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        無線手持智能交通燈控制系統(tǒng)

        2016-05-14 16:42:24杜力偉
        關(guān)鍵詞:交通燈數(shù)碼管紅綠燈

        杜力偉

        隨著機(jī)動(dòng)車輛占有量急劇增加,交通問題也日益突出。為緩解這一問題,在現(xiàn)有的道路交通條件下,交警可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況實(shí)施交通燈控制和管理。但交警在指揮交通時(shí)需站在道路中間,當(dāng)需要根據(jù)車流量改變交通燈時(shí),往往要走到配電箱處進(jìn)行設(shè)置。這個(gè)過程既浪費(fèi)時(shí)間又存在一定的安全隱患。

        因此,我設(shè)計(jì)了一種能進(jìn)行無線控制的智能交通燈系統(tǒng)。

        一、方案設(shè)計(jì)

        本文以STC89C52單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)了一個(gè)十字路口交通燈的無線控制系統(tǒng),通過ZigBee模塊遙控實(shí)現(xiàn)紅綠燈時(shí)間長短的改變,用兩個(gè)數(shù)碼管顯示控制狀態(tài)。

        系統(tǒng)主要包括手持設(shè)備模塊、交通燈控制模塊以及數(shù)字顯示模塊。在交通現(xiàn)場(chǎng)中,十字路口中心與紅綠燈的距離一般不超過300米, ZigBee模塊的通訊距離在800米以內(nèi)均能有效傳輸。

        將ZigBee網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建成Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),節(jié)點(diǎn)也可轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。 處于十字路口中心的交警可直接通過手持設(shè)備連接到交通燈控制模塊。

        二、硬件設(shè)計(jì)

        1.無線手持設(shè)備硬件設(shè)計(jì)

        手持設(shè)備硬件主要包含單片機(jī)、液晶顯示、無線通信、時(shí)鐘控制模塊等,如圖2所示。交警通過按鍵電路輸入擬控制的信號(hào)燈與時(shí)間后,由單片機(jī)編碼打包并通過ZigBee模塊發(fā)送到交通燈控制模塊。其中,CN3065用以系統(tǒng)校時(shí)和時(shí)間提示,ZigBee模塊采用CC2430。

        2.交通燈控制模塊硬件設(shè)計(jì)

        交通燈控制模塊主要用來識(shí)別數(shù)據(jù)包并發(fā)出控制指令,轉(zhuǎn)換信號(hào)燈。串口通訊用來與微機(jī)連接以將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心,方便監(jiān)控中心在特殊情況下進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

        在十字路口交通燈中,由于在同一道中的紅綠燈顯示完全一致,因此,數(shù)碼管顯示電路共采用了兩個(gè)一位共陽極七段數(shù)碼管,每兩個(gè)為一組,一組數(shù)碼管可顯示0至99之間的數(shù)字。STC89C52的P1口的各個(gè)引腳接300歐的電阻,再接入七段數(shù)碼管。

        三、軟件設(shè)計(jì)

        系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括手持設(shè)備的軟件設(shè)計(jì)和交通燈控制模塊軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。本文基于IAR Embedded Workbench平臺(tái)開發(fā)了手持設(shè)備和交通燈控制模塊的軟件程序。

        1.手持設(shè)備軟件設(shè)計(jì)

        手持設(shè)備主要是讓交警輸入擬控制的交通信號(hào)燈的ID和狀態(tài),并將控制信號(hào)發(fā)送出去。無線通信模塊CC2430帶有符合ZigBee規(guī)范的協(xié)議棧Z-STACK。手持設(shè)備的ZigBee模塊為協(xié)調(diào)器,主要功能是啟動(dòng)ZigBee網(wǎng)絡(luò),更新網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),故僅在手持設(shè)備被激活的情況下才可進(jìn)行控制。

        為防止發(fā)送丟包導(dǎo)致的誤動(dòng)與拒動(dòng)問題,數(shù)據(jù)包采用MODBUS協(xié)議,校驗(yàn)方式選擇CRC-16。在建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)后,液晶屏上會(huì)顯示最新可供控制的交通燈列表。在交警輸入命令后,將控制信息發(fā)送出去。

        2.交通燈控制模塊軟件設(shè)計(jì)

        交通燈控制模塊主要功能是加入手持設(shè)備已建立的ZigBee網(wǎng)絡(luò),并接收手持設(shè)備發(fā)送的控制命令。當(dāng)申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)時(shí),將自己的ID號(hào)、日期發(fā)給手持終端以便統(tǒng)一校時(shí)。若沒有加入ZigBee網(wǎng)絡(luò),則按原交通燈的控制邏輯執(zhí)行。

        本文從交警控制交通燈的實(shí)際需求出發(fā),結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)控制的思想,設(shè)計(jì)了一套交警無線手持交通燈控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過ZigBee網(wǎng)絡(luò),可將交警的控制信息傳輸至控制模塊,最終實(shí)現(xiàn)執(zhí)勤交警無線控制交通燈的需求。

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