本發(fā)明涉及智能交通技術(shù)和控制領(lǐng)域，特別涉及一種基于can總線控制的信號(hào)燈系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在人們的出行中，交通信號(hào)燈具有簡(jiǎn)單明了、指示狀態(tài)通俗易懂的特點(diǎn)，所以其作為一個(gè)重要的道路信號(hào)指示設(shè)備，在保證道路正常秩序和通行安全中發(fā)揮著巨大的作用。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，很多高可靠通訊技術(shù)、自動(dòng)化檢測(cè)和控制技術(shù)手段都可以用于提高交通信號(hào)燈的可靠性和智能化水平?，F(xiàn)有交通信號(hào)控制機(jī)基本上都是集中控制，信號(hào)控制機(jī)和信號(hào)燈之間都是采用220v電壓進(jìn)行控制，每個(gè)燈組和信號(hào)控制機(jī)之間都需要大量的線纜，所以無論是安裝、施工布線都非常復(fù)雜，需要大量的線纜，工程量較大，施工難度高、施工對(duì)周邊設(shè)施影響較大，工程費(fèi)用高，而且維護(hù)難度很大，系統(tǒng)可靠性較低。

另外，在路口控制方案確定施工完成之后，管道布線就已經(jīng)完成，基本上無法再進(jìn)行簡(jiǎn)單的添加線纜，所以在實(shí)際后續(xù)運(yùn)行中就無法進(jìn)行擴(kuò)展，比如需要添加一個(gè)箭頭方向指示功能或者添加倒計(jì)時(shí)模塊等將會(huì)非常麻煩，需要重新拉線，大大增加了施工難度和施工成本；當(dāng)線路出現(xiàn)問題時(shí)，由于線路復(fù)雜，也很難很快進(jìn)行定位和解決。

由于大部分信號(hào)燈都是采用220v電壓進(jìn)行直接控制，所以經(jīng)常容易出現(xiàn)因?yàn)榫€路問題燒保險(xiǎn)絲的情況需要頻繁維護(hù)，而且由于信號(hào)燈的亮度是固定的，不能根據(jù)環(huán)境對(duì)亮度進(jìn)行調(diào)整，無法做到節(jié)省電能的功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種信號(hào)燈在滿足當(dāng)前交通信號(hào)燈需求的同時(shí)還能提供更完善的擴(kuò)展需求，滿足各種新增的指示需求，能簡(jiǎn)化信號(hào)燈安裝和調(diào)試的難度，降低施工成本和維護(hù)成本，提高整個(gè)交通信號(hào)燈的可靠性的基于can總線控制的信號(hào)燈系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種基于can總線控制的信號(hào)燈系統(tǒng)，包括信號(hào)燈管理主機(jī)、環(huán)境傳感器、至少一個(gè)信號(hào)燈控制單元、電源系統(tǒng)和信號(hào)燈組顯示模塊，所述信號(hào)燈管理主機(jī)通過can總線將信號(hào)燈控制方案下發(fā)到各個(gè)信號(hào)燈控制單元，所述信號(hào)燈控制單元收到所述信號(hào)燈控制方案后對(duì)其進(jìn)行解析，并按照所述信號(hào)燈控制方案的要求對(duì)所述信號(hào)燈組顯示模塊進(jìn)行控制，所述信號(hào)燈控制單元實(shí)時(shí)采集所述信號(hào)燈組顯示模塊的狀態(tài)，并將所述信號(hào)燈組顯示模塊的狀態(tài)通過所述can總線上發(fā)到所述信號(hào)燈管理主機(jī)，完成對(duì)所述信號(hào)燈組顯示模塊的狀態(tài)的監(jiān)控，所述環(huán)境傳感器采集光照環(huán)境參數(shù)并將其通過所述can總線傳送到所述信號(hào)燈控制單元，所述信號(hào)燈控制單元根據(jù)所述光照環(huán)境參數(shù)對(duì)所述信號(hào)燈組顯示模塊的亮度進(jìn)行pwm控制，所述電源系統(tǒng)分別與所述信號(hào)燈控制單元和信號(hào)燈組顯示模塊連接、用于供電。

