一種交通信號燈系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種交通信號燈系統(tǒng)。本發(fā)明的技術方案要點為：一種交通信號燈系統(tǒng)，主要由兩個測距儀裝置、兩套紅綠燈裝置和兩個攝像頭組成，其中測距儀裝置包括由上至下依次設置于燈桿上的按鈕開關、測距儀和步進電機，燈桿固定于下端的載物臺上，在燈桿的上端設有照明燈，紅綠燈裝置包括車行紅綠燈裝置和人行紅綠燈裝置，兩個攝像頭分別設置于車行紅綠燈裝置的一側，所述的測距儀裝置、紅綠燈裝置和攝像頭通過控制電路相連接。本發(fā)明適用于直通大道或者非十字路口，旨在解決行人通過斑馬線時，行人的安全問題。
【專利說明】一種交通信號燈系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種城市交通設施，具體涉及一種非十字路口交通信號燈系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著社會經濟的快速發(fā)展和人們生活水平的提高，現在交通道路越來越多，在直通大道或者非十字路口，不適合安裝定時控制的紅綠燈，如果在斑馬線附近安裝紅綠燈，是否有行人通過，行人通過的時間都無法確定，而且人流量較少時，會影響交通通行；在一些主干道車流量較大，行人在走斑馬線通過馬路時，會很不方便，而且在夜晚的時候，馬路光線比較暗，行人在通過馬路時會存在很多安全方面的隱患。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明解決的技術問題是提供了一種具有道路監(jiān)控和指揮交通通行的交通信號燈系統(tǒng)，使用該交通信號燈系統(tǒng)可以在直通大道或者非十字路口行人通過斑馬線時，根據測距儀測得行人距離路邊的距離與預設的值進行比較，從而控制紅綠燈的跳變。
[0004]本發(fā)明的技術方案為:一種交通信號燈系統(tǒng)，其特征在于主要由兩個測距儀裝置、兩套紅綠燈裝置和兩個攝像頭組成，其中測距儀裝置包括由上至下依次設置于燈桿上的按鈕開關、測距儀和步進電機，燈桿固定于下端的載物臺上，在燈桿的上端設有照明燈，紅綠燈裝置包括車行紅綠燈裝置和人行紅綠燈裝置，兩個攝像頭分別設置于車行紅綠燈裝置的一側，所述的測距儀裝置、紅綠燈裝置和攝像頭通過控制電路相連接，控制電路包括電源電壓與穩(wěn)壓模塊，電路控制模塊、照明燈模塊和紅綠燈模塊，其中電源電壓與穩(wěn)壓模塊主要由220V交流電源、變壓器、整流濾波電路、穩(wěn)壓模塊和控制電路組成，220V交流電源依次通過變壓器和整流濾波電路連接于穩(wěn)壓模塊，整流濾波電路中整流電路使用單相橋式整流電路，交流電經整流濾波電路后變?yōu)橹绷麟?，然后通過電容濾波電路將脈沖中的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷海€(wěn)壓模塊與控制電路相連，控制電路分別與照明燈模塊、電路控制模塊和紅綠燈模塊相連，電路控制模塊主要由按鈕電路、放大電路、單片機控制系統(tǒng)、步進電機控制電路、步進電機運行電路、處理器和測距儀電路組成，其中處理器分別與控制電路、按鈕電路、單片機控制系統(tǒng)、測距儀電路和步進電機運行電路相連，按鈕電路通過放大電路與單片機控制系統(tǒng)相連，單片機控制系統(tǒng)分別與步進電機控制電路和紅綠燈|旲塊中的驅動電路相連，步進電機控制電路通過步進電機運行電路與測距儀電路相連，紅綠燈模塊主要由驅動電路、單片機、紅綠燈電路和攝像頭電路組成，其中單片機分別與驅動電路、紅綠燈電路和攝像頭電路相連，所述的照明燈模塊主要由開關電源芯片和照明電路組成，其中開關電源芯片與照明燈電路相連。
