交通灯辅助倒计时屏及其控制方法与流程

1.本发明涉及交通灯技术领域，具体涉及一种交通灯辅助倒计时屏及其控制方法。


背景技术：

2.道路交叉口的车辆诱导信号（交通灯）如果具有倒计时提示，司机能提前预知道路交叉口通行状态的时间节点，将有效提高车辆通过交叉口的效率。早期倒计时采用数码提示，信号机发出信号驱动，功能单一。目前，有关技术人员提出了一种道路交通信号灯辅助led倒计时控制系统（简称led倒计时屏），不但可以显示倒计时信息，满足道路车辆的有效引导，而且可以显示图形、图案、文字等信息，对于城市文明建设宣传、道路完全警示具有积极作用。但是由于其是一个独立于信号机外的检测与显示系统，无法和交通灯信号机完全同步，对不同道路上的倒计时屏需要分别设置，而且定期检修，使用和维护都不方便。


技术实现要素：

3.本发明提供一种交通灯辅助倒计时屏及其控制方法，以解决现有的倒计时屏不能和交通灯自动完全同步，使用不便的技术问题。
4.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：设计一种交通灯辅助倒计时屏控制方法，用于控制和交通灯相连的倒计时屏，包括以下步骤：s1：判断交通灯的工作模式，所述工作模式包括左转、右转、直行中至少一种；s2：检测所述工作模式下的交通灯显示红/黄/绿灯信号的第一、二个周期的时长，保存为第一时长t1、第二时长t2；s3：比较t1和t2的大小，若t2＜t1，在下个周期倒计时屏输出t2时长的对应颜色的字符，并将输出时长保存为第三时长t3；若t2＞t1，在下个周期倒计时屏输出t1时长的对应颜色的字符后继续输出t2-t1时长的过渡字符，并将输出时长保存为第四时长t4；若t2=t1，在下个周期倒计时屏输出t1时长的对应颜色的字符，并将输出时长保存为第五时长t5；s4：将第二时长t2作为新的第一时长t1，将第三时长t3/第四时长t4/第五时长t5作为新的第二时长t2，重复上述步骤，即成。
5.进一步的，在步骤s1中，交通灯的工作模式包括四种，分别为：模式0：交通信号灯包含三条支路，分别为左转、右转、直行；模式1：交通信号灯包含两条支路，分别为左转、直行，其右转支路为不被检测的常绿信号；模式2: 交通信号灯只包含直行支路；模式3：交通信号灯处于开机学习期间、信号机故障期间、信号机输出黄闪期间。
6.进一步的，交通灯的初始工作模式为模式0，若一个周期内未检测到右转信号，则
交通灯的工作模式变为模式1，若一个周期内未检测到右转和左转信号，则交通灯的工作模式变为模式2，若一个周期内均为检测到左转、右转和直行信号，则交通灯的工作模式变为模式3。
7.进一步的，在步骤s3中，在下个周期倒计时屏的显示内容包括时长为tm的倒计时以及时长为t2-tm的广告字符。
8.进一步的，在步骤s1中，还包括触发方式检测，获取信号灯触发信号的时长，若该时长大于设定值，则触发方式为电平触发，否则为脉冲触发。
9.进一步的，在电平触发方式下，信号灯单色显示时长为触发信号的时长，在脉冲触发方式下，信号灯单色显示时长为两个触发信号之间的间隔时长。
10.还设计一种交通灯辅助倒计时屏，包括mcu控制器、信号采集模块、led驱动模块，所述mcu控制器内置有用于实现如权利要求1-6任意一项所述的交通灯辅助倒计时屏控制方法的运算单元，所述信号采集模块包括用于采集交通灯信号的光电耦合器，所述信号采集模块将交通灯信号输入所述mcu控制器，所述mcu控制器通过所述led驱动模块控制倒计时屏的显示内容。
11.进一步的，所述mcu控制器的输入端还连接有按键端口，用于调整倒计时时长，系统默认为10秒，按键调整时间范围为6-20秒。
12.与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：1.本发明led倒计时屏依据道路交通诱导信号和相位，显示对应颜色的倒计时数据，包括图形、图案和汉字信息插播在倒计时间隙显，实现同步显示，多样式显示。
13.2.本发明能够识别不同的工作模式，对不同路段不同显示方式的交通灯可以做到自动与之匹配。
