无线手持智能交通灯控制系统

杜力伟

随着机动车辆占有量急剧增加，交通问题也日益突出。为缓解这一问题，在现有的道路交通条件下，交警可根据现场情况实施交通灯控制和管理。但交警在指挥交通时需站在道路中间，当需要根据车流量改变交通灯时，往往要走到配电箱处进行设置。这个过程既浪费时间又存在一定的安全隐患。

因此，我设计了一种能进行无线控制的智能交通灯系统。

一、方案设计

本文以STC89C52单片机为核心设计了一个十字路口交通灯的无线控制系统，通过ZigBee模块遥控实现红绿灯时间长短的改变，用两个数码管显示控制状态。

系统主要包括手持设备模块、交通灯控制模块以及数字显示模块。在交通现场中，十字路口中心与红绿灯的距离一般不超过300米， ZigBee模块的通讯距离在800米以内均能有效传输。

将ZigBee网络构建成Mesh网络结构，节点也可转发数据，增强了系统的可靠性。 处于十字路口中心的交警可直接通过手持设备连接到交通灯控制模块。

二、硬件设计

1.无线手持设备硬件设计

手持设备硬件主要包含单片机、液晶显示、无线通信、时钟控制模块等，如图2所示。交警通过按键电路输入拟控制的信号灯与时间后，由单片机编码打包并通过ZigBee模块发送到交通灯控制模块。其中，CN3065用以系统校时和时间提示，ZigBee模块采用CC2430。

2.交通灯控制模块硬件设计

交通灯控制模块主要用来识别数据包并发出控制指令，转换信号灯。串口通讯用来与微机连接以将现场数据传输至监控中心，方便监控中心在特殊情况下进行远程控制。

在十字路口交通灯中，由于在同一道中的红绿灯显示完全一致，因此，数码管显示电路共采用了两个一位共阳极七段数码管，每两个为一组，一组数码管可显示0至99之间的数字。STC89C52的P1口的各个引脚接300欧的电阻，再接入七段数码管。

三、软件设计

系统软件设计包括手持设备的软件设计和交通灯控制模块软件设计两个部分。本文基于IAR Embedded Workbench平台开发了手持设备和交通灯控制模块的软件程序。

1.手持设备软件设计

手持设备主要是让交警输入拟控制的交通信号灯的ID和状态，并将控制信号发送出去。无线通信模块CC2430带有符合ZigBee规范的协议栈Z-STACK。手持设备的ZigBee模块为协调器，主要功能是启动ZigBee网络，更新网络节点，故仅在手持设备被激活的情况下才可进行控制。

为防止发送丢包导致的误动与拒动问题，数据包采用MODBUS协议，校验方式选择CRC-16。在建立ZigBee网络后，液晶屏上会显示最新可供控制的交通灯列表。在交警输入命令后，将控制信息发送出去。

2.交通灯控制模块软件设计

交通灯控制模块主要功能是加入手持设备已建立的ZigBee网络，并接收手持设备发送的控制命令。当申请加入网络时，将自己的ID号、日期发给手持终端以便统一校时。若没有加入ZigBee网络，则按原交通灯的控制逻辑执行。

本文从交警控制交通灯的实际需求出发，结合物联网控制的思想，设计了一套交警无线手持交通灯控制系统。该系统通过ZigBee网络，可将交警的控制信息传输至控制模块，最终实现执勤交警无线控制交通灯的需求。