6和引脚7，R2串联于MCP2551的引脚2和引脚8，并接到地线。本专利技术选择使MCP2551工作在斜率控制模式上。通过改变MCP2551的Rs引脚与地之间的电阻的大小，可以改变MCP2551的转换率(即斜率)。斜率的大小主要受Rs引脚的电流的影响，而电流的大小又受到Rs与地之间的电阻R2的影响，因此，MCP2551的斜率主要受电阻R2的影响。MCP2551是CAN驱动器与物理总线之间的接口，具有容错功能的高速CAN器件，它的工作速率高达IMb/s。大多数情况下，CAN总线上的各个节点都需要设置一个CAN收发器，以此来将CAN控制器所生成的数字信号转换成差分信号，以利于总线传输。同时，CAN收发器MCP2551具有滤波功能，可以将CAN控制器或者CAN总线上的脉冲信号进行有效的过滤。M C P 2 5 51的输出允许连接112个节点，输出驱动能力较强。因此，本系统选择MCP2551作为CAN总线的收发器。当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于CAN总线的信号机控制系统，其特征在于，包括信号灯驱动板(1)、用于采集24路车辆检测器和串口数据的信号的车辆信息采集板(2)、电源板(3)、主控制板(4)、TFT‑LCD触控屏(5)和背板，信号灯驱动板(1)、车辆信息采集板(2)、主控制板(4)及电源板(3)之间能够通过CAN总线进行通信；背板为主控制板(4)、信号灯驱动板(1)、车辆信息采集板(2)提供CAN通信的数据通道。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张卫钢，邱瑞，薛俊超，宋怡帆，董成成，王长久，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61