14.3.本发明获取交通灯信号的相位信息，然后自动形成与之对应的显示屏信息，对于交通灯改变显示时长时可以自动与之匹配。
15.4.本发明可以兼容脉冲触发和电平触发两种交通灯的控制信号，通用性更强。
附图说明
16.图1为本发明的倒计时屏控制系统结构示意图。
17.图2为本发明的倒计时屏控制硬件结构示意图。
18.图3为本发明的倒计时屏控制系统框架示意图。
19.图4为本发明的倒计时屏的控制信号时序示意图。
20.图5为本发明的倒计时屏的系统总流程图。
21.图6为本发明的倒计时屏的模式自动识别流程图。
22.图7为本发明的倒计时屏的信号检测流程图。
23.图8为本发明的倒计时屏的触发方式时序图。
24.图9为本发明的倒计时屏的驱动过程流程图。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。
26.实施例1：一种交通灯辅助倒计时屏，参见图1和图2，包括单片机(mcu)系统和外围检测以及驱动电路部分，其中光隔离式灯信号检测部分负责获取实施交通信号数据，光隔离式驱动信号输出接口用于驱动led屏。单片机(mcu)负责对信号的实时采集，通过学习、识别和数据处理，选用增强型51系列，型号为stc8h1k28，是本系统程序运行的主要载体。mcu内置程序的编写采用keil ver4，仿真采用proteus 8，程序下载采用stc-isp软件，程序内容主要包括系统硬件配置文件、模式自动识别子程序、路灯信号检测子程序、触发方式识别子程序、led屏驱动子程序、按键输入子程序和显示程序，如图3所示，各子程序被led倒计时屏的主程序调用，系统硬件配置代码文件是程序运行的环境参数配置文件，系统编译时会和程序一起完成c语言代码到十六进制转换，形成后缀名为hex文件在单片机系统上运行。
27.上述倒计时屏的运行过程参见图4，系统可以实时监测信号机某个方向上各支路交通灯信号状态，同步输出led倒计时屏驱动信号控制led显示内容变化，达到led倒计时数字显示、图形图案、文字插播显示，显示色彩与支路相位对应，黄闪、故障和开机学习期间显示黄色宣传内容等，达到提示、提醒交通道路行人车辆安全运行的目的，黄字代表黄色广告内容，包括黄色图形图案和文本，黄数则代表黄色的倒计时数字，红色和绿色亦然。红灯、绿灯9秒前显示对应色广告字或动画，9秒开始倒计时，显示对应颜色9-0；黄灯显示黄色倒计时3-0。
28.系统总流程图参见图5，首先对系统进行初始化，完成相应配置，然后实时监测各个支路的交通灯信号状态，只有在信号机没有故障条件下，才能判断工作模式和触发方式。系统在不同工作模式和触发方式下，根据来到的相位自动学习现态时长，然后再控制下一周期同相位led屏显示。次态由现态时长决定，数据处理后将驱动led屏显示倒计时，倒计时以外的时间，led屏显示对应相位颜色广告内容。由于交通诱导倒计时工作稳定性要求相比其他设施严格，因此在系统中引入故障实时检测机制。出现故障、开机第一个交通诱导周期学习期间以及信号机发出黄闪信号时，led倒计时屏均显示黄色广告字。
29.以下对系统的各功能模块的实现进行详细说明：（1）模式自动识别参见图6，主要解决led倒计时屏与信号机连接方式不统一的问题。该系统4种工作方式分别对应干线机动车辆3个方向上的信号接入状态，同时系统能够检测信号机故障情况。模式0规定全相位红黄绿三种信号共9路全接入，模式1规定全相位红黄绿三种信号无右转信号或右转与左转信号同步，共6路信号接入；模式2位直行接入，只有直行红、黄、绿，3路信号；模式3为故障模式，信号机无输出或某支路连接不良、信号机黄闪情况等。模式自动识别采用排除法，即先假设为模式0，然后判断右转有无信号机信号发出，如果没有则认为是模式1，如果有再判断左转信号，依次类推。
30.（2）交通灯信号检测参见图7，当某时段某支路某相位交通灯信号来到时，触发开始记录该相位时长，如用t2记录直行红色有效信号，当红灯信号结束时，比较上次同相位检测时长t3，只有当t2 = t3时，才能驱动倒计时屏显示倒计时信息。如果t2 》 t3，则会显示时间为t2
