基于光電監測及無線網絡通信技術的無線交通監測控制系統

摘要：為了緩解城市交通的的阻塞情況，設立了一種基于光電監測技術、無線通信網絡技術的無線交通監測控制系統。該系統采用TI公司的MSP430F5529作為、CC2630作為無線通信芯片，由無線監測發送終端、無線接收終端、PC 顯示應用軟件組成無線監測網絡，從而實現了對多個路口交通狀況的監測和自動化控制。

關鍵詞：主控芯片 無線網絡 無線監測 無線通信芯片

中圖分類號：TN06 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）10-0125-01

1 研究內容與當前現狀

隨著社會的發展，交通堵塞狀況不斷加劇。以廣州為例，現在市區的平均車速只有每小時12公里。用這個目標速度代入歐美標準計算，廣州人為交通堵塞所付出的經濟代價總值：每年耗費1.5億小時，減少生產總值117億元。相當于該市整個生產總值的7%。因此，一個好的交通監測控制系統，對于緩解交通堵塞、違章控制等方面將給予技術上的幫助和支持。本文主要從單片機的應用角度設計了一個基于光電監測技術、無線通信網絡技術的智能交通監測控制系統，目的在于對十字路口的交通燈進行智能化管理，從而控制過路口過往車輛的正常運作。

2 系統設計思路

由于交通流量時變性、非線性特點，具有較大的隨機性，因此很難建立精確的數學模型，該系統設計了一種根據前后相流量來決定信號燈配時的模糊控制系統，其主要內容如下：

（1）控制器手動和自動控制信號燈的亮滅和智能指揮，手動時可以設定交通信號燈放行和停止的時間（固定不變），自動可以根據車輛的具體交通情況和時間（如上班下班高峰期）自動調整交通信號燈放行和停止的時間；（2）控制器可以統計路口的車輛的流量；（3）當用特殊車輛（如119、120）通行時，可以指揮特殊車輛的方向優先通行；（4）當某一個路口出現交通阻塞或者交通事故時，可以指示車輛便道。（5）具有記憶功能，根據具體的車輛交通情況自動調節手動時交通信號燈放行停止時間。

3 實現過程

3.1 信號燈結構設計

交通燈管理系統在實現了現代交通燈系統的基本功能的基礎上，增加了：

（1）可以根據車輛的具體交通情況（車輛的數量）和時間（如上班下班高峰期）自動調整交通信號燈放行停止的時間；（2）緊急情況（ 120、119急救車通過等）發生時手動控制等功能，增強了系統的安全性和可控性；（3）車道放行車輛時間固定，造成路口經常出現主車道車輛多，車輛無法在規定時間內通過。根據車輛具體情況自動調節交通信號燈放行停止時間；（4）車輛故障判斷功能，判斷某個車道出現事故車輛時，提醒后面司機變道行駛，提高通行效率。

3.2 方案的選擇

（1）單片機方案選擇。采用TI公司的MSP430F5529作為主控芯片。MSP430F5529是超低功耗混合信號微控制器，配置集成的USB層和物理層支持USB 2.0，四個16位定時器，一個高性能的12位模擬數字轉換器（ADC），兩個通用串行通信接口（USCI），硬件乘法器、DMA、實時時鐘模塊與報警功能，和63 I/O口線，使用方便，低功耗特性明顯。

（2）無線通信芯片方案選擇。采用TI公司的CC2630作為無線通信芯片。CC2630是一款面向ZigBee和6LoWPAN應用的無線 MCU。此器件屬于 CC26xx 系列的經濟高效型超低功耗 2.4GHz RF器件。極低的有源RF和MCU電流以及低功耗模式流耗可確保卓越的電池使用壽命，允許采用小型紐扣電池在能源采集型應用中使用。當工作在發射模式下發射功率為0dBm時電流消耗為5.9mA，接收模式時為6.1mA，憑此特性，CC2630成為ZigBee/6LoWPAN網絡中電池供電和能量采集終端節點的理想選擇。

（3）車輛檢測方案選擇。采用紅外檢測技術。紅外檢測技術就是利用紅外感應的原理，將一個紅外傳感器嵌入道路表面，并在其上面安裝一個鋼化玻璃板，當車輛經過或者停止在紅外傳感器上面時，會觸發紅外傳感器電平的變化，來判斷車輛的有無。

3.3 工作原理

從機通過紅外傳感器檢測各個方向的車輛的狀況，然后通過無線通信發送到主機，主機記錄各個時刻的車輛流通狀況，通過上一次紅綠燈變化時各個路口的交通狀況決定下一個紅綠燈的變化時間，實現自動調節交通的目的。如有交通堵塞，則在該方向顯示為特殊的信號燈，通知遠方的車輛及時變道行駛，以免造成更大的交通阻塞。

當遇到緊急車輛（110/119/120）發送來的信號時，將該車輛行駛方向的信號燈強行變更為綠地，方便該方向緊急車輛的快速通行。

4 測試結果分析

經檢測，本設計實現了以下功能：（1）控制器手動和自動控制信號燈的亮滅和智能指揮，手動時可以設定交通信號燈放行和停止的時間（固定不變），自動可以根據車輛的具體交通情況和時間（如上班下班高峰期）自動調整交通信號燈放行和停止的時間；（2）控制器可以統計路口的車輛的流量；（3）當用特殊車輛（如119、120）通行時，可以指揮特殊車輛的方向優先通行；（4）當某一個路口出現交通阻塞或者交通事故時，可以指示車輛便道；（5）具有記憶功能，根據具體的車輛交通情況自動調節手動時交通信號燈放行停止時間。

5 結語

本設計是交通信號燈控制電路的設計，在現代及未來的交通管理中，對交通信號燈的要求也越來越高，在制定和實施智能交通控制系統時我們可以在此設計的基礎上采用通用化和模塊化，會更有利于將來的逐步升級和換代。

參考文獻

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收稿日期：2016-09-20

作者簡介：張靜（1981—），女，漢族，山東淄博人，研究生，畢業于山東經濟學院，講師，研究方向：計算機網絡與通信技術。