基于CAN总线控制的信号灯系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于CAN总线控制的信号灯系统，包括信号灯管理主机、环境传感器、信号灯控制单元、电源系统和信号灯组显示模块，信号灯管理主机通过CAN总线将信号灯控制方案下发到各信号灯控制单元，对信号灯组显示模块进行控制，信号灯控制单元实时采集信号灯组显示模块的状态并通过CAN总线上发到信号灯管理主机，环境传感器采集光照环境参数并通过CAN总线传送到信号灯控制单元，信号灯控制单元对信号灯组显示模块的亮度进行PWM控制。本发明专利技术信号灯在满足当前交通信号灯需求的同时还能提供更完善的扩展需求，满足各种新增的指示需求，能简化信号灯安装和调试的难度，降低施工成本和维护成本，提高整个交通信号灯的可靠性。

Signal lamp system based on CAN bus control

The invention discloses a signal lamp system based on CAN bus control, including signal management host, environmental sensors, signal control unit, power supply system and signal lamp display module, signal lamp management host through CAN bus signal control scheme will be sent to all the light control unit, a signal display group control module, signal control unit real-time signal group display module and through CAN bus to the signal lamp management computer, collecting environmental sensor light environment parameters and transmitted through the CAN bus to the signal control unit, signal lamp control unit of the display module for PWM control of brightness signal group. The present invention lights to meet the current demand of traffic lights can also offer the expanding demand of more perfect, to meet the needs of various new instructions, which can simplify the signal lamp installation and debugging difficulty, reduce construction cost and maintenance cost, improve the reliability of the traffic signal lamp.

【技术实现步骤摘要】
基于CAN总线控制的信号灯系统
本专利技术涉及智能交通技术和控制领域，特别涉及一种基于CAN总线控制的信号灯系统。
技术介绍
在人们的出行中，交通信号灯具有简单明了、指示状态通俗易懂的特点，所以其作为一个重要的道路信号指示设备，在保证道路正常秩序和通行安全中发挥着巨大的作用。随着电子技术的飞速发展，很多高可靠通讯技术、自动化检测和控制技术手段都可以用于提高交通信号灯的可靠性和智能化水平。现有交通信号控制机基本上都是集中控制，信号控制机和信号灯之间都是采用220V电压进行控制，每个灯组和信号控制机之间都需要大量的线缆，所以无论是安装、施工布线都非常复杂，需要大量的线缆，工程量较大，施工难度高、施工对周边设施影响较大，工程费用高，而且维护难度很大，系统可靠性较低。另外，在路口控制方案确定施工完成之后，管道布线就已经完成，基本上无法再进行简单的添加线缆，所以在实际后续运行中就无法进行扩展，比如需要添加一个箭头方向指示功能或者添加倒计时模块等将会非常麻烦，需要重新拉线，大大增加了施工难度和施工成本；当线路出现问题时，由于线路复杂，也很难很快进行定位和解决。