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t3时长的黄色广告，如果t2 《 t3，系统将会认为信号机时段改变，不做处理，继续显示对应红字或红色倒计时信息。后两种情况一般用于信号机时段改变导致对应支路时长改变情况，当手动延时某支路某相位时长时，也可以利用上述方式完成检测并有效对led倒计时实现控制。
31.当信号机控制时段发生改变时，t2 不等于t3，为了保证led屏输出内容当前相位一致，又不能出现诱导冲突，首先设定一个倒计时时间tm，当前记录的相位时t2长与tm相加后再于上周期同相位时长比较，如果t3
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(t2 + tm) 》 0，则led倒计时显示t2时长的红色字符、tm时长的倒计时字符、t3
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(t2 + tm)时长的黄色广告字。如果t3
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(t2 + tm) ＜ 0，则响应缩短倒计时字符的时长至不显示倒计时。实际应用中，交通灯信号检程序与触发方式检测程序交替执行，保证交通信号的时长记录同时，又能自动识别不同电平的触发方式。
32.在通常情况下，交通灯信号稳定，前一周期和后一周期相同，此时倒计时屏随着信号灯的显示时长显示对应颜色的广告字和倒计时，比如60秒绿灯，则显示50秒绿色广告字和10秒的倒计时，如果交通灯需要调整，则根据上述方式调整一个过渡周期，比如绿灯从60秒变为70秒，则过渡周期先显示50秒绿色广告字和10秒的倒计时，然后显示10秒的黄闪字符作为过渡字符，再然后的下一个周期显示60秒的绿色广告字和10秒的倒计时。
33.（3）触发方式识别触发信号指交通灯颜色转换时的控制信号。依据目前市场两种信号机的不同输出方式现状，一种为电平触发方式，即驱动路灯的信号为交流220v，相位转换前不消失；另一种为脉冲触发方式，即某时段某周期某相位来到时，信号机只发出一个交流电压为220v，脉宽为250ms左右的脉冲，该类信号机在实现绿闪模式时，也会发出同相位脉冲，延时在500ms左右。
34.电平持续时间的长短决定了不同触发方式。由于电平触发记录的步长时间远大于脉冲触发方式时间，因此本系统识别电平和脉冲两种不同方式的触发采用时间步长检测法。参见图8，其中图上部电平触发，下部为脉冲触发。采用一种同相位信号单次触发的方法实现时长记录，对于首先当某个相位的起始电平或脉冲来到时，触发一个变量，如f置1，当前相位消失时，如脉冲触发，f值不变，只要下一个相位来到时，即红转绿或绿转黄或黄转红时，f值才能复位。f置1期间，用另一个g变量记录当前时长，f清零时，保存变量g的时长，然后判断g值大小，如果g值在规定的最大时长范围内则认为脉冲触发正确，否则为电平触发。
35.（4）倒计时屏驱动参见图9，可以显示三种颜色的广告内容和倒计时数字信息，驱动显示的同步触发信息为连续有效的高电平脉冲。对于任一相位，比如直行红灯信号来到时，红色相位期间记录的时长tr2加上倒计时数tm小于上一周期学习的同相位时长rt1时，即rt1
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（rt2+tm）》 0，mcu发出红广告字触发电平；当 rt1
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tr2 《 tm时，也即进入倒计时时序，此时则显示倒计时数字，倒计时时长为tm；当rt1
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rt2 = 0时，tm = 0，倒计时显示结束，并进入下一相位。
36.上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