在本發(fā)明所述的基于can總線控制的信號(hào)燈系統(tǒng)中，所述電源系統(tǒng)包括交流供電電源、蓄電池、電源轉(zhuǎn)換模塊和電源防護(hù)電路，所述交流供電電源通過所述電源防護(hù)電路與所述電源轉(zhuǎn)換模塊連接，所述蓄電池與所述電源轉(zhuǎn)換模塊連接；所述信號(hào)燈控制單元包括主控mcu、監(jiān)控mcu、看門狗、rtc實(shí)時(shí)時(shí)鐘、can總線通訊接口、rs485接口、第一接口防護(hù)電路和第二接口防護(hù)電路，所述監(jiān)控mcu通過spi總線與所述主控mcu連接、用于通過心跳監(jiān)控所述主控mcu的狀態(tài)并備份所述主控mcu的運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)，所述看門狗與所述監(jiān)控mcu連接、用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所述監(jiān)控mcu的異常檢測(cè)和復(fù)位，所述rtc實(shí)時(shí)時(shí)鐘與所述主控mcu連接、用于為系統(tǒng)提供精確時(shí)間信息，所述can總線通訊接口的一端與所述主控mcu連接，所述can總線通訊接口的另一端與所述第一接口防護(hù)電路的一端連接，所述第一接口防護(hù)電路的另一端通過can總線分別連接所述信號(hào)燈管理主機(jī)和環(huán)境傳感器，所述rs485接口的一端與所述主控mcu連接，所述rs485接口的另一端與所述第二接口防護(hù)電路連接，所述信號(hào)燈組顯示模塊根據(jù)所述信號(hào)燈控制方案顯示不同圖案和箭頭形狀，所述電源轉(zhuǎn)換模塊還分別與所述主控mcu和信號(hào)燈組顯示模塊連接。

在本發(fā)明所述的基于can總線控制的信號(hào)燈系統(tǒng)中，所述信號(hào)燈控制單元還包括亮度調(diào)節(jié)電路、信號(hào)燈控制電路和信號(hào)燈狀態(tài)采集電路，所述亮度調(diào)節(jié)電路分別與所述主控mcu和信號(hào)燈組顯示模塊連接、用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所述信號(hào)燈組顯示模塊顯示亮度的控制，所述信號(hào)燈控制電路分別與所述主控mcu和信號(hào)燈組顯示模塊連接、用于根據(jù)所述主控mcu的信號(hào)燈控制方案實(shí)現(xiàn)對(duì)所述信號(hào)燈組顯示模塊的圖案和顏色的顯示控制，所述信號(hào)燈狀態(tài)采集電路分別與所述主控mcu和信號(hào)燈組顯示模塊連接、用于采集所述信號(hào)燈組顯示模塊的顯示狀態(tài)。

在本發(fā)明所述的基于can總線控制的信號(hào)燈系統(tǒng)中，所述主控mcu的控制流程包括：

a)主控mcu啟動(dòng)后進(jìn)行系統(tǒng)的初始化操作，開始通過所述spi總線與所述監(jiān)控mcu通訊；

b)所述主控mcu通過所述spi總線向所述監(jiān)控mcu發(fā)送啟動(dòng)狀態(tài)請(qǐng)求，并判斷所述主控mcu收到的信息是否是異?；謴?fù)，如是，所述主控mcu向所述監(jiān)控mcu請(qǐng)求運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)，并根據(jù)所述運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)還原成信號(hào)燈控制方案，執(zhí)行步驟e)；否則，執(zhí)行步驟c)；

c)進(jìn)入紅燈狀態(tài)，所述主控mcu向所述信號(hào)燈管理主機(jī)請(qǐng)求所述信號(hào)燈控制方案，執(zhí)行步驟d)；

d)判斷所述主控mcu是否收到所述信號(hào)燈控制方案，如是，執(zhí)行步驟e)；否則，所述主控mcu向所述監(jiān)控mcu定時(shí)發(fā)送心跳數(shù)據(jù)，返回步驟c)；

e)所述主控mcu根據(jù)所述信號(hào)燈控制方案對(duì)所述信號(hào)燈顯示模塊進(jìn)行控制，執(zhí)行步驟f)；

f)所述主控mcu向所述監(jiān)控mcu定時(shí)發(fā)送心跳數(shù)據(jù)及備份關(guān)鍵參數(shù)；

g)所述主控mcu通過所述can總線實(shí)現(xiàn)與所述信號(hào)燈管理主機(jī)進(jìn)行交互。

在本發(fā)明所述的基于can總線控制的信號(hào)燈系統(tǒng)中，所述步驟g)進(jìn)一步包括：

g1)主控mcu定時(shí)通過can總線向所述信號(hào)燈管理主機(jī)發(fā)送信號(hào)燈電源狀態(tài)和信號(hào)燈組顯示模塊的狀態(tài)，并判斷所述can總線是否收到從所述信號(hào)燈管理主機(jī)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，如是，對(duì)所述can總線收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，執(zhí)行步驟g2)；否則，執(zhí)行步驟g6)；

