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该系统对震动值进行采集,并在下位机上进行处理和显示,同时在ZigBee模块上也能显示出结果。
由于采用了
ZigBee技术,该系统具有低成本、低功耗、智能化、易维护、保护生态环境等特点,且具有很好的实用性[2]。
关键词:
ZigBee技术;
ARM嵌入式系统;
智能交通灯;
Abstract
ThispaperputsforwardasystembasedonARMembeddedZigBeetechnologymethodtorealizeintelligenttrafficlights,andthecorrespondingsystemhardwarestructureandsoftwareflow.Thesystemwascarriedoutonthevibrationvalueacquisition,andthenextbitmachineforprocessinganddisplay,atthesametimealsoonZigBeemodulecanshowtheresults.ByusingZigBeetechnology,thesystemhaslowcost,lowpowerconsumption,intelligent,easytomaintainandprotecttheecologicalenvironmentetc,andhasagoodpracticability.
Keywords:
ZigBeetechnology;
ARMembeddedsystem;
Intelligenttrafficlight;
I
目 录
1综述 2
1.1本文研究背景与意义 2
1.2智能交通灯的特点 3
1.3国内外研究状况 3
1.4典型无线网络技术介绍 4
1.5ZigBee技术综述 5
1.5.1ZigBee技术介绍 5
1.5.2ZigBee协议分析 7
2搭建平台 9
2.1嵌入式系统概述 9
2.2S3C6410处理器 10
2.3Linux操作系统 10
2.4交叉编译环境 11
3硬件技术介绍 13
3.1系统总体设计 13
3.3电源电路设计 14
3.4存储器电路设计 14
3.5复位电路 15
4软件技术介绍 16
4.1程序框架设计 16
4.23秒程序的控制 16
4.38秒程序的控制 17
4.4点阵代码 18
4.5数码管代码 19
4.6蜂鸣器代码 20
5功能实现 21
5.1ZigBee无线通讯协议 21
5.2传感器感应和显示程序 22
6测试结果及分析 25
6.1硬件测试 25
6.2软件测试 25
6.3实验截图 25
致 谢 29
参考文献 30
附件1 31
48
1综述
目前,随着科技和经济的发展,我国的交通系统越来越庞大,交通管理也有了很大的困难。
特别是在节假日时,高速堵塞,城市交通也苦不堪言。
对于城镇交通的管理,主要还是靠红绿灯的控制,但目前现有的红绿灯,大多数是靠单片机控制的。
单片机程序更改是比较麻烦的,而对于实时监测信息也无法满足。
因此,如何搭建一个成本低、维护方便的红绿灯系统是非常重要的。
所以智能交通灯有了很大的应用空间。
无线传感网络这一新技术的出现,为解决路面监测提供了很好的技术方案。
无线传感器网络(wirelesssensornetwork,WSN)是计算机、通信和传感器3项技术相结合的产物,近年来得到了飞速发展,已成为计算机科学领域一个活跃的研究分支[3]。
1.1本文研究背景与意义
交通是城市经济活动的命脉,对城市经济发展、人民生活水平的提高起着十分重要的作用。
城市交通问题自人类进入21世纪以来,道路交通一直是困扰城市发展、制约城市经济建设的重要因素。
而使用合理的交通灯可以合理的规划城市交通,从而为城市的快速运输和发展提供最优化的交通解决方案。
可以肯定的说,城市道路增长的有限与车辆增加的无限这一对矛盾是导致城市交通拥挤的根本原因。
对于减轻交通拥塞及其副作用特别是对于大的交通网络而言,仍然缺乏一种真正的交通响应控制策略。
计算机硬件能力与控制软件能力很不相符,由此造成的影响是很多交通控制策略根本不能实现。
在少数几个例子中,一些新的控制策略确实能得以实现,但他们却没能对早期的控制策略进行改进。
由于缺乏能提高交通状况、特别是缺乏拥塞网络交通状况的实时控制策略,几乎可以说真正成熟的控制策略仍然不存在.智能化和集成化是城市交通信号控制系统的发展趋势和研究前沿,而针对交通系统规模复杂性特征的控制结构和针对城市交通瓶颈问题并代表智能决策的阻塞处理则是智能交通控制优化管理的关键和突破口[4]。
车辆的不断增多,表明车辆对道路容量的要求仍然很高,短期内还不可能改变。
自从开始使用计算机控制系统后,不管在控制硬件里取得什么样的实际进展,交通控制领域的控制逻辑方面始终没能取得重大突破。
因此,研究基于智能集成的城市交通信号控制系统具有相当的学术价值和实用价值。
把智能控制引入到城市交通控制系统中,未来的城市交通控制系统才能适应城市交通的发展。
从长远来看该研究具有巨大的现实意义。
1.2智能交通灯的特点
智能交通灯系统拥有可靠的环境信息采集分析能力。
为了实现路面监测的精确性、全面性并且方便使用本文的智能交通灯应具有以下各种特点。
(1)监测路面车流量信息。
(2)多点监测信息同步。
