[发明专利]LED交通信号灯控制系统

权利要求书

1.一种LED交通信号灯控制系统，所述控制系统位于当前交通路口， 包括自动充电设备和LED三色灯设备，自动充电设备用于在电量不足时， 自动接收外界的充电电力，以保障LED三色灯设备的电力供应，LED三 色灯设备用于交替显示红黄绿三色。

2.如权利要求1所述的LED交通信号灯控制系统，其特征在于，所 述控制系统包括：

能量检测设备，用于分别与电源供应设备的市电接入接口和远端中央 控制设备连接，包括能量消耗检测单元和第一RS485通信单元，能量消耗 检测单元与市电接入接口连接，用于在电源供应设备进行电力供应时，确 定所述控制系统所消耗的能量，第一RS485通信单元与能量消耗检测单元 连接，用于将所述控制系统所消耗的能量发送给远端中央控制设备；

电力检测设备，与电源供应设备的电压转换电路连接，用于检测电压 转换电路提供的电压是否符合预设电压，当电压转换电路提供的电压低于 预设电压时，发出电量不足信号；

定位设备，用于在接收到定位启动信号时，自动寻找附近的LED交通 信号灯；

自动通信设备，与定位设备连接，用于在寻找到附近的LED交通信号 灯后，向其发送握手信号以建立与其之间的通信链路，并在完成与附近的 LED交通信号灯的通信链路建立操作后，发出链路建立完成信号；

自动充电设备，用于在接收到链路建立完成信号时，接收附近的LED 交通信号灯对其的无线充电，并在充电完成后替换电源供应设备以进行电 力供应；

RS485串行通信设备，用于实现MSP430单片机与远端中央控制设备 之间的RS485通信；

MSP430单片机，分别与电力检测设备、定位设备、自动通信设备、 自动充电设备和RS485串行通信设备连接，用于在接收到电量不足信号后， 启动定位设备、自动通信设备和自动充电设备，将电量不足信号通过RS485 串行通信设备发送给远端中央控制设备，并将定位启动信号发送给定位设 备，还用于在接收到链路建立完成信号后，通过RS485串行通信设备向远 端中央控制设备发送无线充电启动信号，以启动定位设备寻找到的附近的 LED交通信号灯的无线充电操作；

车辆通行时间检测设备，用于检测并输出车辆通过当前交通路口所需 的平均时间，包括：

计时单元，用于提供并输出计时信号；

超声波发送单元，位于当前交通路口的正上方，用于向当前交通 路口地面发射超声波信号；

超声波接收单元，与超声波发送单元一起位于当前交通路口的正 上方，用于接收反射的超声波信号；

检测控制单元，分别与计时单元、目标识别单元、超声波发送单 元和超声波接收单元连接，用于基于发射超声波信号和接收反射的超声波 信号之间的时间间隔是否发生变化，确定是否发出目标存在信号，还用于 基于每一辆通过当前交通路口的车辆的通行时间确定车辆通过当前交通 路口所需的平均时间；

目标识别单元，位于当前交通路口的正上方并位于超声波发送单 元之后，距离超声波发送单元的径向长度为10毫米，分别与检测控制单 元和计时单元连接，用于在接收到目标存在信号后，基于图像识别方式确 定通过当前交通路口的目标是否为车辆，以将车辆目标信号或非车辆目标 信号发送给检测控制单元，同时计算车辆车头经过当前交通路口预设基线 和车辆车尾经过当前交通路口预设基线之间的时间间隔，以作为车辆的通 行时间发送给检测控制单元，其中，当前交通路口预设基线在当前交通路 口地面上，径向位置在目标识别单元之后，距离目标识别单元的径向长度 为30毫米；

剩余通行车辆数量指示设备，用于与车辆通行时间检测设备连接以接 收车辆通过当前交通路口所需的平均时间，与黄灯倒计时指示设备连接以 接收其输出的倒计时时间，并基于车辆通过当前交通路口所需的平均时间 和倒计时时间确定黄LED主灯或黄LED辅灯在关闭前还能够通行的车辆 数量以作为剩余通行车辆数量显示和输出；

LED三色灯设备，包括红LED主灯、黄LED主灯、绿LED主灯、 红LED辅灯、黄LED辅灯和绿LED辅灯，红LED辅灯、黄LED辅灯和 绿LED辅灯分别作为红LED主灯、黄LED主灯和绿LED主灯的替换灯， 以在相应主灯发生故障时替换相应主灯进行显示或关闭操作；

黄灯倒计时指示设备，用于在LED三色灯设备中的黄LED主灯或黄 LED辅灯显示时，触发对黄LED主灯或黄LED辅灯的显示倒计时操作， 并显示对应的倒计时时间；

行人通行指示灯设备，包括行人通行允许灯、行人通行切换灯和行人 通行禁止灯，行人通行切换灯显示在行人通行允许灯显示前并在行人通行 禁止灯关闭后；

信号灯控制设备，分别与LED三色灯设备、黄灯倒计时指示设备和行 人通行指示灯设备连接，用于同时控制LED三色灯设备、黄灯倒计时指示 设备和行人通行指示灯设备的显示操作；

LCD显示设备，包括LCD显示屏、显示屏驱动单元和RS232串行通 信单元，LCD显示屏集成有触摸屏，显示屏驱动单元与LCD显示屏连接， 用于驱动LCD显示屏以实现显示操作或接收触摸屏输入操作，串行通信 单元分别与显示屏驱动单元和MSP430单片机连接，用于接收显示内容或 发送触摸片输入内容；

车流量检测设备，包括有源环形车辆检测单元和第二RS485通信单元， 有源环形车辆检测单元用于对通行于当前交通路口的车辆的车速、车长、 车距和车辆密度进行检测，第二RS485通信单元分别与有源环形车辆检测 单元和远端中央控制设备连接，用于将通行于当前交通路口的车辆的车 速、车距和车辆密度发送给远端中央控制设备；

电源供应设备，包括市电接入接口、变压整流电路、滤波稳压电路和 电压转换电路，市电接入接口用于接收市电电力供应，变压整流电路与市 电接入接口连接，用于对接收的市电电力信号依次进行变压操作和整流操 作，以获得整流电力信号，滤波稳压电路与变压整流电路连接，用于对整 流电力信号依次进行滤波操作和稳压操作，以获得稳压电力信号，电压转 换电路与滤波稳压电路连接，用于对稳压电力信号进行电压转换操作，以 获得12V、5V或3.3V电压信号；

其中，红LED主灯、黄LED主灯、绿LED主灯、红LED辅灯、黄 LED辅灯和绿LED辅灯中每一个LED灯都包括负极引脚、正极引脚、反 射帽、LED芯片和环氧树脂透镜，LED芯片分别与负极引脚和正极引脚连 接，反射帽设置在LED芯片的下方，环氧树脂透镜为圆形，设置在LED 芯片上方并包裹LED芯片，用于保护LED芯片并对LED芯片发出的光线 进行聚光。