g2)判斷所述can總線收到的數(shù)據(jù)是否是新的控制方案下載命令，如是，將所述信號(hào)燈控制方案更新為新的控制方案，執(zhí)行步驟g6)；否則，執(zhí)行步驟g3)；

g3)判斷所述can總線收到的數(shù)據(jù)是否是請(qǐng)求信號(hào)燈狀態(tài)命令，如是，將相應(yīng)信號(hào)燈狀態(tài)發(fā)送到所述信號(hào)燈管理主機(jī)，執(zhí)行步驟g6)；否則，執(zhí)行步驟g4)；

g4)判斷所述can總線收到的數(shù)據(jù)是否是程序固件升級(jí)命令，如是，接收新的程序固件文件并存儲(chǔ)，執(zhí)行升級(jí)操作，執(zhí)行步驟g6)；否則，執(zhí)行步驟g5)；

g5)判斷所述can總線收到的數(shù)據(jù)是否是其他擴(kuò)展命令，如是，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的功能實(shí)現(xiàn)，執(zhí)行步驟g6)；否則，執(zhí)行步驟g6)；

g6)返回。

在本發(fā)明所述的基于can總線控制的信號(hào)燈系統(tǒng)中，所述監(jiān)控mcu的監(jiān)控流程包括：

a＇)監(jiān)控mcu啟動(dòng)后執(zhí)行系統(tǒng)初始化操作；

b＇)所述監(jiān)控mcu定時(shí)監(jiān)控所述主控mcu的心跳數(shù)據(jù)，并接收運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)存入緩存；

c＇)定時(shí)喂所述看門狗；

d＇)判斷所述監(jiān)控mcu與所述主控mcu的通訊是否超時(shí)，如是，對(duì)所述主控mcu進(jìn)行硬件復(fù)位，執(zhí)行步驟e＇)；否則，返回步驟b＇)；

e＇)等待所述主控mcu啟動(dòng)；

f＇)所述主控mcu啟動(dòng)后，根據(jù)所述監(jiān)控mcu的請(qǐng)求指令，發(fā)送對(duì)應(yīng)的監(jiān)控狀態(tài)和關(guān)鍵參數(shù)，返回步驟b＇)。

實(shí)施本發(fā)明的基于can總線控制的信號(hào)燈系統(tǒng)，具有以下有益效果：由于設(shè)有信號(hào)燈管理主機(jī)、環(huán)境傳感器、信號(hào)燈控制單元、電源系統(tǒng)和信號(hào)燈組顯示模塊，信號(hào)燈管理主機(jī)通過can總線將信號(hào)燈控制方案下發(fā)到各個(gè)信號(hào)燈控制單元，信號(hào)燈控制單元收到信號(hào)燈控制方案后對(duì)其進(jìn)行分析，并按照信號(hào)燈控制方案的要求對(duì)信號(hào)燈組顯示模塊進(jìn)行控制，信號(hào)燈控制單元實(shí)時(shí)采集信號(hào)燈組顯示模塊的狀態(tài)，并且將信號(hào)燈組顯示模塊的狀態(tài)通過can總線上發(fā)到信號(hào)燈管理主機(jī)，完成對(duì)信號(hào)燈組顯示模塊的狀態(tài)的監(jiān)控，環(huán)境傳感器采集光照環(huán)境參數(shù)并將其通過can總線傳送到所述信號(hào)燈控制單元，信號(hào)燈控制單元根據(jù)所述光照環(huán)境參數(shù)對(duì)信號(hào)燈組顯示模塊的亮度進(jìn)行pwm控制，因此信號(hào)燈在滿足當(dāng)前交通信號(hào)燈需求的同時(shí)還能提供更完善的擴(kuò)展需求，滿足各種新增的指示需求，能簡(jiǎn)化信號(hào)燈安裝和調(diào)試的難度，降低施工的成本和維護(hù)成本，提高整個(gè)交通信號(hào)燈的可靠性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明基于can總線控制的信號(hào)燈系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為所述實(shí)施例中主控mcu的控制流程圖；

