太陽能道路警示燈及電波對時信號解碼方法與流程

本發明太陽能道路警示燈及電波對時信號解碼方法，屬于道路警示燈的技術領域。

背景技術：

為保障道路交通的安全、暢通，各地交通部門、道路施工部門或其它占用道路需要對來往車輛進行警示的單位，均采用在事故多發地段、或施工路段設置警告標志或危險警示燈的方式來指導車輛有序行駛；

然而，目前的太陽能道路警示燈均為單獨發光的個體，各個警示燈之間沒有任何聯系，造成發光效果散亂、無序，不僅不夠醒目、警示效果差，使得車輛和行人無法明確的辨識道路、存在安全隱患；此外，從道路景觀的角度考慮，也存在著無法有效標示道路輪廓的問題，散亂發光的道路警示燈也存在著無法有效標示道路輪廓，亦無法形成整體的警示效果，造成了對道路景觀的破壞，美觀度差。

因此，設計一種能夠同步閃爍、順序閃爍的道路警示燈就顯得尤為重要。

技術實現要素：

本發明克服現有技術存在的不足，所要解決的技術問題為提供一種能夠同步閃爍、順序閃爍，且同步效果較好的道路警示燈，以及解碼效果較好的電波對時信號解碼方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：太陽能道路警示燈，包括按照車輛行進方向排列設置的多個結構相同的發光組件，所述發光組件的結構包括：太陽能電池板、與太陽能電池板連接的電池管理電路、時鐘控制電路、對時電路、主控電路、LED驅動電路和LED燈組；所述太陽能電池板的輸出端與電池管理電路的輸入端相連，所述電池管理電路的電源輸出端與時鐘控制電路的電源輸入端相連，所述時鐘控制電路的時鐘輸出端與主控電路的時鐘輸入端相連，所述時鐘控制電路的電源輸出端與LED驅動電路的電源輸入端、主控電路的電源輸入端、對時電路的電源輸入端相連；所述主控電路的時鐘配置信號輸出端與時鐘控制電路的時鐘配置信號輸入端相連，所述主控電路的驅動信號輸出端與LED驅動電路的驅動信號輸入端相連，所述主控電路的時間信號輸入端與對時電路的信號輸出端相連，所述對時電路的通過接收天線接收遠端對時電波信號。

優選地，所述主控電路的驅動信號輸出端輸出的驅動信號包括：常亮發光驅動信號、順序發光驅動信號和同步閃爍發光驅動信號。

優選地，所述時鐘控制電路的電路結構為包括：時鐘芯片U1、P溝道場效應管Q1、或門芯片U2；所述時鐘芯片U1的電源輸入端、P溝道場效應管Q1的源極分別與電池管理電路的電源輸出端相連，所述時鐘芯片U1的第一輸出端、第二輸出端分別與或門芯片U2的第一輸入端、第二輸入端相連，所述或門芯片U2的輸出端與P溝道場效應管Q1的柵極相連，所述P溝道場效應管Q1的漏極分別與LED驅動電路的電源輸入端、主控電路的電源輸入端、對時電路的電源輸入端相連，所述時鐘芯片U1的時鐘配置信號輸入端與主控電路的時鐘配置信號輸出端相連，所述時鐘芯片U1的時鐘輸出端為時鐘控制電路的時鐘輸出端。

優選地，所述對時電路為電波對時電路；所述電波對時電路接收的電波編碼格式為JJY40，或為JJY60，或為BPC。

一種用于太陽能道路警示燈的電波對時信號解碼方法，包括以下步驟：

S1：對時電路接收電波發射臺發來的電波信號，并將該電波信號上傳至主控電路；

S2：主控電路依次對接收到的電波信號中的各個碼位進行起始碼位的判斷，當碼位為起始碼位時，則對起始碼位后續的19個碼位分別進行脈沖寬度的測量；

S3：對步驟S2中測量的19個碼位對應的脈沖寬度進行解碼，并對解碼的字節進行存儲；當步驟S2中測量的某一碼位的脈沖寬度不符合解碼規則，則將該碼位的解碼字節賦值0XFF后進行存儲；

