交通信号机多路信号转接器设计

2008-06-05 10:14:12编辑:孙树宾 关键字:转接器  交通信号机  按键  信号线  串行通信协议  KeyALL  噪声电压  信号通过

  交通信号机是交通控制的实验设备,对全面掌握交通控制的基础理论,培养操作能力具有重要意义。在现有的实验室信号机共有四台,分别独立工作,而倒计时牌只能显示某一台信号机的倒计时时间。如果要显示其他信号机的倒计时信息,必须将其控制线路拆开再与需要显示的信号机连接,使用很不方便,而且较易因连接不可靠等问题而发生错误。

  本文设计的交通信号机倒计时信号转接器,可以通过按键方便地切换与倒计时牌相连的信号机,从而实现多台信号机分时共享同一个倒计时牌的目的。该信号转接器的使用简化了试验过程,提高了试验效率,实现了对实验室现有设备的升级改造,具有一定的实用价值。

  1交通信号机转接器的工作原理

  1.1交通信号机实验系统简介

  交通信号机是进行交通信号控制实验的仪器,每一台信号机都能完成一个交叉口的信号控制实验。在智能交通信号控制中,除了单个交叉口交通信号的点控方式外,还有可以将干线上一批相邻的交叉口联合协调控制以此来明显地减少延误的线控方式,以及把城区内的全部交通信号的监控作为指挥控制中心管理下的一套整体的面控方式,而其中又可以分解为线控和点控方式。因此在进行交通控制的实验时,将四个信号机组合在一起形成一个简单的面控模式,从而达到对交通信号控制模拟的目的,如图1所示。然而,作为交通信号控制模拟结果的表现形式之一的倒计时信号灯只有一组,在某一时刻只能显示一台信号机中的倒计时,而且只能将倒计时灯的信号连线重新连接才能显示另一台信号机的倒计时时间,给实验造成很大麻烦。如果设计一种转接器装置使其能按照需要控制倒计时灯显示,则可以解决这个问题。

  

  1.2 信号传输原理

  根据交通信号机的使用说明,倒计时信号的传输遵循RS-485串口协议。该串行通信协议定义了串行通信协议中传输的信息内容及使用格式。其中包括:主机轮询(或广播)格式、主机的编码方法,内容包括:要求动作的功能代码、传输数据和错误检验等;从机的响应也是采用相同的格式和方法,内容包括:动作确认、返回数据和错误检验等。当从机在接收信息时发生错误,或不能完成主机要求动作时,将组织一个故障信息作为响应反馈给主机。

  RS-485采用两根信号线,这两根信号线都传递几乎相同大小的反向电流,因为大多数的噪声电压在两条导线上或多或少同时出现,这就减少了接收到的噪声。

  1.3 信号转接器的工作原理

  在信号传输过程中,RS-485采用平衡传输模式,能够在较低误码率下进行远距离传输且性能可靠。要形成一个有效的输出,两条传输线A、B之间的压差大于1.5V即可。而在RS-485的接收器端,两传输线A、B的输入差异只需要0.2V,即如果A至少比B高0.2V,则接收器即认为它是逻辑“1”;如果B至少比A高出0.2V,则接收器即认为它为逻辑“0”;如果A、B之间的压差小于0.2V,则这个逻辑电平属于没有定义,接收器收到这个电压将要发出一个错误代码。

  由于交通信号机倒计时信号的传输符合RS-485协议,每个信号机用两根信号线来传输倒计时信息,所以转换器要将多台信号机的倒计时传输线按照要求有选择地和倒计时牌的传输线进行连接,以此来显示指定信号机的倒计时信息。

  在现有的实验室中,共有四台信号机,按照设计功能要求,信号转接器通过按键的处理来选择信号机,将相应信号机输出的倒计时信号和倒计时灯的接收线连接起来。交通信号机倒计时信号转换器原理图如图2所示。

  

  2 转接器的设计

  在转接器的设计中,利用多路选择器芯片来实现转接,这就要考虑所传输信号的特征。交通信号机的倒计时信号要遵循RS-485协议、接收器的输入电阻RIN≥12kΩ、驱动器能输出±7V的共模电压,同时输入端的电容≤50pF,选取多路选择模拟开关MAX309。为了操作方便,选用四个按钮控制转接器,同时需要有对按键去抖动的处理电路以及连接开关按钮与多路选择器开关的逻辑电路。因此,设计的转接器主要由多路选择器开关、按键处理电路、逻辑电路以及电源模块几个部分组成。

  2.1核心器件MAX309

  MAX309是MAXIM公司的一种精密、双四通道的高性能CMOS模拟多路开关,通过两位逻辑选择双四通道的开关,±15V双电源供电,可以满足RS-485输出±7V共模电压的电平要求;它的接通电阻为100Ω,漏电流1nA,导通速率0.225μs,并采用ESD保护,因此它是一种低功耗四路RS-422/RS-485接收器。MAX309逻辑示意图如图3所示。