圖3為所述實(shí)施例中主控mcu通過所述can總線實(shí)現(xiàn)與所述信號(hào)燈管理主機(jī)進(jìn)行交互的具體流程圖；

圖4為所述實(shí)施例中監(jiān)控mcu的監(jiān)控流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明基于can總線控制的信號(hào)燈系統(tǒng)實(shí)施例中，該基于can總線控制的信號(hào)燈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。圖1中，該基于can總線控制的信號(hào)燈系統(tǒng)包括信號(hào)燈管理主機(jī)1、環(huán)境傳感器2、至少一個(gè)信號(hào)燈控制單元3、電源系統(tǒng)4和信號(hào)燈組顯示模塊5，本實(shí)施例中，路口每個(gè)信號(hào)燈都作為一個(gè)can節(jié)點(diǎn)，信號(hào)燈管理主機(jī)1與各個(gè)信號(hào)燈控制單元3之間采用can總線進(jìn)行通訊，can總線具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、抗電磁干擾能力強(qiáng)、成本低等優(yōu)點(diǎn)，這樣可以使得通訊線路簡(jiǎn)單可靠。信號(hào)燈管理主機(jī)1通過can總線將信號(hào)燈控制方案下發(fā)到各個(gè)信號(hào)燈控制單元3，信號(hào)燈控制單元3收到信號(hào)燈控制方案后對(duì)其進(jìn)行解析，并按照信號(hào)燈控制方案的要求對(duì)信號(hào)燈組顯示模塊進(jìn)行控制。信號(hào)燈管理主機(jī)1和信號(hào)燈之間只需要2根通訊線，信號(hào)燈再需要一條電源線就可以滿足，大大簡(jiǎn)化施工難度和降低施工成本，提高可靠性以及簡(jiǎn)化后續(xù)維護(hù)難度。

本實(shí)施中，信號(hào)燈控制單元3實(shí)時(shí)采集信號(hào)燈組顯示模塊5的狀態(tài)，并將信號(hào)燈組顯示模塊5的狀態(tài)通過can總線上發(fā)到信號(hào)燈管理主機(jī)1，完成對(duì)信號(hào)燈組顯示模塊5的狀態(tài)的監(jiān)控。信號(hào)燈控制單元3和信號(hào)燈管理主機(jī)1之間通過can總線定時(shí)發(fā)送心跳命令，以便信號(hào)燈管理主機(jī)1能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控每個(gè)can節(jié)點(diǎn)信號(hào)燈的狀態(tài)信息，對(duì)不正常的can節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理，并上發(fā)到平臺(tái)中心進(jìn)行報(bào)警。

本實(shí)施例中，環(huán)境傳感器2采集環(huán)境光線情況，并進(jìn)行綜合分析后，得到一個(gè)當(dāng)前光照情況參數(shù)，換句話說，環(huán)境傳感器2采集光照環(huán)境參數(shù)(即光照環(huán)境數(shù)據(jù))并將其通過can總線傳送到信號(hào)燈控制單元3，信號(hào)燈控制單元3按照設(shè)定的要求，根據(jù)光照環(huán)境參數(shù)對(duì)信號(hào)燈組顯示模塊5的亮度進(jìn)行pwm控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)燈亮度的控制，做到最大程度節(jié)省電能；電源系統(tǒng)4分別與信號(hào)燈控制單元3和信號(hào)燈組顯示模塊5連接、用于供電。

由于本發(fā)明中的信號(hào)燈控制單元3結(jié)合can總線通訊的功能，使得信號(hào)燈在滿足當(dāng)前交通信號(hào)燈需求的同時(shí)，還能夠提供更加完善的擴(kuò)展需求，可以滿足各種新增的指示需求，同時(shí)也能簡(jiǎn)化信號(hào)燈安裝和調(diào)試的難度，降低施工成本和維護(hù)成本，進(jìn)而提高整個(gè)交通信號(hào)燈的可靠性。

本實(shí)施例中，電源系統(tǒng)4包括交流供電電源41、蓄電池42、電源轉(zhuǎn)換模塊43和電源防護(hù)電路44，其中，交流供電電源41通過電源防護(hù)電路44與電源轉(zhuǎn)換模塊43連接，蓄電池42與電源轉(zhuǎn)換模塊43連接。交流供電電源41為220v交流電源，交流供電電源41接入后首先經(jīng)過電源防護(hù)電路44，抑制外部浪涌信號(hào)，然后經(jīng)電源轉(zhuǎn)換模塊43產(chǎn)生12v和5v，為信號(hào)燈控制單元3和信號(hào)燈組顯示模塊5進(jìn)行供電，同時(shí)也能夠?qū)π铍姵?2進(jìn)行充電。

