無線手持智能交通燈控制系統

杜力偉

隨著機動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，在現有的道路交通條件下，交警可根據現場情況實施交通燈控制和管理。但交警在指揮交通時需站在道路中間，當需要根據車流量改變交通燈時，往往要走到配電箱處進行設置。這個過程既浪費時間又存在一定的安全隱患。

因此，我設計了一種能進行無線控制的智能交通燈系統。

一、方案設計

本文以STC89C52單片機為核心設計了一個十字路口交通燈的無線控制系統，通過ZigBee模塊遙控實現紅綠燈時間長短的改變，用兩個數碼管顯示控制狀態。

系統主要包括手持設備模塊、交通燈控制模塊以及數字顯示模塊。在交通現場中，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米以內均能有效傳輸。

將ZigBee網絡構建成Mesh網絡結構，節點也可轉發數據，增強了系統的可靠性。 處于十字路口中心的交警可直接通過手持設備連接到交通燈控制模塊。

二、硬件設計

1.無線手持設備硬件設計

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

2.交通燈控制模塊硬件設計

交通燈控制模塊主要用來識別數據包并發出控制指令，轉換信號燈。串口通訊用來與微機連接以將現場數據傳輸至監控中心，方便監控中心在特殊情況下進行遠程控制。

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，數碼管顯示電路共采用了兩個一位共陽極七段數碼管，每兩個為一組，一組數碼管可顯示0至99之間的數字。STC89C52的P1口的各個引腳接300歐的電阻，再接入七段數碼管。

三、軟件設計

系統軟件設計包括手持設備的軟件設計和交通燈控制模塊軟件設計兩個部分。本文基于IAR Embedded Workbench平臺開發了手持設備和交通燈控制模塊的軟件程序。

1.手持設備軟件設計

手持設備主要是讓交警輸入擬控制的交通信號燈的ID和狀態，并將控制信號發送出去。無線通信模塊CC2430帶有符合ZigBee規范的協議棧Z-STACK。手持設備的ZigBee模塊為協調器，主要功能是啟動ZigBee網絡，更新網絡節點，故僅在手持設備被激活的情況下才可進行控制。

為防止發送丟包導致的誤動與拒動問題，數據包采用MODBUS協議，校驗方式選擇CRC-16。在建立ZigBee網絡后，液晶屏上會顯示最新可供控制的交通燈列表。在交警輸入命令后，將控制信息發送出去。

2.交通燈控制模塊軟件設計

交通燈控制模塊主要功能是加入手持設備已建立的ZigBee網絡，并接收手持設備發送的控制命令。當申請加入網絡時，將自己的ID號、日期發給手持終端以便統一校時。若沒有加入ZigBee網絡，則按原交通燈的控制邏輯執行。

本文從交警控制交通燈的實際需求出發，結合物聯網控制的思想，設計了一套交警無線手持交通燈控制系統。該系統通過ZigBee網絡，可將交警的控制信息傳輸至控制模塊，最終實現執勤交警無線控制交通燈的需求。