智能交通燈總線接口電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于智能交通領域，特別涉及智能交通燈總線接口電路。
【背景技術】
[0002]在智能交通中，要對每個交通站的視頻攝像頭、紅綠燈、拍照設備、測速設備等信號(下文統稱交通信號)采用總線的方式進行傳輸，將這些信號傳輸到中央控制內進行處理，一般應用在智能交通的總線采用CAN總線，CAN [Control (Control ler) Area Network]是控制(器)局域網的簡稱。CAN是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。CAN協議可分為:目標層、傳送層、物理層。其中目標層和傳送層包括了 IS0/0SI定義的數據鏈路的所有功能。目標層的功能包括:確認要發送的信息；位應用層提供接口。傳送層功能包括:數據幀組織、總線仲裁、檢錯、錯誤報告、錯誤處理。
[0003]CAN網絡上的節點不分主從，任一節點均可在任意時刻主動地向網絡上其他節點發送信息，通信方式靈活，利用這一特點可方便地構成多機備份系統。
[0004]如圖1所示:CAN總線接口電路是實現總線傳輸架構的基礎，現在CAN總線接口電路的基本結構包括單片機、CAN控制器、光電隔離和CAN總線驅動單元。其中為了讓信號傳輸干擾小，CAN總線中在CAN控制器和CAN總線驅動單元之間設立了光電隔離，光電隔離雖然能夠屏蔽干擾的信號，但是使用了光電隔離，一是需要對光電隔離的頻率進行匹配調整，二是對于信號傳輸會產生減緩，如果針對一些只涉及紅綠燈的交通站，通常只對故障信號、輔助裝置運行信號進行傳輸和控制，與含有視頻信號采集的交通站相比，信號單一，這些信號在硬件上即可避免干擾，如果依然使用傳統的CAN總線接口電路作為交通燈的傳輸架構，不但傳輸效率低，還造成電氣硬件的浪費。
[0005]由于交通燈普遍使用LED燈珠進行排布，并通過控制LED燈珠亮滅的分布，實現數字的顯示，LED燈珠的亮度較高，當在較暗的夜晚，會使得交通燈格外刺眼，造成人眼直接觀看交通燈的不適。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的是一種能高效進行數據傳輸的智能交通燈總線接口電路。
[0007]為了實現上述目的，本實用新型提供的智能交通燈總線接口電路，包括單片機、CAN控制芯片和CAN驅動芯片，所述單片機和CAN控制芯片的信號傳輸線采用并行方式連接，所述CAN控制芯片的發射引腳和CAN驅動芯片接收引腳連接，所述CAN控制芯片的接收引腳和CAN驅動芯片發射引腳連接，所述CAN驅動芯片為80C250芯片，80C250芯片的CANH引腳和CANL引腳均串聯有5?20 Ω的電阻，單片機的輸入端連接一光敏傳感器，單片機的復位端連接有看門狗電路，所述看門狗電路通過反相器連接在CAN驅動芯片的復位端，所述單片機的輸出端還連接有帶動偏振帶(成柔軟帶狀的偏振濾鏡)轉動的電機驅動器。
[0008]本實用新型的優點在于:本實用新型由于只對交通燈的故障信號進行處理，干擾的信號較少，并且芯片80C250本身具有抗信號干擾的能力，本方案取消了使用在交通燈上的CAN總線接口電路的CAN控制芯片和80C250芯片之間的光電隔離，使用在數據量較小的交通燈上，根據實際使用證明不使用光電隔離不僅可提高CAN控制芯片和80C250芯片的數據傳輸速度，而且降低了功耗。在抗噪實驗中證明，交通燈接口電路只依靠芯片80C250本身的抗干擾功能，就已經可以對接口電路的干擾進行消除。在80C250芯片的CANH引腳和CANL引腳均串聯有5?20 Ω的電阻可進一步防止CAN總線返回來對接口電路造成干擾。
[0009]進一步，所述CAN控制芯片為飛利浦公司的SJA1000芯片；本地交通燈用于控制接口電路的控制單片機由于處理的故障信號通常較少，本方案使用該單片機來處理交通燈本地的信號，可以節省額外控制器投入。