蓄電池42為12v蓄電池，電源系統(tǒng)4具有掉電檢測(cè)和備份電源切換功能，電源系統(tǒng)4能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控外部220v交流電源供電，當(dāng)220v交流電源掉電時(shí)，能夠直接切換到蓄電池42供電，這樣能夠保證在掉電時(shí)，信號(hào)燈還能正常工作一段時(shí)間，確保在維護(hù)人員進(jìn)行線路修復(fù)前信號(hào)燈能正常工作。另外，蓄電池42的輸出電壓也能夠被信號(hào)燈控制單元3采集。針對(duì)電源系統(tǒng)4監(jiān)控方面，該基于can總線控制的信號(hào)燈系統(tǒng)能夠通過對(duì)應(yīng)的檢測(cè)電路檢測(cè)ac-ok信號(hào)，實(shí)現(xiàn)220v交流電源掉電時(shí)進(jìn)行報(bào)警和日志記錄，另外還能夠采集蓄電池42的電壓信號(hào)，監(jiān)控和綜合判斷蓄電池42的壽命情況，并實(shí)現(xiàn)狀態(tài)上發(fā)到信號(hào)燈管理主機(jī)1。本電源系統(tǒng)4還具有220vac-ok信號(hào)檢測(cè)，實(shí)時(shí)檢測(cè)交流供電是否正常，并且輸出狀態(tài)到信號(hào)燈控制單元3。

本實(shí)施例中，信號(hào)燈控制單元3包括主控mcu31、監(jiān)控mcu32、看門狗33、rtc實(shí)時(shí)時(shí)鐘34、can總線通訊接口35、rs485接口36、第一接口防護(hù)電路37和第二接口防護(hù)電路38，其中，主控mcu31實(shí)現(xiàn)與外部通訊，完成主要通訊和控制邏輯實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)燈組顯示模塊5的控制以及采集信號(hào)燈組顯示模塊5的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控mcu32之間交互。主控mcu31能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電源系統(tǒng)4的相關(guān)狀態(tài)進(jìn)行采集，包括ac-ok信號(hào)、蓄電池42的電壓情況等。

監(jiān)控mcu32通過spi總線與主控mcu31連接、用于通過心跳監(jiān)控主控mcu31的狀態(tài)，并備份主控mcu31的運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)，當(dāng)主控mcu31出現(xiàn)異常時(shí)能夠及時(shí)對(duì)主控mcu31進(jìn)行硬件復(fù)位，主控mcu31啟動(dòng)之后將運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)還原。采用主控mcu31和監(jiān)控mcu32的雙mcu的設(shè)計(jì)方式，可以提高系統(tǒng)的可靠性。

具體的，主控mcu31和監(jiān)控mcu32保持高速心跳發(fā)送，其中主控mcu31負(fù)責(zé)接收信號(hào)燈管理主機(jī)1發(fā)出來的信號(hào)燈控制方案，并且根據(jù)信號(hào)燈控制方案對(duì)信號(hào)燈組顯示模塊5進(jìn)行控制，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控信號(hào)燈組顯示模塊5的狀態(tài)，確保信號(hào)燈組顯示模塊5的狀態(tài)正確；監(jiān)控mcu32負(fù)責(zé)監(jiān)控主控mcu31的狀態(tài)，并且作為關(guān)鍵參數(shù)熱備份的模塊，實(shí)時(shí)接收主控mcu31運(yùn)行中關(guān)鍵參數(shù)并且進(jìn)行保存，當(dāng)主控mcu31出現(xiàn)異常時(shí)，監(jiān)控mcu32能夠快速檢測(cè)到主控mcu31的異常，并且對(duì)主控mcu31進(jìn)行硬件復(fù)位操作，當(dāng)主控mcu31恢復(fù)之后，將關(guān)鍵參數(shù)還原到主控mcu31，這樣主控mcu31就能夠繼續(xù)上一次未完成的控制，實(shí)現(xiàn)異常之后熱啟動(dòng)功能。

由于監(jiān)控mcu32沒有直接控制信號(hào)燈組顯示模塊5，不需要具有高實(shí)時(shí)性，所以監(jiān)控mcu32中使用了一個(gè)外部的看門狗33，在監(jiān)控mcu32異常時(shí)，看門狗33會(huì)根據(jù)喂狗超時(shí)能夠進(jìn)行復(fù)位，使得監(jiān)控mcu32正常?？撮T狗33與監(jiān)控mcu32連接、用于實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控mcu的異常檢測(cè)和復(fù)位。

為了后續(xù)升級(jí)和維護(hù)方便，主控mcu31和監(jiān)控mcu32均可以通過can總線實(shí)現(xiàn)程序固件升級(jí)的功能，這樣可以在需要更改信號(hào)燈控制方案的情況下，實(shí)現(xiàn)快速固件升級(jí)的操作。

rtc實(shí)時(shí)時(shí)鐘34與主控mcu31連接、用于為系統(tǒng)提供精確時(shí)間信息，能夠進(jìn)行時(shí)間的讀取和設(shè)計(jì)，為信號(hào)燈組顯示模塊5的控制提供可靠的時(shí)間信息。信號(hào)燈管理主機(jī)1會(huì)定時(shí)發(fā)送時(shí)間基準(zhǔn)對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘34進(jìn)行定時(shí)校時(shí)，在通訊線路異常的情況下，信號(hào)燈組顯示模塊5也可以根據(jù)信號(hào)燈控制方案正常運(yùn)行，直到維護(hù)人員將線路恢復(fù)正常。

can總線通訊接口35的一端與主控mcu31連接，can總線通訊接口35的另一端與第一接口防護(hù)電路37的一端連接，第一接口防護(hù)電路37的另一端通過can總線分別連接信號(hào)燈管理主機(jī)1和環(huán)境傳感器2，can總線通訊接口35通過can物理層交互，實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈控制單元3與外部的can總線設(shè)備進(jìn)行通訊。

rs485接口36的一端與主控mcu31連接，rs485接口36的另一端與第二接口防護(hù)電路38連接，rs485接口36實(shí)現(xiàn)與外部rs485外部設(shè)備進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的交互，通過設(shè)置rs485接口36，這樣可以極大豐富后續(xù)功能擴(kuò)展，簡(jiǎn)化布線，節(jié)省安裝施工成本，同時(shí)也方便后續(xù)維護(hù)等。上述第一接口防護(hù)電路37和第二接口防護(hù)電路38對(duì)由外部雷擊等引起的浪涌具有抑制能力和防護(hù)效果，有效降低雷擊等惡劣環(huán)境帶來的影響，提高設(shè)備使用壽命和可靠性。

信號(hào)燈組顯示模塊5由led燈組成，能夠根據(jù)信號(hào)燈控制方案顯示不同圖案和箭頭形狀，包含紅、黃、綠三種顏色等，電源轉(zhuǎn)換模塊43還分別與主控mcu31和信號(hào)燈組顯示模塊5連接。

本實(shí)施例中，信號(hào)燈控制單3元還包括亮度調(diào)節(jié)電路39、信號(hào)燈控制電路40和信號(hào)燈狀態(tài)采集電路41，其中，亮度調(diào)節(jié)電路分別39與主控mcu31和信號(hào)燈組顯示模塊5連接、用于實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)燈組顯示模塊5的顯示亮度的控制。信號(hào)燈控制電路40分別與主控mcu31和信號(hào)燈組顯示模塊5連接、用于根據(jù)主控mcu31的信號(hào)燈控制方案實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)燈組顯示模塊5的圖案和顏色的顯示控制。信號(hào)燈狀態(tài)采集電路41分別與主控mcu31和信號(hào)燈組顯示模塊5連接、用于采集信號(hào)燈組顯示模塊5的顯示狀態(tài)。

圖2為本實(shí)施例中主控mcu的控制流程圖，圖2中，主控mcu的控制流程包括：

步驟s01主控mcu啟動(dòng)后進(jìn)行系統(tǒng)的初始化操作，開始通過spi總線與監(jiān)控mcu通訊：本步驟中，主控mcu啟動(dòng)后，首先進(jìn)行系統(tǒng)的初始化操作，操作完成之后，開始通過spi總線與監(jiān)控mcu進(jìn)行通訊。

步驟s02主控mcu通過spi總線向監(jiān)控mcu發(fā)送啟動(dòng)狀態(tài)請(qǐng)求，并判斷主控mcu收到的信息是否是異?；謴?fù)：本步驟中，主控mcu通過spi總線向監(jiān)控mcu發(fā)送啟動(dòng)狀態(tài)請(qǐng)求，并判斷主控mcu收到的信息是否是異常恢復(fù)，如果判斷的結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟s03；否則，執(zhí)行步驟s04。

步驟s03主控mcu向監(jiān)控mcu請(qǐng)求運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)，并根據(jù)運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)還原成信號(hào)燈控制方案：如果上述步驟s02的判斷結(jié)果為是，即主控mcu為異常恢復(fù)，則執(zhí)行本步驟。本步驟中，主控mcu向監(jiān)控mcu請(qǐng)求運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)，并根據(jù)運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)還原成信號(hào)燈控制方案，根據(jù)異常前執(zhí)行到哪一個(gè)步伐繼續(xù)運(yùn)行。執(zhí)行完本步驟，執(zhí)行步驟s07。

步驟s04進(jìn)入紅燈狀態(tài)，主控mcu向信號(hào)燈管理主機(jī)請(qǐng)求信號(hào)燈控制方案：如果上述步驟s02的判斷結(jié)果為否，即收到的信息是正常啟動(dòng)，則執(zhí)行本步驟。本步驟中，進(jìn)入紅燈狀態(tài)，主控mcu向信號(hào)燈管理主機(jī)請(qǐng)求信號(hào)燈控制方案，然后定時(shí)發(fā)送心跳數(shù)據(jù)到監(jiān)控mcu，并且等待接收信號(hào)燈管理主機(jī)發(fā)送的信號(hào)燈控制方案。執(zhí)行完本步驟，執(zhí)行步驟s05。