S4：根據步驟S3中解碼出的19個字節，計算出時間數值；

S5：判斷步驟S2中19個碼位的最后一位是否為校驗位，如是，則輸出步驟S4中計算出的時間數值；如否，則重復步驟S1；

S6：對步驟S5輸出的時間數值進行合理性判斷，如合理，則得出當前時間數值；如不合理，則重復步驟S1。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果。

1、本發明在使用時，每個發光組件均可通過自身的對時電路定時接收來自電波發射臺的時間信號，并將該時間信號通過主控電路進行解碼和校驗，通過該時間信號，設置在同一路段中的多個發光組件可協同工作，時間同步效果好，確保了發光組件道路指引的正確性；同時，主控電路的驅動信號輸出端與LED驅動電路的驅動信號輸入端相連，主控電路通過對LED驅動電路的內部配置，可實現多個發光組件的常亮、同步閃爍和順序閃爍設置，發光方式靈活，實用性強。

2、本發明中，當主控電路的驅動信號配置為順序發光時，多個發光組件以道路限制速度沿車輛行進方向流動，可為駕駛者提供限速參考，這種為駕駛者提供限速參考的順序發光方式，極大低擴展了道路警示燈的應用范圍，使用效果好。

3、本發明一種太陽能道路警示燈的電波對時信號解碼方法，在對時間信號解碼過程中，先對脈沖寬度不足的碼位進行解碼字節的賦值，然后在對解碼出來的時間數值進行合理性判斷，只要一段碼流中存在過0XFF的字節，時間就一定會超過合理范圍，從而能夠準確判斷是否解碼成功，增加了抗干擾的處理方式，解碼效果好。

附圖說明

下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。

圖1為本發明的電路結構示意圖；

圖2為本發明中時鐘控制電路；

圖3為發光組件的工作狀態示意圖；

圖4為本發明中對時信號解碼方法的流程示意圖；

圖中：1為太陽能電池板，2為電池管理電路，3為時鐘控制電路，4為對時電路，5為主控電路，6為LED驅動電路，7為LED燈組，8為天線。

具體實施方式

如圖1至圖3所示，太陽能道路警示燈，包括按照車輛行進方向排列設置的多個結構相同的發光組件，其特征在于：所述發光組件的結構包括：太陽能電池板1、與太陽能電池板1連接的電池管理電路2、時鐘控制電路3、對時電路4、主控電路5、LED驅動電路6和LED燈組7；所述太陽能電池板1的輸出端與電池管理電路2的輸入端相連，所述電池管理電路2的電源輸出端與時鐘控制電路3的電源輸入端相連，所述時鐘控制電路3的時鐘輸出端與主控電路5的時鐘輸入端相連，所述時鐘控制電路3的電源輸出端與LED驅動電路6的電源輸入端、主控電路5的電源輸入端、對時電路4的電源輸入端相連；所述主控電路5的時鐘配置信號輸出端與時鐘控制電路3的時鐘配置信號輸入端相連，所述主控電路5的驅動信號輸出端與LED驅動電路6的驅動信號輸入端相連，所述主控電路5的時間信號輸入端與對時電路4的信號輸出端相連，所述對時電路4的信號輸入端通過接收天線8接收遠端對時電波信號；具體地，主控電路5的驅動信號輸出端輸出的驅動信號包括：常亮發光驅動信號、順序發光驅動信號和同步閃爍發光驅動信號；所述對時電路4為電波對時電路，或為紅外對時電路，所述電波對時電路接收的電波編碼格式為JJY40，或為JJY60，或為BPC。

本發明在使用時，每個發光組件均可通過自身的對時電路4定時接收來自電波發射臺9的時間信號，并將該時間信號通過主控電路5進行解碼和校驗，通過該時間信號，設置在同一路段中的多個發光組件可協同工作，時間同步效果好，確保了發光組件道路指引的正確性；同時，主控電路5的驅動信號輸出端與LED驅動電路6的驅動信號輸入端相連，可實現多個發光組件的常亮、同步閃爍和順序閃爍設置，發光方式靈活，實用性強；且當主控電路5的驅動信號輸出端輸出的驅動信號為順序發光驅動模式時，多個發光組件以道路限制速度沿車輛行進方向流動，可為駕駛者提供限速參考，使用效果好；這種為駕駛者提供限速參考的順序發光方式，極大地擴展了道路警示燈的應用范圍；此外，本發明還可通過有線通信，以及紅外通信、RFID等無線通信方式實現通信。

