基于ZigBee的无线分布式道路交通信号控制机的设计

摘要

随着科技的发展、人民收入水平的不断提高，人均车辆保有量也快速提升，给城市交通带来了巨大压力。而市区道路拓宽、规划新道路、架设高架桥梁等基础建设，因投资及城市规划、拆迁等问题，很难进行大规模建设。在这样的现实情况下，智能化交通控制系统已成为解决交通拥堵问题的非常重要且可行的技术手段。道路交通信号控制机，对畅通城市道路，提升道路交通效率，起到很关键的作用。
　　信号机能够接入各种采集装置，实时采集道路交通数据，根据交通数据实时对路口交通进行优化控制。随着交通流量加大及交通情况越来越复杂，传统的道路交通信号控制机在可靠性和安全性、降低能源消耗和大气污染、减少工程施工量等方面越来越难以符合需要。
　　本课题的目的，在于针对传统道路交通信号控制机存在的问题，通过创新性研究，开发新一代基于zigbee模块无线通信的、分布式交通信号控制机，弥补传统信号机的缺陷与不足，实现道路交通信号控制机的升级与发展。
　　本课题研究的基于无线技术的独立分布式信号机采取全新的架构模式，结合多种创新技术，是一款适应当今与未来交通控制发展方向的新一代信号机。本课题通过对信号灯自适应亮度调节技术的研究，可以使信号机在不同光照情况下对信号灯进行不同的亮度控制，一方面可以提高司机的舒适性，防止出现灯刺眼或看不清的情况，一方面又能够大幅降低信号灯功耗，更加节能环保。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 项目背景意义

1．2 国内外研究现状

1．3 项目研究内容

1．4 本论文的结构

第二章 相关知识介绍

2．1 操作系统概述

2．2 无线通信技术

2．3 CAN总线技术

第三章 系统架构及关键技术研究

3．1 系统架构设计

3．2 关键技术研究

3．2．1 城市道路环境下ZigBee通信可靠性研究

3．2．2 可见光反馈技术在信号灯故障检测中的应用研究

3．2．3 信号灯亮度自适应控制技术研究

3．2．4 多级故障隔离与降级控制技术研究

3．2．5 多级分布式控制模式与系统架构研究

3．2．6 主控单元失效下的可靠性保障技术研究

3．2．7 可调式挂杆系统研究

第四章 硬件平台设计

4．1 硬件平台架构设计

4．1．1 总体框架设计

4．1．2 硬件板卡功能设计

4．1．3 硬件单板联系设计

4．2 硬件主控板设计

4．2．1 逻辑结构设计

4．2．2 主板CPU电路设计

4．2．3 主板网口电路设计

4．2．4 主板串口电路设计

4．2．5 主板ZigBee电路设计

4．3 硬件相位板设计

4．4 太阳能供电方案设计

4．4．1 设计指标

4．4．2 方案设计

第五章 嵌入式软件设计

5．1 嵌入式软件总体架构设计

5．2 嵌入式软件功能模块设计

5．2．1 系统初始化模块

5．2．2 系统主模块

5．2．3 相位驱动模块

5．2．4 控制策略模块

5．2．5 状态检测模块

5．2．6 系统监控模块

5．2．7 定时器模块

5．2．8 时钟对时模块

5．2．9 数据管理模块

5．2．10 数据通信模块

5．2．11 故障和日志管理模块

5．2．12 无线传输模块

5．2．13 自适应灯光控制模块

第六章 测试与验证

6．1 主控板测试

6．1．1 系统启动及串口测试

6．1．2 网口测试

6．2 嵌入式软件测试

6．3 信号灯亮度自适应测试

第七章 结论与展望

附录

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况