[0005]本發(fā)明具有以下有益效果:1、在直通大道或者非十字路口，不適合安裝定時控制的紅綠燈系統(tǒng)，在一些主干道車流量較大的地方，行人通過馬路時，很不方便，本發(fā)明能夠很好地掌握行人通過的時間，使得紅綠燈及時跳變，提高交通運行效率，特別是對于那些行動不方便的病人、老人，本產品很大程度上保證了他們的安全；2、在夜晚的時候，沒人通行時，本發(fā)明設置有照明燈模塊，相當于路燈，當行人通過馬路(直通大道或者非十字路口)時，有照明燈的燈光，行人方便找到按鈕，使整個裝置更加人性化；3、本發(fā)明適用于直通大道或者非十字路口，旨在解決行人通過斑馬線時，行人的安全問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明中測距儀裝置的結構示意圖，圖2是本發(fā)明中控制電路的連接模塊圖，圖3是本發(fā)明的使用狀態(tài)圖。
[0007]圖面說明:1、人行紅綠燈裝置，2、測距儀裝置，3、車行紅綠燈裝置，4、攝像頭，5、照明燈，6、燈桿，7、按鈕開關，8、測距儀，9、步進電機，10、載物臺。
【具體實施方式】
[0008]結合附圖詳細描述實施例。一種交通信號燈系統(tǒng)，主要由兩個測距儀裝置2、兩套紅綠燈裝置和兩個攝像頭4組成，其中測距儀裝置2包括由上至下依次設置于燈桿6上的按鈕開關7、測距儀8和步進電機9，燈桿6固定于下端的載物臺10上，在燈桿6的上端設有照明燈5，紅綠燈裝置包括車行紅綠燈裝置3和人行紅綠燈裝置1，兩個攝像頭4分別設置于車行紅綠燈裝置3的一側，所述的測距儀裝置2、紅綠燈裝置和攝像頭4通過控制電路相連接，控制電路包括 電源電壓與穩(wěn)壓模塊，電路控制模塊、照明燈模塊和紅綠燈模塊，其中電源電壓與穩(wěn)壓模塊主要由220V交流電源、變壓器、整流濾波電路、穩(wěn)壓模塊和控制電路組成，220V交流電源依次通過變壓器和整流濾波電路連接于穩(wěn)壓模塊，整流濾波電路中整流電路使用單相橋式整流電路，交流電經整流濾波電路后變?yōu)橹绷麟?，然后通過電容濾波電路將脈沖中的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷?，穩(wěn)壓模塊與控制電路相連，控制電路分別與照明燈模塊、電路控制模塊和紅綠燈模塊相連，電路控制模塊主要由按鈕電路、放大電路、單片機控制系統(tǒng)、步進電機控制電路、步進電機運行電路、處理器和測距儀電路組成，其中處理器分別與控制電路、按鈕電路、單片機控制系統(tǒng)、測距儀電路和步進電機運行電路相連，按鈕電路通過放大電路與單片機控制系統(tǒng)相連，單片機控制系統(tǒng)分別與步進電機控制電路和紅綠燈模塊中的驅動電路相連，步進電機控制電路通過步進電機運行電路與測距儀電路相連，紅綠燈模塊主要由驅動電路、單片機、紅綠燈電路和攝像頭電路組成，其中單片機分別與驅動電路、紅綠燈電路和攝像頭電路相連，所述的照明燈模塊主要由開關電源芯片和照明電路組成，其中開關電源芯片與照明燈電路相連。