步驟s05判斷主控mcu是否收到信號(hào)燈控制方案：本步驟中，判斷主控mcu是否收到信號(hào)燈控制方案，如果判斷的結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟s07；否則，執(zhí)行步驟s06。

步驟s06主控mcu向監(jiān)控mcu定時(shí)發(fā)送心跳數(shù)據(jù)：如果上述步驟s05的判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行本步驟。本步驟中，主控mcu向監(jiān)控mcu定時(shí)發(fā)送心跳數(shù)據(jù)，執(zhí)行完本步驟，返回步驟s04。

步驟s07主控mcu根據(jù)信號(hào)燈控制方案對(duì)信號(hào)燈顯示模塊進(jìn)行控制：本步驟中，本步驟中，主控mcu根據(jù)信號(hào)燈控制方案對(duì)信號(hào)燈顯示模塊進(jìn)行控制。執(zhí)行完本步驟，執(zhí)行步驟s08。

步驟s08主控mcu向監(jiān)控mcu定時(shí)發(fā)送心跳數(shù)據(jù)及備份關(guān)鍵參數(shù)：本步驟中，主控mcu收到信號(hào)燈控制方案后，對(duì)其進(jìn)行解析，生成運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)，并向監(jiān)控mcu定時(shí)發(fā)送心跳數(shù)據(jù)及備份關(guān)鍵參數(shù)。執(zhí)行完本步驟，執(zhí)行步驟s09。

步驟s09主控mcu通過can總線實(shí)現(xiàn)與信號(hào)燈管理主機(jī)進(jìn)行交互：本步驟中，主控mcu通過can總線實(shí)現(xiàn)與信號(hào)燈管理主機(jī)進(jìn)行交互，以及通過后續(xù)擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)rs485接口通訊。

對(duì)于本實(shí)施例而言，上述步驟s09還可進(jìn)一步細(xì)化，其細(xì)化后的流程圖如圖3所示。圖3中，上述步驟s09進(jìn)一步包括：

步驟s901主控mcu定時(shí)通過can總線向信號(hào)燈管理主機(jī)發(fā)送信號(hào)燈電源狀態(tài)和信號(hào)燈組顯示模塊的狀態(tài)，并判斷can總線是否收到從信號(hào)燈管理主機(jī)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)：本步驟中，主控mcu定時(shí)通過can總線向信號(hào)燈管理主機(jī)發(fā)送信號(hào)燈電源狀態(tài)和信號(hào)燈組顯示模塊的狀態(tài)，并判斷can總線是否收到從信號(hào)燈管理主機(jī)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，如果判斷的結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟s902；否則，執(zhí)行步驟s911。

步驟s902對(duì)can總線收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析：如果上述步驟s901的判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行本步驟。本步驟中，對(duì)can總線收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。執(zhí)行完本步驟，執(zhí)行步驟s903。

步驟s903判斷can總線收到的數(shù)據(jù)是否是新的控制方案下載命令：本步驟中，判斷can總線收到的數(shù)據(jù)是否是新的控制方案，如果判斷的結(jié)果為是，即是新的控制方案，則執(zhí)行步驟s904；否則，執(zhí)行步驟s905。

步驟s904將信號(hào)燈控制方案更新為新的控制方案：如果上述步驟s903的判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行本步驟。本步驟中，將信號(hào)燈控制方案更新為新的控制方案，生成新的關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)，并且發(fā)送到監(jiān)控mcu進(jìn)行備份。執(zhí)行完本步驟，執(zhí)行步驟s911。

步驟s905判斷can總線收到的數(shù)據(jù)是否是請(qǐng)求信號(hào)燈狀態(tài)命令：如果上述步驟s903的判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行本步驟。本步驟中，判斷can總線收到的數(shù)據(jù)是否是請(qǐng)求信號(hào)燈狀態(tài)命令，如果判斷的結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟s906；否則，執(zhí)行步驟s907。

步驟s906將相應(yīng)信號(hào)燈狀態(tài)發(fā)送到信號(hào)燈管理主機(jī)：如果上述步驟s905的判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行本步驟。本步驟中，將相應(yīng)信號(hào)燈狀態(tài)發(fā)送到信號(hào)燈管理主機(jī)。執(zhí)行完本步驟，執(zhí)行步驟s911。

