城市道路交錯分布，車輛穿梳，行人熙攘。那么靠什么來實現(xiàn)這井然秩序呢?靠的是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。交通燈是城市交通的重要指揮系統(tǒng)。交通信號燈作為管制交通流量、提高道路通行能力的有效手段，對減少交通事故有明顯效果。本文設計了一種以STC89C52單片機為核心，通過Zigbee模塊遙控進行無線控制的智能交通燈系統(tǒng)，交警可通過無線遙控來實現(xiàn)紅綠燈時間長短的改變以適應不同的交通狀況和人群數(shù)量，同時數(shù)碼管顯示紅綠燈剩余時間，充分體現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)的控制思想并擁有一定的應用價值和市場前景。

1、系統(tǒng)方案設計

文章以STC89C52單片機為核心設計了一個十字路口交通燈的無線控制系統(tǒng)，通過Zigbee模塊遙控來實現(xiàn)紅綠燈時間長短的改變，用兩個數(shù)碼管顯示控制狀態(tài)。系統(tǒng)主要包括了手持設備模塊，交通信號燈控制模塊以及數(shù)字顯示模塊三大部分。在實際交通現(xiàn)場中，十字路口中心距離紅綠燈距離一般不超過300米，Zigbee模塊的通訊距離在800米以內(nèi)均能可靠傳輸。將Zigbee網(wǎng)絡構建成Mesh網(wǎng)絡結構，節(jié)點也可轉發(fā)數(shù)據(jù)，進一步增強了系統(tǒng)的可靠性。處于十字路口中心的交警，可直接通過手持設備連接到交通燈模塊。

圖1 無線終端布置圖

2、系統(tǒng)硬件設計

2.1、無線手持設備硬件設計

手持設備硬件主要包含了單片機、液晶顯示、無線通信、時鐘控模塊等，如圖2所示。在交警通過按鍵電路輸入擬控制的信號燈與時間后，由單片機編碼打包并通過Zigbee模塊發(fā)送到交通燈控制模塊。其中，CN3065用以系統(tǒng)校時和時間提示，Zigbee模塊采用cc2430。

圖2 無線手持設備硬件拓撲圖

2.2、交通燈控制模塊硬件設計

交通燈控制模塊主要功能是識別數(shù)據(jù)包并發(fā)出控制指令轉換信號燈。串口通訊用來與微機連接以將現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸至城市監(jiān)控中心，方便城市監(jiān)控中心在特殊情況下進行遠程控制。在十字路口交通燈中，由于在同一道中的紅綠燈顯示是完全一致的。因此，數(shù)碼管顯示電路共采用了兩個一位共陽極七段數(shù)碼管，兩個為一組，一組數(shù)碼管可以顯示0至99之間的數(shù)字。STC89C52的P1口的各個引腳接300歐的電阻，再接入七段數(shù)碼管。

圖3 交通燈控制模塊硬件拓撲圖

3、系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)的軟件設計包括了手持設備的軟件設計和交通燈控制模塊軟件設計兩個部分。文章基于IAREmbeddedWorkbench開發(fā)平臺開發(fā)了手持設備和信號燈控制模塊的軟件程序。

3.1、手持設備軟件設計

手持設備主要功能是讓交警輸入擬控制的交通信號燈ID和狀態(tài)并將控制信號發(fā)送出去。無線通信模塊CC2430帶有符合Zigbee規(guī)范的協(xié)議棧Z-STACK。手持設備的Zigbee模塊為協(xié)調(diào)器，其主要功能是啟動Zigbee網(wǎng)絡，更新網(wǎng)絡節(jié)點，故僅在手持設備被激活的情況下才可進行控制。為防止發(fā)送丟包導致的誤動與拒動問題，數(shù)據(jù)包采用MODBUS協(xié)議，校驗方式選擇CRC-16。在建立Zigbee網(wǎng)絡后，液晶屏上會顯示最新可供控制的信號燈列表。在交警輸入命令后，將控制信息發(fā)送出去。

圖4 手持軟件通信流程圖

3.2、交通燈控制模塊軟件設計

交通燈控制模塊主要功能是加入手持設備已建立的Zigbee網(wǎng)絡，并接收手持設備發(fā)送過來的控制命令。當申請加入網(wǎng)絡時，將自己的ID號、日期發(fā)給手持終端以方便統(tǒng)一校時。若沒有加入到Zigbee網(wǎng)絡中，則按照原交通燈控制邏輯執(zhí)行。

圖 5 控制模塊流程圖

4、結束語

文章以交警控制交通燈的實際需求出發(fā)，結合了物聯(lián)網(wǎng)的控制思想，設計了一套交警無線手持交通燈控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過Zigbee網(wǎng)絡，可將交警的控制信息傳輸至控制模塊，最終實現(xiàn)了執(zhí)勤交警無線控制交通燈的需求。整套系統(tǒng)以低功耗、低成本為設計思路，工作穩(wěn)定可靠，無線網(wǎng)絡靈活可靠，適用于大規(guī)模推廣。

“前方綠燈人員通行、前方紅燈請勿通行。”近日，有不少市民發(fā)現(xiàn)過人行橫道時有了語音提醒了。“語音提醒很人性化，大家更不好意思闖燈違法，也是一種執(zhí)法思路?！笔忻窭钆矿@喜地告訴記者。

在張家口市新華街與至善街交叉路口可以看見，三個路口的人行橫道前都設立了“新型紅綠燈”。紅燈或是綠燈時都會提醒行人。燈桿的中部帶有電子顯示屏，實時顯示來往行人的情況?，F(xiàn)場有市民表示，這款新型信號燈很特別，不文明交通行為實時“直播”，對一些抱有僥幸心理闖紅燈的市民形成震懾，畢竟這樣的“上鏡”機會不太光榮。

據(jù)了解，這種新型“紅綠燈”叫做智能人行燈桿，集人行信號燈、抓拍攝像機、LCD顯示屏幕于一體，包含聲、光、視覺多維預警功能。使紅綠燈從“無聲無息”變得“有聲有色”。人性化的是，它的提示功能包括語音提示和盲人鐘提示兩種。這些智能人行燈桿不僅可作為常規(guī)的人行信號燈使用，還具有非機動車、行人闖紅燈，騎電動自行車不戴頭盔，騎非機動車違法載人等違法及不文明交通行為抓拍的功能。一旦立柱上的智能攝像頭發(fā)現(xiàn)這些行為，系統(tǒng)將自動抓拍并即刻顯示在立柱自帶的屏幕上，對當事人進行違法圖像曝光。此外，智能人行燈桿還具有分析功能，通過攝像頭對過往行人記錄，根據(jù)人流車流情況，調(diào)整紅綠燈放行時間，提高路面通行效率。

“目前，我市主城區(qū)已在24個路口，設置智能人行燈桿98座，科技賦能交通秩序管理將對優(yōu)化交通組織、整治斑馬線上的交通違法行為起到積極促進作用。”市交警支隊指揮中心相關工作人員同時呼吁廣大市民朋友，為了保障自己和他人的安全，請自覺遵守交通法規(guī)，文明出行。