[0009]本發(fā)明的主要功能是:正常情況下，無行人按下按鈕開關時，攝像頭和測距儀裝置均為關閉狀態(tài)，兩個車行紅綠燈裝置均為綠燈(表示車輛可以通行)，人行紅綠燈裝置為紅燈。當行人在A區(qū)按下按鈕開關時，A組車行紅綠燈裝置立即跳變?yōu)辄S燈，再跳變?yōu)榧t燈，B組人行紅綠燈裝置跳變?yōu)榫G燈，B組車行紅綠燈裝置仍為綠燈。A車道的車輛停止，行人開始通行，A組可旋轉測距儀測量行人離A組路邊的距離，通過控制電路取A組測距儀測得的數據傳入處理器中，取所測得的最大值XI，測距儀所測得距離在O到路寬L (馬路寬為單向車道的寬度)之間為有效值，計算出行人距離路邊的距離Y1，通過單片機控制系統(tǒng)比較行人距離路邊的距離Y與預設的固定值道路寬L值比較，如果Yl ^ 3/4L，B組車行紅綠燈裝置立即跳變?yōu)辄S燈，再跳變?yōu)榧t燈，B組人行紅綠燈裝置變?yōu)榧t燈。取A組測距儀測量值的最小值，計算出行人距離路邊的距離與3/4L比較，如果大于3/4L，A組車行紅綠燈裝置跳變?yōu)榫G燈，B組人行紅綠燈裝置變?yōu)榫G燈，A區(qū)的車輛開始通行，否則A組車行紅綠燈裝置仍為紅燈(反之，兩組紅綠燈裝置均不變)。行人繼續(xù)通行，處理器取測距儀在O到路寬L之間的數據，處理器取B組可旋轉測距儀測得的最大值X2，計算行人距離路邊的距離Y2，Y2 ( 1/4L時，B組人行紅綠燈裝置跳變紅燈，A組車行紅綠燈裝置依舊為綠燈，B組車行紅綠燈裝置立即跳變?yōu)榫G燈。當行人在A區(qū)按下按鈕開關時，A組車行紅綠燈裝置立即跳變?yōu)辄S燈，再跳變?yōu)榧t燈，如果在5s內B組又有行人按下按鈕開關，B組車行紅綠燈裝置立即跳變?yōu)辄S燈，再跳變?yōu)榧t燈。此時A、B組車行紅綠燈裝置均為紅燈，紅燈亮起時間為15s，兩組人行紅綠燈裝置變均為綠燈。15s后A、B組測距儀同時開始工作，取A、B組測距儀的最小值，計算行人距離路邊的距離與路寬L比較，如果有一個> 1/4L，保持A、B組車行紅綠燈裝置為紅燈。如果都小于1/4L，A、B組車行紅綠燈裝置跳變?yōu)榫G燈。兩組人行紅綠燈裝置變?yōu)榧t燈；行人在預設時間內(假設時間設定為5s)沒有再次按下A、B兩組的按鈕開關，則在一分鐘內行人再次按下按鈕開關無效(假設時間設定為一分鐘)，這就有效的防止行人不斷按下按鈕開關，提高交通通行效率；行人按下按鈕開關后，如果出現行人不走的情況下，或者道路中車輛發(fā)交通事故滯留在道路中的時候，超過一定的時間(假設時間為3分鐘)強制跳變系統(tǒng)會強制紅燈裝置跳變?yōu)榫G燈，以免影響交通通行。當行人按下按鈕開關，攝像頭開始工作，如果出現有車闖紅燈的現象，攝像頭將進行抓拍。當行人順利通過馬路時，攝像頭和測距儀關閉。
[0010]本發(fā)明中燈桿的高度為6-8米，路燈的功率為250-500W，燈桿材料選取為不銹鋼立桿，按鈕開關高度安放在燈桿的1.5米處，測距儀安裝在燈桿的上面，高度距離地面I米，測距儀的外圍有鋼性材料進行保護，以免丟失。測距儀裝置位于路邊，在斑馬線靠左與斑馬線垂直的位置。測距儀擁有以下功能，所測距離在60-80米，測距儀為激光測距儀，具有經久耐用，靈敏度高等特性。紅綠燈裝置包括從上到下依次車行紅綠燈裝置和人行紅綠燈裝置。車行紅綠燈裝置位于橫桿中間部位，人行紅綠燈裝置位于紅綠燈立桿的中間部位。車行紅綠燈裝置和人行紅路燈裝置均為常用的交通信號燈，立桿材料選取為不銹鋼立桿，所能承重20-40kg，攝像頭位于橫桿的中間部位，靠近車行紅綠燈裝置。
[0011]照明燈模塊:照明燈模塊與控制電路相連，路燈開啟由控制電路控制。白天，照明燈處于關閉狀態(tài)，晚上7點開啟，由單片機控制系統(tǒng)編寫程序，設定時間，路燈立桿的高度為6-8米，路燈的功率為250-500W，立桿材料選取為不銹鋼立桿。照明燈電路上設置一個開關電源芯片，功能是控制電源供電的通斷。開關電源芯片與控制電路相接，當晝夜來臨時，控制電路會傳遞信號到開關電源芯片，控制開關電源芯片開閉，從而實現的通斷。