技术特征：
1.一种交通灯辅助倒计时屏控制方法，用于控制和交通灯相连的倒计时屏，其特征在于，包括以下步骤：s1：判断交通灯的工作模式，所述工作模式包括左转、右转、直行中至少一种；s2：检测所述工作模式下的交通灯显示红/黄/绿灯信号的第一、二个周期的时长，保存为第一时长t1、第二时长t2；s3：比较t1和t2的大小，若t2＜t1，在下个周期倒计时屏输出t2时长的对应颜色的字符，并将输出时长保存为第三时长t3； 若t2＞t1，在下个周期倒计时屏输出t1时长的对应颜色的字符后继续输出t2-t1时长的过渡字符，并将输出时长保存为第四时长t4； 若t2=t1，在下个周期倒计时屏输出t1时长的对应颜色的字符，并将输出时长保存为第五时长t5；s4：将第二时长t2作为新的第一时长t1，将第三时长t3/第四时长t4/第五时长t5作为新的第二时长t2，重复上述步骤，即成。2.根据权利要求1所述的交通灯辅助倒计时屏控制方法，其特征在于，在步骤s1中，交通灯的工作模式包括四种，分别为：模式0：交通信号灯包含三条支路，分别为左转、右转、直行；模式1：交通信号灯包含两条支路，分别为左转、直行，其右转支路为不被检测的常绿信号；模式2: 交通信号灯只包含直行支路；模式3：交通信号灯处于开机学习期间、信号机故障期间、信号机输出黄闪期间。3.根据权利要求2所述的交通灯辅助倒计时屏控制方法，其特征在于，交通灯的初始工作模式为模式0，若一个周期内未检测到右转信号，则交通灯的工作模式变为模式1，若一个周期内未检测到右转和左转信号，则交通灯的工作模式变为模式2，若一个周期内均为检测到左转、右转和直行信号，则交通灯的工作模式变为模式3。4.根据权利要求1所述的交通灯辅助倒计时屏控制方法，其特征在于，在步骤s3中，在下个周期倒计时屏的显示内容包括时长为tm的倒计时以及时长为t2-tm的广告字符。5.根据权利要求1所述的交通灯辅助倒计时屏控制方法，其特征在于，在步骤s1中，还包括触发方式检测，获取信号灯触发信号的时长，若该时长大于设定值，则触发方式为电平触发，否则为脉冲触发。6.根据权利要求5所述的交通灯辅助倒计时屏控制方法，其特征在于，在电平触发方式下，信号灯单色显示时长为触发信号的时长，在脉冲触发方式下，信号灯单色显示时长为两个触发信号之间的间隔时长。7.一种交通灯辅助倒计时屏，其特征在于，包括mcu控制器、信号采集模块、led驱动模块，所述mcu控制器内置有用于实现如权利要求1-6任意一项所述的交通灯辅助倒计时屏控制方法的运算单元，所述信号采集模块包括用于采集交通灯信号的光电耦合器，所述信号采集模块将交通灯信号输入所述mcu控制器，所述mcu控制器通过所述led驱动模块控制倒计时屏的显示内容。8.根据权利要求7所述的交通灯辅助倒计时屏，其特征在于，所述mcu控制器的输入端还连接有按键端口，用于调整倒计时时长。

技术总结
本发明公开了一种交通灯辅助倒计时屏控制方法，包括以下步骤：S1：判断交通灯的工作模式，所述工作模式包括左转、右转、直行中至少一种；S2：检测所述工作模式下的交通灯显示红/黄/绿灯信号的第一、二个周期的时长，保存为第一时长T1、第二时长T2；S3：比较T1和T2的大小，若T2＜T1，在下个周期倒计时屏输出T2时长的对应颜色的字符；若T2＞T1，在下个周期倒计时屏输出T1时长的对应颜色的字符后继续输出T2-T1时长的过渡字符；若T2=T1，在下个周期倒计时屏输出T1时长的对应颜色的字符；S4：更新第一时长T1和第二时长T2，重复上述步骤，即成。本发明的有益效果在于：自动匹配交通灯显示字符和倒计时，兼容性强。兼容性强。兼容性强。


技术研发人员：王长友
受保护的技术使用者：河南勇威特种设备有限公司
技术研发日：2021.12.10
技术公布日：2023/6/14