[0010]進一步，所述SJA1000芯片的發射引腳到80C250芯片接收引腳之間以及SJA1000芯片的接收引腳到80C250芯片發射引腳之間均連接有單向導通的二級管。可以防止下位芯片的接收端對上位芯片的發射端造成的反向電泳沖擊，有效保證數據傳輸的可靠性。
[0011]進一步，所述80C250芯片的CANH、CANL端與地之間并聯2個30pF的電容；總線上存在各路信號，通過電容可以濾除總線上的高頻，以防止對接口電路的電磁輻射。
[0012]進一步，所述反相器和80C250芯片的RS接口串聯一個阻值范圍為20?100ΚΩ的斜率電阻；電阻大小可以根據總線通信速度適當調整，已達到各芯片之間的兼容性。
[0013]80C250芯片的輸入和輸出端與地之間分別反接了一個保護二極管。當CAN總線有較高的負電壓時，通過二極管的短路可起到一定的過壓保護作用。
【附圖說明】
[0014]圖1為【背景技術】中描述的現有智能交通燈總線接口電路框圖；
[0015]圖2為本實施例的智能交通燈總線接口電路；
[0016]圖3為本實施例交通燈的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面通過【具體實施方式】結合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明:
[0018]如圖2所示:AT89C51單片機的PO?P7作為八位的并行口，所述AT89C51單片機和SJA1000芯片的信號傳輸線采用并行方式連接，所述SJA1000芯片的發射引腳RXO和80C250芯片接收引腳TXl連接，所述SJA1000芯片的接收引腳TXO和80C250芯片發射引腳RXl連接，80C250芯片的CANH引腳和CANL引腳均串聯有12 Ω的電阻R4、R5，AT89C51單片機的復位端RST連接有看門狗芯片X5045P，所述看門狗芯片X5045P通過反相器74L801連接在80C250芯片的復位端RSTl。
[0019]SJA1000芯片的發射引腳到80C250芯片接收引腳之間以及SJA1000芯片的接收引腳到80C250芯片發射引腳之間均連接有單向導通的二級管D1、D2，在二級管D1、D2的線路上還串聯有R1、R2。二級管在電路中可以防止下位芯片的接收端對上位芯片的發射端造成的反向電泳沖擊，有效保證數據傳輸的可靠性。所述80C250芯片的CANH、CANL端與地之間并聯2個30pF的電容C3、C4，電容C3并聯一二極管D3，電容C4并聯另一二極管D4。
[0020]SJA1000芯片在電路中是一個總線接口芯片，通過它實現上位機與現場微處理器之間的數據通信。該電路的主要功能是通過CAN總線接收來自上位機的數據進行分析組態然后下傳給下位機的控制電路實現控制功能，當CAN總線接口接收到下位機的上傳數據，SJA1000就產生一個中斷，引發微處理器產生中斷，通過中斷處理程序接收每一幀信息并通過CAN總線上傳給上位機進行分析。
[0021 ] 在使用時，給SJA1000外接上驅動+5V電壓；對SJA1000提供16Mkz的晶振。82C250與總線間的接口，可以提供對總線的差動發送和接收能力，并且本身具有抗瞬間干擾能力，能夠保護總線的能力。
[0022]AT89C51是CAN總線接口電路的核心，其承擔CAN控制器的初始化、CAN的收發控制等任務。
[0023]80C250芯片是CAN總線收發器，是CAN總線的驅動芯片，CAN總線以差I分方式發送，其TXD和RXD引腳分別發送經過驅動后的發送和接收信號。80C250芯片的引腳RS腳串接一個可調斜率電阻器RPl后接地，能夠有效調節80C250芯片的工作頻率。若82C250處于CAN總線的網絡終端，總線接口部分加入120 Ω的兩個電阻R6、R7，以保護82C250免受過激的沖擊。
[0024]在總線接口電路中，看門狗電路采用X5045P芯片作為設計的核心芯片。X5045P把上電復位、看門狗定時器、電源電壓監控和塊鎖保護串行EEPROM存儲器組合在一塊芯片中減少了電路板空間。