[0012]電源電壓與穩(wěn)壓模塊:電路電壓由交流電壓經過電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉變?yōu)?V、12V的直流電壓。整流電路使用單相橋式整流電路，交流電經整流電路后變?yōu)橹绷麟?，整流后，用電容濾波電路濾波，將脈動的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷骸Ｔ偌由嫌蟹€(wěn)壓二極管和限流電阻組成的穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓模塊與電路控制模塊。最終輸出的電壓就是電路使用5V、12V的直流電壓，以提供電路的電壓。單片機與步進電機工作電壓為5V，紅綠燈模塊工作電壓為12V，穩(wěn)壓模塊同時與控制電路相連，控制電路又分別與路燈模塊、A組紅綠燈模塊、B組紅綠燈模塊相連，控制電源給及。
[0013]電路控制模塊:行人按下按鈕開關之前，按鈕開關處于斷開狀態(tài)，整個電路處于未導通狀態(tài)。無行人按下按鈕開關時，攝像頭和測距儀均為關閉狀態(tài)，兩個車行紅綠燈裝置均為綠燈(表示車輛可以通行)，人行紅綠燈裝置為紅燈。當按下A組按鈕開關時，信號經放大電路對信號進行放大，傳入單片機控制系統(tǒng)中，單片機控制系統(tǒng)控制A組測距儀工作，傳出控制信號，傳入A組紅綠燈模塊，驅動電路控制A組攝像頭打開，控制A組車行紅綠燈裝置立即跳變?yōu)辄S燈，再跳變?yōu)榧t燈，B組人行紅綠燈裝置跳變?yōu)橛杉t燈跳變?yōu)榫G燈，B組車行紅綠燈裝置仍為綠燈，A車道的車輛停止，行人開始通行。單片機控制系統(tǒng)經步進電機控制電路控制步進電機轉動，步進電機控制電路將脈沖的次數周期傳入處理器中，處理器根據脈沖次數計算出旋轉步進電機的角度Θ，結合測距儀測得的最小值X，就能計算出行人距路邊的距離。行人距路邊的距離Y=Xsin Θ。測距儀測得的數據傳入處理器中，處理器內寫入匯編語言或C語言編寫的程序，通過程序對測到的數據進行分析判斷，處理器取得測量數據的最大值計算出行人距離路邊的距離Y與預設的值進行比較，處理器有數據選擇器、單片機及其輔助電路構成。如果計算出行人距離路邊的距離>預設值道路寬(單向車道的寬度)的3/4L時，信號傳入驅動電路，驅動電路使B組車行紅綠燈裝置跳變黃燈，再跳變?yōu)榧t燈，B組人行紅綠燈裝置變?yōu)榧t燈。處理器會發(fā)出一個信號傳入單片機控制系統(tǒng)中，單片機控制系統(tǒng)控制B組測距儀打開，B組攝像頭打開。處理器取A組測距儀測量值的最小值，計算出行人距離路邊的距離與3/4L比較，如果大于3/4L，單片機控制系統(tǒng)控制A組車行紅綠燈裝置跳變?yōu)榫G燈，B組人行紅綠燈裝置變?yōu)榫G燈，A組攝像頭關閉，否則A組車行紅綠燈裝置仍為紅燈。同時處理器會發(fā)出一個信號傳入單片機控制系統(tǒng)中，單片機控制系統(tǒng)關閉A組測距儀。當B組測距儀開始測量，測距儀測得的數據傳入處理器中，處理器取測距儀在O到路寬L之間的數據，處理器取得測量數據的最大值計算出人離B組路邊的距離，與預設的值路寬L進行比較，如果所測得的距離S1/4L時，表明行人已經順利通過馬路。驅動電路使B組車行紅綠燈裝置變?yōu)榫G燈，B組人行紅綠燈裝置變?yōu)榧t燈，B組攝像頭關閉。