基于光电监测及无线网络通信技术的无线交通监测控制系统

摘要：为了缓解城市交通的的阻塞情况，设立了一种基于光电监测技术、无线通信网络技术的无线交通监测控制系统。该系统采用TI公司的MSP430F5529作为、CC2630作为无线通信芯片，由无线监测发送终端、无线接收终端、PC 显示应用软件组成无线监测网络，从而实现了对多个路通状况的监测和自动化控制。

关键词：主控芯片 无线网络 无线监测 无线通信芯片

中图分类号：TN06 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）10-0125-01

1 研究内容与当前现状

随着社会的发展，交通堵塞状况不断加剧。以广州为例，现在市区的平均车速只有每小时12公里。用这个目标速度代入欧美标准计算，广州人为交通堵塞所付出的经济代价总值：每年耗费1.5亿小时，减少生产总值117亿元。相当于该市整个生产总值的7%。因此，一个好的交通监测控制系统，对于缓解交通堵塞、违章控制等方面将给予技术上的帮助和支持。本文主要从单片机的应用角度设计了一个基于光电监测技术、无线通信网络技术的智能交通监测控制系统，目的在于对十字路口的交通灯进行智能化管理，从而控制过路口过往车辆的正常运作。

2 系统设计思路

由于交通流量时变性、非线性特点，具有较大的随机性，因此很难建立精确的数学模型，该系统设计了一种根据前后相流量来决定信号灯配时的模糊控制系统，其主要内容如下：

（1）控制器手动和自动控制信号灯的亮灭和智能指挥，手动时可以设定交通信号灯放行和停止的时间（固定不变），自动可以根据车辆的具体交通情况和时间（如上班下班高峰期）自动调整交通信号灯放行和停止的时间；（2）控制器可以统计路口的车辆的流量；（3）当用特殊车辆（如119、120）通行时，可以指挥特殊车辆的方向优先通行；（4）当某一个路口出现交通阻塞或者交通事故时，可以指示车辆便道。（5）具有记忆功能，根据具体的车辆交通情况自动调节手动时交通信号灯放行停止时间。

3 实现过程

3.1 信号灯结构设计

交通灯管理系统在实现了现代交通灯系统的基本功能的基础上，增加了：

（1）可以根据车辆的具体交通情况（车辆的数量）和时间（如上班下班高峰期）自动调整交通信号灯放行停止的时间；（2）紧急情况（ 120、119急救车通过等）发生时手动控制等功能，增强了系统的安全性和可控性；（3）车道放行车辆时间固定，造成路口经常出现主车道车辆多，车辆无法在规定时间内通过。根据车辆具体情况自动调节交通信号灯放行停止时间；（4）车辆故障判断功能，判断某个车道出现事故车辆时，提醒后面司机变道行驶，提高通行效率。

3.2 方案的选择

（1）单片机方案选择。采用TI公司的MSP430F5529作为主控芯片。MSP430F5529是超低功耗混合信号微控制器，配置集成的USB层和物理层支持USB 2.0，四个16位定时器，一个高性能的12位模拟数字转换器（ADC），两个通用串行通信接口（USCI），硬件乘法器、DMA、实时时钟模块与报警功能，和63 I/O口线，使用方便，低功耗特性明显。

（2）无线通信芯片方案选择。采用TI公司的CC2630作为无线通信芯片。CC2630是一款面向ZigBee和6LoWPAN应用的无线 MCU。此器件属于 CC26xx 系列的经济高效型超低功耗 2.4GHz RF器件。极低的有源RF和MCU电流以及低功耗模式流耗可确保卓越的电池使用寿命，允许采用小型纽扣电池在能源采集型应用中使用。当工作在发射模式下发射功率为0dBm时电流消耗为5.9mA，接收模式时为6.1mA，凭此特性，CC2630成为ZigBee/6LoWPAN网络中电池供电和能量采集终端节点的理想选择。

（3）车辆检测方案选择。采用红外检测技术。红外检测技术就是利用红外感应的原理，将一个红外传感器嵌入道路表面，并在其上面安装一个钢化玻璃板，当车辆经过或者停止在红外传感器上面时，会触发红外传感器电平的变化，来判断车辆的有无。

3.3 工作原理

从机通过红外传感器检测各个方向的车辆的状况，然后通过无线通信发送到主机，主机记录各个时刻的车辆流通状况，通过上一次红绿灯变化时各个路口的交通状况决定下一个红绿灯的变化时间，实现自动调节交通的目的。如有交通堵塞，则在该方向显示为特殊的信号灯，通知远方的车辆及时变道行驶，以免造成更大的交通阻塞。

当遇到紧急车辆（110/119/120）发送来的信号时，将该车辆行驶方向的信号灯强行变更为绿地，方便该方向紧急车辆的快速通行。

4 测试结果分析

经检测，本设计实现了以下功能：（1）控制器手动和自动控制信号灯的亮灭和智能指挥，手动时可以设定交通信号灯放行和停止的时间（固定不变），自动可以根据车辆的具体交通情况和时间（如上班下班高峰期）自动调整交通信号灯放行和停止的时间；（2）控制器可以统计路口的车辆的流量；（3）当用特殊车辆（如119、120）通行r，可以指挥特殊车辆的方向优先通行；（4）当某一个路口出现交通阻塞或者交通事故时，可以指示车辆便道；（5）具有记忆功能，根据具体的车辆交通情况自动调节手动时交通信号灯放行停止时间。

5 结语

本设计是交通信号灯控制电路的设计，在现代及未来的交通管理中，对交通信号灯的要求也越来越高，在制定和实施智能交通控制系统时我们可以在此设计的基础上采用通用化和模块化，会更有利于将来的逐步升级和换代。

参考文献

[1]傅强，杨艳主编.从零开启大学生电子设计之路--基于MSP430 LaunchPad口袋实验平台》[M].北京航空航天大学出版社，2014.8.

[2]刁修睦，杜保强，宋伟毅主编.模拟电子技术及应用[M].北京大学出版社，2008.6.

[3]谭浩强著.C程序设计（第四版）[M].北京：清华大学出版社，2010.6.

[4]张福才主编.MSP430单片机自学笔记[M].北京航空航天大学出版社，2011.2.

收稿日期：2016-09-20

作者简介：张静（1981―），女，汉族，山东淄博人，研究生，毕业于山东经济学院，讲师，研究方向：计算机网络与通信技术。