本發明中，發光組件的各組成部件的功能及作用為：

（1）電源管理電路3包括充電保護電路和鋰電池，所述的鋰電池的電壓為3.7V、且最高充電電壓為4.2V、最低放電電壓為2.4V，鋰電池充電過程中，當鋰電池電壓升至4.2V時，充電保護電路切斷太陽能電池板2向鋰電池充電的通道、并進入過充保護狀態，當鋰電池的電壓降至4V后恢復充電；在鋰電池放電過程中，當鋰電池的電壓將至2.4V時，充電保護電路切斷為負載供電的通道、并進入過放保護狀態，直到電池電壓升至3V后恢復供電；所述的充電保護電路可防止電池過充過放，以延長電池壽命。

（2）對時電路4：可通過接收JJY40、JJY60、BPC電波信號來對發光組件的時鐘進行對時。

（3）LED驅動電路6和LED燈組7：LED燈組7為發光組件的發光部分，當發光組件安裝于道路中心線時，可實現中心線兩側燈組的獨立控制，以實現按車道行進方向順序發光。

（4）主控電路5：主要包括4個部分的功能，

一為：控制電波對時電路4的工作狀態，同時對電波對時電路上傳的信號進行解碼和校驗；

二為：主控電路5的驅動信號輸出端與LED驅動電路6的驅動信號輸入端相連，可根據電源電壓值來調整發光組件的點亮模式，以使發光組件在不同電池電壓下保持相同的亮度；同時主控電路5的驅動信號輸出端，可輸出多種發光模式，可使本發明按照按一定規律進行LED點亮、熄滅控制，以達到同步閃爍、順序閃爍的效果；

三為：主控電路5的時鐘配置信號輸出端與時鐘控制電路3的時鐘配置信號輸入端相連，可對時鐘進行內部配置、時間調整、精度校準。

本實施例中，所述時鐘控制電路3的電路結構為包括：時鐘芯片U1、P溝道場效應管Q1、或門芯片U2；所述時鐘芯片U1的電源輸入端、P溝道場效應管Q1的源極分別與電池管理電路2的電源輸出端相連，所述時鐘芯片U1的第一輸出端、第二輸出端分別與或門芯片U2的第一輸入端、第二輸入端相連，所述或門芯片U2的輸出端與P溝道場效應管Q1的柵極相連，所述P溝道場效應管Q1的漏極分別與LED驅動電路6的電源輸入端、主控電路5的電源輸入端、對時電路4的電源輸入端相連，所述時鐘芯片U1的時鐘配置信號輸入端與主控電路5的時鐘配置信號輸出端相連，所述時鐘芯片U1的時鐘輸出端為時鐘控制電路3的時鐘輸出端；

具體地，所述的時鐘芯片U1，具有高精度、低功耗的特點，每天的誤差≤0.2s，工作電流進位0.47uA，時鐘芯片U1可通過主控電路5的時鐘配置信號輸出端進行內部配置，時鐘芯片U1定時向主控電路5上傳當前時間，所述的時鐘芯片U1還通過第一輸出端、第二輸出端經或門芯片U2共同控制P溝道場效應管Q1，來啟閉對時電路4、主控電路5、LED驅動電路6的電源以降低功耗。

時鐘芯片U1對P溝道場效應管Q1的控制分3種情況，見下表。

時鐘芯片U1第一輸出端、第二輸出端的端口輸出表

上表中，初始狀態為時鐘芯片U1未被主控電路5配置或因掉電配置數據丟失時的狀態，實際中，當時鐘芯片U1未接通電源或電池進入過放保護時，時鐘芯片U1會因掉電由配置狀態恢復到初始狀態；配置狀態即時鐘芯片U1被主控電路5配置過的狀態，配置內容包括時間調整、精度校正、鬧鐘、第一輸出端和第二輸出端的端口輸出等。