如果行人在B組按下按鈕開關，紅綠燈裝置跳變原理同A組的相同；行人按下按鈕開關后，如果出現行人不走的情況下，或者道路中車輛發(fā)交通事故滯留在道路中的時候，超過一定的時間(假設時間為3分鐘)強制跳變系統(tǒng)會強制紅綠燈裝置跳變，紅燈變?yōu)榫G燈，以免影響交通通行；當行人在A區(qū)按下按鈕開關時，如果在5s內B組又有行人按下按鈕開關，A、B組車行紅綠燈均跳變?yōu)榧t燈，紅燈亮起時間為15s，兩組人行紅綠燈變均為綠燈。15s后A、B組測距儀同時開始工作，取A、B組測距儀的最小值計算出行人距離路邊的距離Y與路寬L比較，如果有一個大于1/4L，保持A、B組車行紅綠燈為紅燈。如果都小于1/4L，A、B組車行紅綠燈裝置跳變?yōu)榫G燈。兩組人行紅綠燈裝置變?yōu)榧t燈，當行人按下按鈕開關時，行人在預設時間內(假設時間設定為5s)沒有再次按下A、B兩組的按鈕開關，則在一分鐘內行人再次按下按鈕開關無效(假設時間設定為一分鐘)，這就有效的防止行人不斷按下按鈕開關。
單片機控制系統(tǒng):單片機可選用51單片機，單片機工作電壓驅動電壓為5V，采用電源電壓經穩(wěn)壓模塊轉換后的5V直流電壓供電。軟件系統(tǒng)采用單片機匯編語言編寫，單片機控制系統(tǒng)有以下作用:控制照明燈開關，設定時間控制照明燈開啟時間；控制按鈕開關無效，當有行人按下按鈕開關時，5s后再次按下按鈕開關，信號將無效，信號不會進入系統(tǒng)；控制強制跳變，如果行人按下按鈕開關，電路已經開始工作，但行人故意停留在路間，如果超過了預設的時間，紅綠燈將自動跳變?yōu)榫G燈；控制紅綠燈和控制攝像頭開關，當行人按下按鈕開關時，單片機控制系統(tǒng)發(fā)出信號傳入處理器，處理器將信號傳入驅動電路中，控制紅綠燈和控制攝像頭開關；控制測距儀，水平電機轉動。以上功能用匯編語言或者C語言編寫實現。
[0014]測距儀電路:測距儀擁有以下功能，所測距離在60-80米，測距儀為激光測距儀，具有經久耐用，靈敏度高等特性。激光測距儀是利用激光對目標的距離進行準確測定的儀器。激光測距儀在工作時向目標射出一束很細的激光，由光電元件接收目標反射的激光束，計時器測定激光束從發(fā)射到接收的時間，計算出從觀測者到目標的距離；編寫單片機控制測距儀的接口程序，實現控制測距儀開關工作功能。測距儀所測得數據傳入處理器中，處理器只取O到路寬L之間的數據。
[0015]步進電機運行電路:水平轉向平臺一個水平方向的步進電機實現轉向功能，轉動角度為90度，由單片機驅動，從而實現啟停和轉向；步進電機可選用雙極性三相步進電機，單片機可選用51單片機，單片機工作電壓為5V，采用電源電壓經穩(wěn)壓模塊轉換后的5V直流電壓供電?？捎每刂泼}沖數量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉動。編寫單片機控制步進電功機的接口程序，實現三角波信號的輸出功能。步進電機和單片機工作在5V。用單片機在輸入輸出接口上用3條I/O線對步進電動機進行控制步進電動機，這時，單片機用I/O 口的RA0、RA1、RA2控制步進電動機的三相。驅動方法編輯，步進電機使用專用的步進電動機驅動器，它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅動單元、保護單元等組成。驅動單元與步進電動機直接耦合。