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微计算机系统设计_交通信号灯设计.pdf
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远程交通信号控制系统
摘 要:以 MSP430 单片机为控制单元,采用 C 语言进行编程,设计实现了一个远程交通信号控制系统。该系统实
现了对交通灯的远程控制和本地的手动设置,远程控制采用 GSM 模块实现,具体阐述了 GSM 实现远程控
制的方法。用信号机模拟交通灯测试该系统,测试结果表明,该系统集成度高、功能强、性能稳定,远程
设置和本地操作在考虑到各种情况的输入下均无异常。
关键词:交通灯;远程控制;GSM;测试
1 引言
随着城市化进程加快,智能交通信号控制系统已成为城市交通信号控制发展的必然
趋势,国内信号机以单点定时控制系统为主,该类信号机控制功能简单、方案单一
[1]
,
不能反映交通状态随机变化所产生的不同信号方案需求。为研制符合国内城市交通的复
杂要求,同时具备智能化、网络化特点的交通信号控制系统,本文提出一种基于 MSP430
单片机的自适应智能交通信号机系统结构及其工作原理,并给出具体的软硬件设计方
案。
该系统通过 GSM 模块以短信的形式对交通灯进行远程设置。短消息服务(SMS)作
为 GSM 无线网络的一项基本业务,其应用日益广泛。这种方式不需要拨号建立连接,
直接把要发的信息加上目标地址发送到短消息服务中心,由短消息服务中心再发给最终
用户。具有通信成本低、系统容量大、业务种类多、保密性好、抗干扰能力强、能自动
漫游等特点,是目前应用最广的无线方案。已广泛被应用于:气象监测、电力设备监测、
水库水位监测、远程抄表及汽车远程防盗监视等各个领域。本文详细阐述了对信号机的
远程实时控制的设计与实现,对此功能及信号机的本地手动设置功能进行了全面的测
试,给出了部分测试用例,并对测试结果进行了分析。
2 系统硬件设计
城市交通枢纽信号控制需要联网协调控制,信号机必须具有与区域服务器进行数据
传输的通信功能。在系统设计过程中我主要负责的就是远程控制功能的实现。本系统采
用了 GSM 模块实现区域服务器远程控制交通信号机的功能。由单片机与 GSM 通讯模块组
成 GSM 应用系统,完成短消息的接收与发送等功能,以此实现远程交通信号控制系统的
远程控制功能。
目前国内使用的 GSM 模块有 Wavecome 的 WMO2 系列、西门子的 TC35 系列、Falcom
的 A2D 系列和爱立信的 DM10/DM20 系列等,这些模块的功能基本相同,其中西门子公司
的 TC35 系列模块性价比最高,所以本设计选用西门子的 TC35i 模块。TC35i 是西门子公
司推出的最新无线模块,该模块设计紧凑,体积小重量轻,向用户提供标准的 AT 命令
接口。为数据、语音和短消息提供快速可靠的传输,方便用户的应用开发设计。
2.1 TC35i 模块的主要技术指标
1. 频段为 GSM900MHz 和 GSMl800MHz 双频;
2. 支持数据、语音、短消息和传真;
3. 单一电源供电:电压 3.3—4.8V;
4. 可选波特率 4.8--115kbps;
5. 电源消耗:休眠状态为 3.5mA,空闲状态为 25mA,通话状态为 300mA(平均);
6. 温度范围:正常工作-20℃—+55℃,存放-30℃—+85℃;
7. 支持电压为 3V/1.8V 的 SIM 卡。
2.2 TC35i 模块的硬件接口
TC35i 的硬件接口共有 40 个引脚,通过 ZIF 连接器引出分别与外部电源电路、模块
启动电路、数据通信电路、语音电路及 SIM 卡电路等连接。TC35i 的数据接口是一个符
合 ITU-T RS232 标准的异步串行接口。其波特率可在 4.8kbps—115kbps 之间选择,接
口电平为 CMOS 电平(2.70V),串口参数为:8 位数据位、1 位停止位、无校验位,支持
标准的 AT 命令集。
2.3 与短消息(SMS)相关的 GSM AT 指令介绍
GSM AT 指令集是由诺基亚、爱立信和摩托罗拉等厂商共同为 GSM 系统制定的,其中
包含对短消息 (SMS)的操作指令。 TC35i 模块所提供的 AT 命令集符合 GSM07.05 和
GSM07.07 规范。GSM07.05 标准对短消息的数据格式作了详细的规定,用户终端可以向
GSM 模块发送各种操作指令及数据来实现短消息的收发。
3 系统软件设计
系统软件采用 C 语言,基于 MSP430 单片机进行设计。软件设计中我主要负责利用
GSM 模块实现远程通讯,在 PC 机的控制台上向信号机以短信的形式发送控制命令,短信
的内容为一些指令,信号机内的单片机接到短信后根据信息内的指令执行相应设置的命
令,对信号机的方案进行设置。
3.1 指令格式
指令由 26 位组成,分为三个字段:起始字段、命令字段和数据字段。起始字段由6
位字母组成:FFFEDD,表示一条指令的开始;命令字段由 2 位数字组成,表示该条指令
要执行的操作;数据字段由 18 位数字组成,表示执行该指令所需的数据。
1. 命令字段:
命令字段的两位数字为 01—07,分别表示以下含义:
01:表示设置时间
02:表示选择方案
03:表示设置方案 1
04:表示设置方案 2
05:表示设置方案 3
06:表示设置方案 4
07:表示设置方案 5
系统默认有 7 套预置方案,方案 6 为全闪黄灯,方案 7 为全部熄灯,不需要设置。
2. 数据字段
数据字段的最后两位为保留位,其余 16 位根据命令字段的不同有不同的含义。
当命令字段为 01 时,指令表示要设置时间,数据字段的0—1 位表示要设置时间的
小时部分,2—3 位表示要设置时间的分钟部分,其余位置 0。
当命令字段为 02 时,指令表示要选择一套方案执行,数据字段的0—1 位表示要选
择的方案号,其余位置 0。
当命令字段为 03—07 时,指令表示要设置方案 1—5,数据字段的前 8 位表示设置
所选方案南北方向的交通灯时间,后 8 位表示设置东西方向的交通灯时间。将 8 位数字
每两位分成一组,分别表示直行绿灯,直行黄灯,左转绿灯,左转黄灯的时间。
给出两条指令为例:
1) FFFEDD01221000000000000000
命令字段 01 表示设置时间,数据字段 22 是设置小时,10 是设置分钟,即该指令将
时间设置为 22:10。
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