[实用新型]一种交通灯实训装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及教学实验领域，尤其涉及一种可帮助学生学习应用单片机或可编程控制器进行系统设计的交通灯实训装置。

背景技术

实验教学在教学中的比例逐步增长，实验教学是培养学生实验动手能力、实验研究能力和创新能力，并对理论教学的知识通过实验获得理性认识从而掌握理论知识，因此实验教学内容包括了验证型、综合性、设计性和创新性实验项目，目前中国学生的实验设计能力和创新能力普遍欠缺，这与实验教学设备和教学方法有直接联系，可以通过改进实验教学设备和教学方法，逐步达到提高学生实验设计能力和创新能力的目的。

交通灯控制系统设计是单片机、可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）课程中最常见的一个教学实验项目，在实际的实践教学过程中，学校均采用一体化的封闭式的单片机实验箱设计或PLC实验箱。交通灯实验中模仿实际交通灯控制系统，设置四组发光二极管，分别对应于东、南、西、北四个方向，每个方向包括3个发光二极管，发光二极管的一点与I/O口相连。现有的交通灯实训装置（包括单片机和PLC交通灯实验箱）中交通灯南北或东西方向的指示灯进行并联，即南北方向中对应位置的两个指示灯共用同一个I/O口，东西方向中对应位置的两个指示灯共用同一个I/O口。无法用于其它的实训项目，因此，东西和南北方向发光二极管的颜色变化步调一致，无法完成各个发光二极管的独立变化，进行环彩灯实验。而在实际的单片机或PLC控制中，环彩灯实验也是一个常用的实验项目。

另外，由于单片机所用电源（5V）和PLC所用的电源（24V）不同，现有的交通灯实训装置功能不通用，若要进行单片机实验和PLC实验，需要同时单独设置单片机交通灯实训装置和PLC的交通灯实训装置，装置的利用率不高。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种交通灯实训装置。

一种交通灯实训装置，包括电路板以及设置于电路板上的交通灯模块、地线接口、电源接口和多个I/O口，所述交通灯模块包括4组发光二极管，4组发光二极管呈矩形排列，每组发光二极管中包括红、黄、绿三个发光二极管，每个发光二极管的一端接电源接口，另一端接相应的I/O口。

与现有的交通灯实训装置中2个发光二极管（指示灯）共用一个I/O口，每个发光二极管的单独对应一个I/O口，可以通过外接的单片机对每一个发光二极管的进行单独控制，能够进行环彩灯实验，从而扩大了该交通灯实训装置的使用范围，提高了装置的利用率。

所述的电源接口为2个，一个为24V电源接口，一个为5V电源接口，所述24V电源接口通过DC-DC电路与各个发光二极管连接，所述5V电源接口与各个发光二极管直接连接。

在原有只有一个5V电源接口的实训装置上再设置24V的电源接口，并采用DC-DC电路将电压降至5V，外接24V电源，直接将PLC芯片的输出端与相应的I/O口连接，即可进行基于PLC的交通灯实验。

为防止实际实验操作过程中，学生将5V电源接口误接上24V电源，作为优选，5V电源接口通过二极管与各个发光二极管直接连接。

所述的交通灯实训装置还包括固定在电路板上的数码显示管，所述数码显示管为共阴极连接，所述数码显示管的输入端与对应的I/O口相连，所述数码显示管的接地端与地线接口相连。数码显示管，用于显示交通灯中信号变化的时间，更加接近真实的交通灯。

为便于观察，所述4组发光二极管处在数码显示管的外围。

所述的交通灯实训装置还包括固定在电路板上的开关，所述开关的一端与地线接口连接，另一端与对应的I/O口相连。通过设置开关，结合外接控制芯片（单片机或PLC芯片）实现手动控制，能够进行功能扩展，该开关个数可以根据实际需要设置。

所述的交通灯实训装置还包括透明盒体，所述透明盒体由相互扣合的上盖和底座构成，所述电路板以及交通灯模块封装在透明盒体中，所述I/O口和开关均嵌设在上盖和底座的结合部位。

所述电路板为矩形，且四角带有安装孔，所述上盖朝向电路板的一侧设有贯穿安装孔的定位套，所述底座朝向电路板的一侧设有与所述定位套过盈配合的定位柱。通过定位柱与定位套之间的过盈配合，使上盖和底座不易脱落分离，可以不用螺钉等固定件，拆装方便。

所述上盖与电路板的顶面之间设有第一绝缘垫块，所述底座与电路板的底面之间设有第二绝缘垫块。

将电路板以及交通灯模块封装在透明盒体中一方面可以很好的保护电路，防止线路损坏，便于移动，另一方面还可以起到防尘和防水作用。