步進電機轉向控制電路模塊的工作原理是，當行人按下按鈕時，控制信號傳遞到單片機控制系統(tǒng)中，通過單片機控制系統(tǒng)驅動步進電機；單片機控制系統(tǒng)的轉向控制信號，分別依次給步進電機上一定時間的脈沖電流，步進電機便可轉動起來；通過控制脈沖電流的次數，就能夠控制步進電機轉向的角度，通過控制脈沖信號的周期，控制步進電機的角速度，預設步進電機的角速度為0.5rad/s (每秒旋轉90度)，使得步進電機來回擺動90度角，步進電機以與斑馬線平行的射線為起始位置，來回擺動一次為一個周期；通過改變給脈沖電流的順序，則可實現對轉向的控制。軟件系統(tǒng)采用單片機匯編語言編寫，通過設計主要的子程序，控制步進電機轉動?？刂齐娐穼⒚}沖的次數周期傳入處理器中，處理器根據脈沖次數計算出旋轉步進電機的角度Θ，結合測距儀測得的最小值X，就能計算出行人距路邊的距離。行人距路邊的距離Y=Xsin Θ。
[0016]紅綠燈模塊:紅綠燈為常用的交通信號燈，包括車行紅綠燈和人行紅綠燈兩部分。紅綠燈裝置包括從上到下依次車行紅綠燈，人行紅綠燈。車行紅綠燈位于橫桿中間部位，人行紅綠燈位于紅路燈立桿的中間部位。車行紅綠燈和人行紅路燈均為常用的交通信號燈。人行紅綠燈由紅、綠兩色燈組成，其含義與路口信號燈信號的含義相似，即綠燈亮時，準許行人通過人行橫道；紅燈亮時，禁止行人進入人行橫道。在紅燈鏡面上有一個站立的人形象，在綠燈面上有一個行走的人形象。且紅燈將要變?yōu)榫G燈時紅燈閃爍兩秒，以提醒行人。綠燈變?yōu)榧t燈時，綠燈閃爍兩秒。
[0017]攝像頭:把攝像頭的焦距調好，對準停車線的位置設置。
【權利要求】
1.一種交通信號燈系統(tǒng)，其特征在于主要由兩個測距儀裝置、兩套紅綠燈裝置和兩個攝像頭組成，其中測距儀裝置包括由上至下依次設置于燈桿上的按鈕開關、測距儀和步進電機，燈桿固定于下端的載物臺上，在燈桿的上端設有照明燈，紅綠燈裝置包括車行紅綠燈裝置和人行紅綠燈裝置，兩個攝像頭分別設置于車行紅綠燈裝置的一側，所述的測距儀裝置、紅綠燈裝置和攝像頭通過控制電路相連接，控制電路包括電源電壓與穩(wěn)壓模塊，電路控制模塊、照明燈模塊和紅綠燈模塊，其中電源電壓與穩(wěn)壓模塊主要由220V交流電源、變壓器、整流濾波電路、穩(wěn)壓模塊和控制電路組成，220V交流電源依次通過變壓器和整流濾波電路連接于穩(wěn)壓模塊，整流濾波電路中整流電路使用單相橋式整流電路，交流電經整流濾波電路后變?yōu)橹绷麟姡缓笸ㄟ^電容濾波電路將脈沖中的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷?，穩(wěn)壓模塊與控制電路相連，控制電路分別與照明燈模塊、電路控制模塊和紅綠燈模塊相連，電路控制模塊主要由按鈕電路、放大電路、單片機控制系統(tǒng)、步進電機控制電路、步進電機運行電路、處理器和測距儀電路組成，其中處理器分別與控制電路、按鈕電路、單片機控制系統(tǒng)、測距儀電路和步進電機運行電路相連，按鈕電路通過放大電路與單片機控制系統(tǒng)相連，單片機控制系統(tǒng)分別與步進電機控制電路和紅綠燈模塊中的驅動電路相連，步進電機控制電路通過步進電機運行電路與測距儀電路相連，紅綠燈模塊主要由驅動電路、單片機、紅綠燈電路和攝像頭電路組成，其中單片機分別與驅動電路、紅綠燈電路和攝像頭電路相連，所述的照明燈模塊主要由開關電源芯片和照明電路組成，其中開關電源芯片與照明燈電路相連。
【文檔編號】G08G1/07GK103971525SQ201410227394
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權日:2014年5月28日
【發(fā)明者】楊聚寶, 段培豪 申請人:河南師范大學