  模拟多路开关是利用两位逻辑来控制的,而四个信号机需要四个按键来控制,这样连接四个按键和两位逻辑之间需要进行转换。信号机转接器的电路如图4所示,由按键、逻辑电路和MAX309组成。

  

  (1)按键处理电路

  由于电路中没有控制芯片,因此按键只能采用硬件去抖动方法处理。按键处理电路如图5所示。

  

  (2)逻辑转换和提示灯设计

  将控制四个信号机的按键信号通过逻辑电路变换,用以控制多路选择模拟开关MAX309,利用一个74LS148来实现4-2编码的功能,同时将空置的管脚接地。

  为了能够明确地指示倒计时灯显示的是哪一个信号机,在设计时增加了提示灯,即当按键按下时,对应的表征信号机的灯点亮,起到提示作用。由于按键是按钮式的,而要使二极管点亮需要持续的高电平,因此利用锁存器74LS377来实现。74LS377的使能信号是利用逻辑器件74121产生的,当有按键按下时,就会输出一个脉冲作为74LS377的使能信号。按键编码逻辑电路如图6所示。

  (3)转换器的电路实现

  如图4所示,四个信号机中每个信号机都有两根传输倒计时信息的数据线,分别为M1A、M1B,M2A、M2B,M3A、M3B,M4A、M4B。每一组分别接在双四选择器MAX309的两端。倒计时牌也有两根数据线MA、MB,同样与双四选择器MAX309两端相接。

  本电路设置了四个按键用来对应四台信号机,如按钮1代表信号机1的按键开关,以此类推。四个按键的输出与双四输入与非门的四个接口相连,输出一个脉冲信号KeyALL接到单稳态触发器,通过单稳态触发器对脉冲信号的作用后,输出的信号PULSE接到D触发器,作为一个时钟信号,同时,四个按键的四根信号线也接到D触发器的输入端。从D触发器输出的四个信号再接到编码器的四个输入端,输出二进制编码。

  本文介绍了交通信号机转接器的设计,该转换器具有对倒计时灯实现自动转接的功能,而且结构简单可靠、性能稳定、便于操作、费用低,完全可以满足设计要求,已经在实验室中应用,效果良好。同时,它具有一定的可扩展性,便于进一步的功能开发,可应用于多种串口数据传输设备的信号切换,具有一定的应用前景。

  参考文献

  [1] 胡嗣云,任大任.智能交通信号控制机的研究[J]. 测控技术, 2001,20(2):27-29.

  [2] 尹宏宾,徐建闽.道路交通控制技术[M].广州:华南理工大学出版社,2000.

  [3] 陈德望,汤淑明,宫晓燕,等.城市交叉口交通信号控制研究的发展与展望[J].自动化博览,2002,(1):48-50.

  [4] 乐寿长.道路交通控制[M].长沙:湖南科学技术出版社,1994.

  [5] 刘焕成,刘智勇,尹征琦,等.车辆感应式交通控制系统[J]. 电子技术,2002,(8):16-19.

  [6] 段里仁,任大任.道路交通自动控制[M].北京:中国人民公安大学出版社,1991.

  [7] 杨佩昆,交通管理与控制[M].北京:人民交通出版社,1995.

  [8] 江冰,朱锡方,王枚.电子技术基础及应用[M]. 北京:机械工业出版社,2001.

  [9] 康华光.电子技术基础:数字部分[M]. 第4版. 北京:高等教育出版社,2000.

关键字:转接器  交通信号机  按键  信号线  串行通信协议  KeyALL  噪声电压  信号通过

来源: EDNchina 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2008/0605/article_739.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:无人驾驶车辆终端控制的研究与探索
下一篇:基于CC2500的无线楼字跟踪系统软硬件设计

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

推荐阅读

高灵敏向量转接器增强电子战威胁模拟逼真度

是德科技高灵敏度的全新向量转接器能以灵敏的120dB振幅范围模拟实际的接收角度与重叠扫描情形,以现成解决方案实现业界最高的传真度。是德科技(Keysight Technologies)日前宣布推出高灵敏度向量转接器,进一步延伸了UXG X系列高灵敏度讯号产生器的功能,让工程师能利用IQ资料产生复杂的脉冲讯号与波形,以便得到更逼真的电子战(EW)威胁模拟结果。Keysight N5194A UXG X系列高灵敏度向量转接器可搭配是德科技商用现成(COTS)的UXG X系列高灵敏度讯号产生器,为航太与国防应用提供业界传真度最高的高灵敏度威胁模拟。N51N5194A UXG X系列高灵敏度向量转接器可在50MHz至20GHz的频率范围
发表于 2017-10-26 19:55:23