步驟s907判斷can總線收到的數(shù)據(jù)是否是程序固件升級(jí)命令：如果上述步驟s905的判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行本步驟。本步驟中，判斷can總線收到的數(shù)據(jù)是否是程序固件升級(jí)命令，如果判斷的結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟s908；否則，執(zhí)行步驟s909。

步驟s908接收新的程序固件文件并存儲(chǔ)，執(zhí)行升級(jí)操作：如果上述步驟s907的判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行本步驟。本步驟中，接收新的程序固件文件并存儲(chǔ)，執(zhí)行升級(jí)操作。執(zhí)行完本步驟，執(zhí)行步驟s911。

步驟s909判斷can總線收到的數(shù)據(jù)是否是其他擴(kuò)展命令：如果上述步驟s907的判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行本步驟。本步驟中，判斷can總線收到的數(shù)據(jù)是否是其他擴(kuò)展命令，如果判斷的結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟s910；否則，執(zhí)行步驟s911。

步驟s910執(zhí)行對(duì)應(yīng)的功能實(shí)現(xiàn)：如果上述步驟s909的判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行本步驟。本步驟中，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的功能實(shí)現(xiàn)。執(zhí)行完本步驟，執(zhí)行步驟s911。

步驟s911返回：本步驟中，執(zhí)行返回操作。

圖4為本實(shí)施例中監(jiān)控mcu的監(jiān)控流程圖，圖4中，監(jiān)控mcu的監(jiān)控流程包括：

步驟s01＇監(jiān)控mcu啟動(dòng)后執(zhí)行系統(tǒng)初始化操作：本步驟中，監(jiān)控mcu啟動(dòng)之后，首先執(zhí)行系統(tǒng)初始化操作。

步驟s02＇監(jiān)控mcu定時(shí)監(jiān)控主控mcu的心跳數(shù)據(jù)，并接收運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)存入緩存：本步驟中，初始化之后，監(jiān)控mcu定時(shí)監(jiān)控主控mcu的心跳數(shù)據(jù)，并接收運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)存入緩存，也就是接收運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行備份操作。

步驟s03＇定時(shí)喂看門狗：本步驟中，定時(shí)喂看門狗。

步驟s04＇判斷監(jiān)控mcu與主控mcu的通訊是否超時(shí)：本步驟中，判斷監(jiān)控mcu與主控mcu的通訊是否超時(shí)，如果判斷的結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟s05＇；否則，返回步驟s02＇。

步驟s05＇對(duì)主控mcu進(jìn)行硬件復(fù)位：如果上述步驟s04＇判斷的結(jié)果為是時(shí)，即監(jiān)控mcu與主控mcu的通訊超時(shí)，則執(zhí)行本步驟。本步驟中，對(duì)主控mcu進(jìn)行硬件復(fù)位。執(zhí)行完本步驟，執(zhí)行步驟s06＇。

步驟s06＇等待主控mcu啟動(dòng)：本步驟中，等待主控mcu啟動(dòng)。

步驟s07＇主控mcu啟動(dòng)后，根據(jù)監(jiān)控mcu的請(qǐng)求指令，發(fā)送對(duì)應(yīng)的監(jiān)控狀態(tài)和關(guān)鍵參數(shù)：本步驟中，主控mcu啟動(dòng)后，根據(jù)監(jiān)控mcu的請(qǐng)求指令，發(fā)送對(duì)應(yīng)的監(jiān)控狀態(tài)和關(guān)鍵參數(shù)。值得一提的是，監(jiān)控mcu會(huì)定時(shí)執(zhí)行看門狗喂狗操作，如果監(jiān)控mcu異常，看門狗會(huì)對(duì)監(jiān)控mcu執(zhí)行復(fù)位操作。

總之，本發(fā)明通過can總線方式，可以有效提高通訊可靠性、降低施工難度、節(jié)省施工成本，減少故障發(fā)生概率，降低維護(hù)難度和成本；通過內(nèi)部主控mcu31和監(jiān)控mcu32對(duì)信號(hào)燈組顯示模塊5進(jìn)行控制，提高信號(hào)燈控制的智能化水平；在硬件和軟件兩方面的多重可靠性設(shè)計(jì)，極大提高該基于can總線控制的信號(hào)燈系統(tǒng)的可靠性；通過can總線接收環(huán)境傳感器2的環(huán)境光線情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)燈組顯示模塊5的亮度進(jìn)行控制，最大程度節(jié)省電能；同時(shí)，為了保證后續(xù)擴(kuò)展性和可維護(hù)性，本發(fā)明能夠通過can總線進(jìn)行內(nèi)部程序固件升級(jí)，能夠適應(yīng)后續(xù)更多功能升級(jí)，降低維護(hù)難度和維護(hù)成本。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。