由于大部分信号灯都是采用220V电压进行直接控制，所以经常容易出现因为线路问题烧保险丝的情况需要频繁维护，而且由于信号灯的亮度是固定的，不能根据环境对亮度进行调整，无法做到节省电能的功能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种信号灯在满足当前交通信号灯需求的同时还能提供更完善的扩展需求，满足各种新增的指示需求，能简化信号灯安装和调试的难度，降低施工成本和维护成本，提高整个交通信号灯的可靠性的基于CAN总线控制的信号灯系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于CAN总线控制的信号灯系统，包括信号灯管理主机、环境传感器、至少一个信号灯控制单元、电源系统和信号灯组显示模块，所述信号灯管理主机通过CAN总线将信号灯控制方案下发到各个信号灯控制单元，所述信号灯控制单元收到所述信号灯控制方案后对其进行解析，并按照所述信号灯控制方案的要求对所述信号灯组显示模块进行控制，所述信号灯控制单元实时采集所述信号灯组显示模块的状态，并将所述信号灯组显示模块的状态通过所述CAN总线上发到所述信号灯管理主机，完成对所述信号灯组显示模块的状态的监控，所述环境传感器采集光照环境参数并将其通过所述CAN总线传送到所述信号灯控制单元，所述信号灯控制单元根据所述光照环境参数对所述信号灯组显示模块的亮度进行PWM控制，所述电源系统分别与所述信号灯控制单元和信号灯组显示模块连接、用于供电。在本专利技术所述的基于CAN总线控制的信号灯系统中，所述电源系统包括交流供电电源、蓄电池、电源转换模块和电源防护电路，所述交流供电电源通过所述电源防护电路与所述电源转换模块连接，所述蓄电池与所述电源转换模块连接；所述信号灯控制单元包括主控MCU、监控MCU、看门狗、RTC实时时钟、CAN总线通讯接口、RS485接口、第一接口防护电路和第二接口防护电路，所述监控MCU通过SPI总线与所述主控MCU连接、用于通过心跳监控所述主控MCU的状态并备份所述主控MCU的运行关键参数，所述看门狗与所述监控MCU连接、用于实现对所述监控MCU的异常检测和复位，所述RTC实时时钟与所述主控MCU连接、用于为系统提供精确时间信息，所述CAN总线通讯接口的一端与所述主控MCU连接，所述CAN总线通讯接口的另一端与所述第一接口防护电路的一端连接，所述第一接口防护电路的另一端通过CAN总线分别连接所述信号灯管理主机和环境传感器，所述RS485接口的一端与所述主控MCU连接，所述RS485接口的另一端与所述第二接口防护电路连接，所述信号灯组显示模块根据所述信号灯控制方案显示不同图案和箭头形状，所述电源转换模块还分别与所述主控MCU和信号灯组显示模块连接。在本专利技术所述的基于CAN总线控制的信号灯系统中，所述信号灯控制单元还包括亮度调节电路、信号灯控制电路和信号灯状态采集电路，所述亮度调节电路分别与所述主控MCU和信号灯组显示模块连接、用于实现对所述信号灯组显示模块显示亮度的控制，所述信号灯控制电路分别与所述主控MCU和信号灯组显示模块连接、用于根据所述主控MCU的信号灯控制方案实现对所述信号灯组显示模块的图案和颜色的显示控制，所述信号灯状态采集电路分别与所述主控MCU和信号灯组显示模块连接、用于采集所述信号灯组显示模块的显示状态。在本专利技术所述的基于CAN总线控制的信号灯系统中，所述主控MCU的控制流程包括：A)主控MCU启动后进行系统的初始化操作，开始通过所述SPI总线与所述监控MCU通讯；B)所述主控MCU通过所述SPI总线向所述监控MCU发送启动状态请求，并判断所述主控MCU收到的信息是否是异常恢复，如是，所述主控MCU向所述监控MCU请求运行关键参数，并根据所述运行关键参数还原成信号灯控制方案，执行步骤E)；否则，执行步骤C)；C)进入红灯状态，所述主控MCU向所述信号灯管理主机请求所述信号灯控制方案，执行步骤D)；D)判断所述主控MCU是否收到所述信号灯控制方案，如是，执行步骤E)；否则，所述主控MCU向所述监控MCU定时发送心跳数据，返回步骤C)；E)所述主控MCU根据所述信号灯控制方案对所述信号灯显示模块进行控制，执行步骤F)；F)所述主控MCU向所述监控MCU定时发送心跳数据及备份关键参数；G)所述主控MCU通过所述CAN总线实现与所述信号灯管理主机进行交互。在本专利技术所述的基于CAN总线控制的信号灯系统中，所述步骤G)进一步包括：G1)主控MCU定时通过CAN总线向所述信号灯管理主机发送信号灯电源状态和信号灯组显示模块的状态，并判断所述CAN总线是否收到从所述信号灯管理主机发送过来的数据，如是，对所述CAN总线收到的数据进行解析，执行步骤G2)；否则，执行步骤G6)；G2)判断所述CAN总线收到的数据是否是新的控制方案下载命令，如是，将所述信号灯控制方案更新为新的控制方案，执行步骤G6)；否则，执行步骤G3)；G3)判断所述CAN总线收到的数据是否是请求信号灯状态命令，如是，将相应信号灯状态发送到所述信号灯管理主机，执行步骤G6)；否则，执行步骤G4)；G4)判断所述CAN总线收到的数据是否是程序固件升级命令，如是，接收新的程序固件文件并存储，执行升级操作，执行步骤G6)；否则，执行步骤G5)；G5)判断所述CAN总线收到的数据是否是其他扩展命令，如是，执行对应的功能实现，执行步骤G6)；否则，执行步骤G6)；G6)返回。在本专利技术所述的基于CAN总线控制的信号灯系统中，所述监控MCU的监控流程包括：A＇)监控MCU启动后执行系统初始化操作；B＇)所述监控MCU定时监控所述主控MCU的心跳数据，并接收运行关键参数存入缓存；C＇)定时喂所述看门狗；D＇)判断所述监控MCU与所述主控MCU的通讯是否超时，如是，对所述主控MCU进行硬件复位，执行步骤E＇)；否则，返回步骤B＇)；E＇)等待所述主控MCU启动；F＇)所述主控MCU启动后，根据所述监控MCU的请求指令，发送对应的监控状态和关键参数，返回步骤B＇)。实施本专利技术的基于CAN总线控制的信号灯系统，具有以下有益效果：由于设有信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于CAN总线控制的信号灯系统，其特征在于，包括信号灯管理主机、环境传感器、至少一个信号灯控制单元、电源系统和信号灯组显示模块，所述信号灯管理主机通过CAN总线将信号灯控制方案下发到各个信号灯控制单元，所述信号灯控制单元收到所述信号灯控制方案后对其进行解析，并按照所述信号灯控制方案的要求对所述信号灯组显示模块进行控制，所述信号灯控制单元实时采集所述信号灯组显示模块的状态，并将所述信号灯组显示模块的状态通过所述CAN总线上发到所述信号灯管理主机，完成对所述信号灯组显示模块的状态的监控，所述环境传感器采集光照环境参数并将其通过所述CAN总线传送到所述信号灯控制单元，所述信号灯控制单元根据所述光照环境参数对所述信号灯组显示模块的亮度进行PWM控制，所述电源系统分别与所述信号灯控制单元和信号灯组显示模块连接、用于供电。

【技术特征摘要】
1.一种基于CAN总线控制的信号灯系统，其特征在于，包括信号灯管理主机、环境传感器、至少一个信号灯控制单元、电源系统和信号灯组显示模块，所述信号灯管理主机通过CAN总线将信号灯控制方案下发到各个信号灯控制单元，所述信号灯控制单元收到所述信号灯控制方案后对其进行解析，并按照所述信号灯控制方案的要求对所述信号灯组显示模块进行控制，所述信号灯控制单元实时采集所述信号灯组显示模块的状态，并将所述信号灯组显示模块的状态通过所述CAN总线上发到所述信号灯管理主机，完成对所述信号灯组显示模块的状态的监控，所述环境传感器采集光照环境参数并将其通过所述CAN总线传送到所述信号灯控制单元，所述信号灯控制单元根据所述光照环境参数对所述信号灯组显示模块的亮度进行PWM控制，所述电源系统分别与所述信号灯控制单元和信号灯组显示模块连接、用于供电。2.根据权利要求1所述的基于CAN总线控制的信号灯系统，其特征在于，所述电源系统包括交流供电电源、蓄电池、电源转换模块和电源防护电路，所述交流供电电源通过所述电源防护电路与所述电源转换模块连接，所述蓄电池与所述电源转换模块连接；所述信号灯控制单元包括主控MCU、监控MCU、看门狗、RTC实时时钟、CAN总线通讯接口、RS485接口、第一接口防护电路和第二接口防护电路，所述监控MCU通过SPI总线与所述主控MCU连接、用于通过心跳监控所述主控MCU的状态并备份所述主控MCU的运行关键参数，所述看门狗与所述监控MCU连接、用于实现对所述监控MCU的异常检测和复位，所述RTC实时时钟与所述主控MCU连接、用于为系统提供精确时间信息，所述CAN总线通讯接口的一端与所述主控MCU连接，所述CAN总线通讯接口的另一端与所述第一接口防护电路的一端连接，所述第一接口防护电路的另一端通过CAN总线分别连接所述信号灯管理主机和环境传感器，所述RS485接口的一端与所述主控MCU连接，所述RS485接口的另一端与所述第二接口防护电路连接，所述信号灯组显示模块根据所述信号灯控制方案显示不同图案和箭头形状，所述电源转换模块还分别与所述主控MCU和信号灯组显示模块连接。3.根据权利要求2所述的基于CAN总线控制的信号灯系统，其特征在于，所述信号灯控制单元还包括亮度调节电路、信号灯控制电路和信号灯状态采集电路，所述亮度调节电路分别与所述主控MCU和信号灯组显示模块连接、用于实现对所述信号灯组显示模块显示亮度的控制，所述信号灯控制电路分别与所述主控MCU和信号灯组显示模块连接、用于根据所述主控MCU的信号灯控制方案实现对所述信号灯组显示模块的图案和颜色的显示控制，所述信号灯状态采集电路分别与所述主控MCU和信号灯组显示模块连接、用于采集所述信号灯组显示模块的显示状态。...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹泉，何小晨，李豪，万海明，付林峰，刘绍兵，
申请(专利权)人：深圳市哈工大交通电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44