[0025]圖3中的附圖標記:光敏傳感器1、電機驅動器2、弧形檔檐3、偏振帶4、交通燈珠5o
[0026]如圖2和圖3所示，為總線接口電路控制的交通燈結構，該交通燈的頂部設置有檢測外部環境的光敏傳感器I，為防止交通燈的光線對光敏傳感器I找出干擾，在交通燈珠5組成的顯示板上方設置有弧形檔檐3，該光敏傳感器I接入到AT89C51單片機的輸入引腳上，AT89C51單片機的輸出端還連接有帶動偏振帶轉動的電機驅動器2。偏振帶4設置在交通燈珠5組成的顯示板的前方，偏振帶4 一端通過電機帶動卷曲實現敞開顯示板，偏振帶下降置于顯示板前方。
[0027]該方案是利用接口電路中AT89C51單片機的計算和控制功能，將本站的交通燈晚上出現刺眼的問題進行解決。當光敏傳感器I檢測到外部環境的光線較弱時候，表示為夜晚，此時AT89C51單片機將控制電機驅動器2帶動電機使得偏振帶4下降，來減小交通燈的亮度進而防止交通燈刺眼的問題。當光敏傳感器I檢測尾部環境為白天，AT89C51單片機將控制電機驅動器2帶動電機使得偏振帶4上升，交通燈珠5表現為原來亮度，光敏傳感器怎么判斷外部環境是否為白天，這可以調節光敏傳感器的靈敏度，如何調節是本領域技術人員公知的方式，在這里不做詳述；用于調節交通燈亮度的控制器直接利用接口電路中的控制器，這樣省去了單獨對交通燈亮度調節的控制器。
[0028]以上所述的僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本領域的技術人員來說，在不脫離本實用新型結構的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些也應該視為本實用新型的保護范圍，這些都不會影響本實用新型實施的效果和專利的實用性。
【主權項】
1.智能交通燈總線接口電路，包括單片機、CAN控制芯片和CAN驅動芯片，所述單片機和CAN控制芯片的信號傳輸線采用并行方式連接，其特征在于:所述CAN控制芯片的發射引腳和CAN驅動芯片接收引腳連接，所述CAN控制芯片的接收引腳和CAN驅動芯片發射引腳連接，所述CAN驅動芯片為80C250芯片，80C250芯片的CANH引腳和CANL引腳均串聯有5?20Ω的電阻，所述單片機的輸入端光敏傳感器，單片機的復位端連接有看門狗電路，所述看門狗電路的通過反相器連接在CAN驅動芯片的復位端，所述單片機的輸出端還連接有帶動偏振帶轉動的電機驅動器。2.根據權利要求1所述的智能交通燈總線接口電路，其特征在于:所述CAN控制芯片為飛利浦公司的SJA1000芯片。3.根據權利要求2所述的智能交通燈總線接口電路，其特征在于:所述SJA1000芯片的發射引腳到80C250芯片接收引腳之間以及SJA1000芯片的接收引腳到80C250芯片發射引腳之間均連接有單向導通的二級管。4.根據權利要求2或3所述的智能交通燈總線接口電路，其特征在于:所述80C250芯片的CANH、CANL端與地之間并聯2個30pF的電容。5.根據權利要求4所述的智能交通燈總線接口電路，其特征在于:所述反相器和80C250芯片的RS接口串聯一個阻值范圍為20?100K Ω的斜率電阻。
【專利摘要】本專利涉及智能交通領域，具體為交通燈總線接口電路，其包括單片機、CAN控制芯片和CAN驅動芯片，單片機和CAN控制芯片的信號傳輸線采用并行方式連接，所述CAN控制芯片的發射引腳和CAN驅動芯片直接接收引腳連接，所述CAN控制芯片的接收引腳和CAN驅動芯片發射引腳直接連接；本專利的有益效果在于：當采用總線方式采集交通燈的信號時，CAN控制芯片和80C250芯片之間不使用光電隔離也能達到抗干擾能力，并且可提高CAN控制芯片和80C250芯片的數據傳輸速度。
【IPC分類】G08G1/095
【公開號】CN204833726
【申請號】CN201520417881
【發明人】焦鍵, 鄭雪嬌, 熊建國
【申請人】重慶科創職業學院
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年6月17日