是德全新向量转接器可增强电子战威胁逼真度

是德科技(Keysight)日前宣布推出高灵敏度向量转接器,进一步延伸了UXG X系列高灵敏度讯号产生器的功能,让工程师能利用IQ数据产生复杂的脉冲讯号与波形,以便得到更逼真的电子战(EW)威胁仿真结果。Keysight N5194A UXG X系列高灵敏度向量转接器,可搭配该公司商用现成(COTS)的UXG X系列高灵敏度讯号产生器,为航天与国防应用提供业界传真度最高的高灵敏度威胁仿真。台湾是德科技总经理张志铭表示,是德正积极与业界领导厂商合作,以便创造并提供可快速调整的电子战解决方案,让客户能无往不利地获得成功。N51N5194A UXG X系列高灵敏度向量转接器,可在50 MHz至20 GHz的频率范围内运作,其中包含每秒
发表于 2017-10-19 21:00:07

大联大世平集团推出低功耗自调整高效电源转接器解决方案

2016年5月31日,致力于亚太地区市场的领先半导体元器件分销商---大联大控股宣布,其旗下世平推出基于众多国际大厂技术和产品的低功耗自调整高效电源转接器解决方案,其中包括符合高通QC2.0快速充电标准、符合MTK Pump Express快速充电标准的5V/9V/12V快速充电电源转接器方案和65W~120W超低待机功耗电源转接器方案。   随着消费者节能意识逐渐加强,市面上越来越多的转接器的待机功耗已经越来越低。而电子产品的屏幕越来越大,处理器的性能也越来越强并升级多核,导致产品的电池容量变大,这样产品的充电时间不可避免的会变长。大联大世平特别联手众多国际大厂,推出自调整电源转接器,可以实现电源的电压、电流
发表于 2016-05-31 16:13:50
大联大世平集团推出低功耗自调整高效电源转接器解决方案

使用MAX4951 SATA双向转接器驱动eSATA电缆

摘要:采用增强串行ATA (eSATA),带有外部驱动的计算机系统在性能上实际与内部驱动计算机系统相当,要比USB 2.0快得多。eSATA提供单独的接收/发送通道,速率高达3.0Gbps,而USB 2.0只是简单的480Mbps链路。采用eSATA端口,计算机很容易获得1千兆字节(1TB)或更多的外部数据,就像访问内部驱动器一样方便,而电缆传输距离可以延伸到2m。为进一步适应更长的电缆,eSATA需要比SATA更强的驱动能力。基于这一需求,我们推出了MAX4951 SATA双向转接器以满足eSATA驱动的全面需求。  SATA和以前的数据传输协议在笔记本电脑和台式计算机中,串行ATA (SATA)硬盘驱动器几乎完全
发表于 2012-01-30 16:26:54
使用MAX4951 SATA双向转接器驱动eSATA电缆

交通信号机多路信号转接器设计

  交通信号机是交通控制的实验设备,对全面掌握交通控制的基础理论,培养操作能力具有重要意义。在现有的实验室信号机共有四台,分别独立工作,而倒计时牌只能显示某一台信号机的倒计时时间。如果要显示其他信号机的倒计时信息,必须将其控制线路拆开再与需要显示的信号机连接,使用很不方便,而且较易因连接不可靠等问题而发生错误。   本文设计的交通信号机倒计时信号转接器,可以通过按键方便地切换与倒计时牌相连的信号机,从而实现多台信号机分时共享同一个倒计时牌的目的。该信号转接器的使用简化了试验过程,提高了试验效率,实现了对实验室现有设备的升级改造,具有一定的实用价值。   1交通信号机转接器的工作原理   1.1交通信号机实验系统
发表于 2011-05-29 20:26:08
交通信号机多路信号转接器设计

意法推出DisplayPort到VGA单片转接器芯片

数字视频芯片厂商、DisplayPort规范的主要参与者意法半导体(纽约证券交易所代码:STM)推出业内首款单片DisplayPort转VGA芯片,有助于推动DisplayPort快速成为下一代显示器的接口标准。         STDP3100可使带有DisplayPort接口的台式电脑、工作站和笔记本电脑连接到传统的模拟VGA显示器和投影机。设备厂商和终端用户将因此得到更高的使用灵活性,有助于DisplayPort作为高性能数字显示器接口的推广应用。STDP3100在单一芯片内整合DisplayPort输入端口、VGA输出和支持功能,可替代现有的多片
发表于 2009-01-15 17:44:35
意法推出DisplayPort到VGA单片转接器芯片

小广播

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 视频监控 智能卡 防盗报警 智能管理 处理器 传感器 其他技术 综合资讯 安防论坛

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2018 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved