[發明專利]一種基于SPI總線控制的信號機

有效

• 申請號: 201410537055.6
• 申請日: 2014-10-13
• 公開（公告）號: CN104299429A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 楊志華;梁子君;孫光明;宣林川;張博
• 申請（專利權）人: 安徽科力信息產業有限責任公司
• 主分類號: G08G1/07
• 分類號: G08G1/07
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 金凱

技術領域

本發明涉及道路交通信號控制技術領域，具體涉及一種基于SPI總線控制的信號機。

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背景技術

信號機用于道路交通信號燈的運行控制，保障道路交通的順利通行，是城市交通系統的重要組成部分。當前的信號機主要有兩大類：一類為由單片機直接控制信號燈的低成本單點式信號機，該類型信號機可控制的信號燈路數受IO個數限制，也無相應的故障檢測管理，無法實現系統故障時的黃閃控制；該類信號機主要應用在部分縣域鄉鎮等信號控制要求不高的區域，是低成本信號機的發展基礎。另一類信號機為基于RS485等通信控制的分布式信號機，該類信號機可通過模塊的擴展級聯實現對更多信號燈的可靠控制，且可實現對信號燈狀態的實時監測，實現在系統故障時模塊的獨立黃閃控制，是大中型城市復雜控制路口信號控制的智能發展方向，但其控制技術越來越復雜，成本越來越高，無法較好的在中小城市市場中大力推廣。

因此，隨著智能交通的發展，以及人們對信號機可靠性要求的提高，單點式信號機越來越滿足不了城鎮等交通路口的發展需求，而分布式信號機越來越智能化的發展也無法適應城鎮等低成本信號機的市場應用要求，具備低成本、可適度擴展特點的信號機成為當前交通信號控制的一大發展需求。

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發明內容

本發明的目的在于提供一種基于SPI總線控制的信號機，該信號機具有低成本、可適度擴展等特點，能夠滿足當前交通信號控制的一大發展需求。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種基于SPI總線控制的信號機，包括主控模塊和驅動模塊，所述的主控模塊通過SPI總線與驅動模塊相連。

所述的主控模塊，用于實現信號燈的黃閃控制、對按鍵觸發信號的實時監測以及控制驅動模塊的運行。

所述的驅動模塊，用于實現紅綠信號燈的開關控制以及信號燈狀態的實時監測。

進一步的，所述的SPI總線包括2個獨立的第一SPI總線和第二SPI總線，可更好的實現每組功能控制的穩定可靠性；更易于實現主控模塊對黃燈級聯個數及驅動模塊的紅綠燈控制個數的擴展。

進一步的，所述的主控模塊包括主控CPU、第一SPI芯片、第二SPI芯片、按鍵接口電路和黃燈控制電路。主控CPU通過第一SPI總線分別與第一SPI芯片、第二SPI芯片交互連接。第一SPI芯片的輸入端與按鍵接口電路的輸出端相連；按鍵接口電路的輸入端接按鍵輸入。第二SPI芯片的輸出端與黃燈控制電路的輸入端相連；黃燈控制電路的輸出端接黃色信號燈。

所述的驅動模塊包括第三SPI芯片、第四SPI芯片、紅綠燈控制電路和紅綠燈狀態監測電路。第三SPI芯片和第四SPI芯片通過第二SPI總線與主控CPU交互連接。第三SPI芯片的輸出端與紅綠燈控制電路的輸入端相連；紅綠燈控制電路的輸出端接紅綠信號燈。第四SPI芯片的輸入端與紅綠燈狀態監測電路的輸出端相連；紅綠燈狀態監測電路的輸入端接紅綠信號燈。

進一步的，所述的主控模塊還包括以太網接口和RS485總線接口。

更進一步的，所述的第一SPI芯片、第二SPI芯片、第三SPI芯片和第四SPI芯片均采用16位MCP23S17芯片。

本發明的有益效果：

（1）本發明通過采用SPI總線控制芯片，實現了信號機的低成本開發及應用。利用SPI總線級聯特點，能夠實現主控模塊對適量驅動模塊的級聯管理，滿足中小城市等一般路口的信號燈路數需求。

（2）本發明通過SPI總線實現了對紅綠信號燈狀態的監控，能夠實時判斷信號燈的故障信息。本發明通過主控模塊對SPI總線的控制，能夠實現信號燈的獨立黃閃。本發明通過SPI總線對管制按鍵、人行按鍵的輸入進行實時檢測，能夠實現對多路外部輸入的有效管理。

（3）本發明主控模塊與驅動模塊之間采用直接線束連接的方式實現，而非分布式信號機多采用的背板連接方式，主控模塊與每個驅動模塊通過3根控制信號線和2個獨立的使能信號線進行連接，可減少采用背板連接時電路板和燈組接插件的成本，降低信號機成本。

綜上所述，本發明所述的信號機具有較高的性價比，克服了單點式信號機的燈組控制個數較少和無法較好的實現故障檢測、無法獨立黃閃控制的缺點，以及分布式信號機成本較高難以推廣應用的不足。該信號機可較好的實現燈組個數的增加、信號燈狀態的實時檢測、黃閃控制的獨立控制，且成本較低、安全可靠，可很好的適用快速發展的中小城市信號機的應用需求。

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附圖說明

圖1是本發明的原理框圖；