本實施例中，如圖3所示，發光組件的工作狀態分包括：初始狀態、準工作狀態和工作狀態；

初始狀態：當出現連續陰雨天時，電源管理電路3的鋰電池的電量可能因連續消耗而進入過放保護狀態，這時發光組件處于斷電狀態，時鐘芯片U1丟失配置數據恢復其初始狀態；當天氣好轉，太陽能電池板向鋰電池充電至一定水平后，發光組件恢復供電，因時鐘芯片U1已恢復初始狀態，P溝道場效應管Q1導通為主控電路5等部件供電，主控電路5通過檢測判定時鐘芯片U1已配置數據丟失，對時鐘芯片U1進行配置，配置結束后，發光組件立即進入準工作狀態。

準工作狀態：準工作狀態為鬧鐘未到點、發光組件不發光的狀態，一般發生在白天，該狀態下，發光組件內僅有時鐘芯片U1以極低的功耗在運行，時鐘芯片U1控制P溝道場效應管Q1管截止，其他電路斷電。

工作狀態：鬧鐘到點后，時鐘芯片U1控制P溝道場效應管Q1為其他電路供電，發光組件進行工作狀態。主控電路5通電后立即通過對時電路4對時鐘芯片U1進行對時，以消除時鐘芯片U1在準工作狀態下的積累時間誤差,當進入工作狀態一段時間后后（如10分鐘，無論是否對時完畢），發光組件開始按預設發光，發光組件退出工作狀態再次進入準工作狀態的時間由主控電路5判斷并控制時鐘芯片U1執行，在退出工作狀態前，主控電路5會對時鐘芯片U1配置第二天的鬧鐘時間，考慮到一年四季的晝夜時長不同，發光組件工作狀態的起始、結束時間可按月預先設置，也可通過安裝地區的經緯度自動計算該地區的日升日落時間后經調整得出；若安裝位置，陽光遮擋嚴重，可通過減少工作狀態的時長來降低功耗。

本發明中的發光組件，可按道路限制速度沿車輛行進方向有序點亮、熄滅，從而形成流水、跑馬的視覺感受，使得駕駛者在駕駛過程中，通過比較自身車輛與發光組件的速度差，可輕易了解到當前道路的限速水平和自身車速水平，從而將車速調整到最佳范圍；這種速度提示方式，使人在車內車外均可了解車輛的速度范圍，具有圍觀效應，能給駕駛者帶來相比交通標志牌更強的道德壓力，促使其按規定駕駛；在有交通信號綠波帶的路段，本發明中的發光組件還可起到配合作用，提高綠波帶的執行水平和駕駛體驗。

傳統的警示裝置多采用GPS、北斗衛星定位等對時方式，本發明采用的電波對時不僅具有成本優勢，還可定期進行內部時鐘的校對，否則時鐘誤差的累加將使得發光組件無法正常工作。

如圖4所示，一種用于太陽能道路警示燈的電波對時信號解碼方法，包括以下步驟：

S1：對時電路4接收電波發射臺9發來的電波信號，并將該電波信號上傳至主控電路5；

S2：主控電路5依次對接收到的電波信號中的各個碼位進行起始碼位的判斷，當碼位為起始碼位時，則對起始碼位后續的19個碼位分別進行脈沖寬度的測量；

S3：對步驟S2中測量的19個碼位對應的脈沖寬度進行解碼，并對解碼的字節進行存儲；當步驟S2中測量的某一碼位的脈沖寬度不符合解碼規則，則將該碼位的解碼字節賦值0XFF后進行存儲；

S4：根據步驟S3中解碼出的19個字節，計算出時間數值；

S5：判斷步驟S2中19個碼位的最后一位是否為校驗位，如是，則輸出步驟S4中計算出的時間數值；如否，則重復步驟S1；

S6：對步驟S5輸出的時間數值進行合理性判斷，如合理，則得出當前時間數值；如不合理，則重復步驟S1。

本發明在對時間信號解碼過程中，先對脈沖寬度不足的碼位進行解碼字節的賦值，然后在對解碼出來的時間數值進行合理性判斷，只要一段碼流中存在過0XFF的字節，時間就一定會超過合理范圍，從而能夠準確判斷是否解碼成功，增加了抗干擾的處理方式，解碼效果好；傳統的解碼方式需要連續3次解碼成功才能認定解碼成功，而本發明僅需一次即可完成解碼，經過大量測試，解碼效果好，判斷失誤率極低。

綜上，本發明具有突出的實質性特點和顯著的進步，上面結合附圖對本發明的實施例作了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施例，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。