(3)根据监测信息能改变信号灯的时间长度[5]。
1.3国内外研究状况
城市交通信号控制系统的管理是保障城市交通高效有序运行的一个重要组成部分,如何实时有效的对交通信号进行控制,优化城市交通车流是目前国内外学者研究的热点。
对交通信号控制系统的优化,现阶段主要体现在对城市交叉路口相位中的绿信比的调节,通过调节绿信比来形成各个车道的路阻,改变交通车流量。
随着数字智能技术与通信和控制领域的结合,交通信号控制系统的优化逐渐的由孤立路口的控制向大规模区域网络控制、定时控制向自适应控制、集中控制向分布式协同控制的方向发展,传统城市交通网也将被智能交通网络所取代。
1、城市交通信号控制系统的优化
交通信号灯的控制是城市交通网络中一个最主要的控制手段。
通过优化交通岔路口交通灯的红绿灯配时方案,设计有效的交通信号优化控制策略,可提高城市交通资源的利用率,缓解道路拥堵。
目前,设计一个实时可靠并且实际可行的交通信号控制系统仍然有诸多的
问题需要解决。
这些问题集中在以下几个方面:
a)绿灯转换是一个离散变化过程,其优化组合往往是一个NP困难问题;
b)城市交通规模巨大,除了要处理大量交通数据外,一定范围内相邻路口交通车流量存在相关性,故相邻路口应有一定的协调特性才能达到整体优化;
c)交通中面临着许多的不可知以及难以测量的扰动因素(如:
交通事故,非法停车,行人穿行等);
d)交通状态的测量信息往往是局部信息,并且测量的准确度受许多因素的影响。
针对以上问题,国内外研究学者提出了交通信号控制系统的解决方案,按几何拓扑可分为交叉路口控制、城市主干道控制和网络控制三类。
2、智能交通系统与分布式协同优化控制
智能交通系统的提出为全面解决城市交通运输问题提供了一个有效的路径。
智能交通系统涵盖了交通领域中的许多方面,包括信息服务系统、交通管理系统、电子收费系统等,是高度综合化、智能化的交通控制系统。
在交通管理方面,智能交通系统采用先进的车辆检测技术和计算机信息处理技术,获取实时交通路况信息,并根据收集到的信息对交通进行控制,信息的收集一方面提高了交通控制的准确性,但同时大量的数据也增加了消息处理的复杂性。
因此,目前不少国内外学者正在研究交通控制系统的分布式解决方案,并尝试将智能控制技术应用到分布式交通信号控制中[6]。
但对于国内来说,最近几年发展迅猛,各地的发展状况良莠不齐,同样各厂家都在推出不同的换代产品。
据了解,目前北京,天津等这些一线城市,发展相对成熟,产品更新较快。
就最新的状况而言,国内最新的智能交通软件在向着多功能多元化的方向发展,一些软件提供厂商都会提供一整套解决方案。
简单的拿闯红灯系统来说:
目前需求不单单仅限于只抓拍闯红灯的违法行为,还需要兼顾治安卡口,录像,压线,逆行,不按道行驶,异常停车等集中一体。
1.4典型无线网络技术介绍
ZigBee技术主要用于低数据传输速率并且传输距离要求不是很远的各种通信设备之间。
ZigBee的名字主要来源于蜜蜂通过跳ZigZag形状的舞蹈来传递所发现的食物的位置、距离和方向等信息一只一只的传递下去此种技术与
蜜蜂的这种通信方式相类似。
ZigBee联盟则于2001年成立 而在2002年下半年 以及四大半导体公司共同宣布加盟ZigBee技术联盟 以研发名为ZigBee的新一代无线通信标准。
而在2006年作为中国通信行业龙头的华为公司亦加入了此联盟[7]。
1.5ZigBee技术综述
ZigBee是一种基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议 根据此协议的规定ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。
这一名称来源于蜜蜂的一种名叫ZigBee的舞蹈 由于通过持续不断地跳这种舞蹈来实现对新发现的食物或其他信息的传递 换句话说蜜蜂是依靠这样的通信方式来实现了一个通信网络 而每个个体则是网络中的一个节点。
这样做的好处是不需要专门的通信蜜蜂 通过信息接力就完成了整个通信从而实现了蜜蜂的低成本、低数据速率、自组织、低功耗、近距离、低复杂度等的信息传递方式。
受蜜蜂的这种特殊的通信方式的启发ZigBee技术的研究也主要是在低速率、低功耗通信领域进行应用 亦可以低成本地嵌入各种设备中组成庞大的网络。
总而言之ZigBee技术就是一种低功耗 低成本的无线网络通信技术[8]。
1.5.1ZigBee技术介绍
ZigBee 技术主要用于低数据传输速率并且传输距离要求不是很远的各种通信设备之间。
ZigBee的名字主要来源于蜜蜂通过跳 ZigZag形状的舞蹈来传递所发现的食物的位置、距离和方向等信息 一只一只的传递下去 此种技术与蜜蜂的这种通信方式相类似。
ZigBee联盟则于2001年成立 而在2002年下半年 以及四大半导体公司共同宣布加盟ZigBee技术联盟 以研发名为
“ZigBee”的新一代无线通信标准而在2006年作为中国通信行业龙头的华为公司亦加入了此联盟。
截至目前该联盟大约已有约27家成员企业所有这些公司都参加了负责开发ZigBee协议物理层和媒体控制层技术标准的工作组。
ZigBee联盟负责开发网络层及以上的协议。
ZigBee协议则比蓝牙技术、高速率
个人区域网或802.11x无线局域网等技术更简单而
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