单片机的车流量调度系统硬件设计部分(附件)
随着我国经济的不断发展，越来越多的人拥有汽车，选择开车出门。汽车数量的增加除了给人们的出行带来便利，同时也使道路堵车的问题越来越严重，成为政府头疼的问题，开发出一套智能的交通车流监测调度系统具有重要的意义。本课题以MSP430单片机为控制模块，采用应变式压力传感器采集路口车流量信息，通过液晶显示实时显示，并对采集到的车流量数据与门限值进行比较，通过CC2420无线模块，反馈给控制中心进行调度，实现车流量信息智能监测反馈调度的目的。关键字 压力传感器，MSP430单片机，无线收发模块目 录
目 录 1
1 引言 2
1.1 研究背景及意义 2
1.2 设计要求 2
2 系统设计方案 2
2.1 系统组成框图 2
2.2 设计方案选择比较 3
2.2.1单片机的选择 3
2.2.2无线模块的选择 4
2.2.3压力传感器 4
3 系统硬件介绍 4
3.1 MSP430单片机 4
3.1.1 MSP430内部ADC12介绍? 4
3.1.2 WDT看门狗定时器 6
3.1.3 USART异步通信 7
3.2 无线模块cc2420介绍 7
3.2.1 cc2420主要性能特点 8
3.2.2 ZigBee技术 8
3.3 LCD1602模块 9
4 系统软件设计 10
4.1 软件设计流程图 10
4.2 各模块子程序 12
4.2.1初始化程序 12
4.2.2 转换子程序 15
4.2.3 LCD显示子程序 15
4.2.4 无线模块cc2420发送子程序 17
5 软件编译调试 18
5.1 程序定义阶段 19
5.2 无线模块配置阶段 19
5.3 系统总的编译调试图 20
结 论 21
致 谢 22
参考文献 23
附 录 24
1 引言
1.1 研 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
4.2.4 无线模块cc2420发送子程序 17
5 软件编译调试 18
5.1 程序定义阶段 19
5.2 无线模块配置阶段 19
5.3 系统总的编译调试图 20
结 论 21
致 谢 22
参考文献 23
附 录 24
1 引言
1.1 研究背景及意义
如今，随着生活水平的提高，越来越多的人选择汽车作为出行工具，据统计，目前我国私家车拥有量已跃居世界第一位。汽车的普及也带来了一个不可避免的问题——城市道路拥挤。如何解决交通堵塞问题已成为各地政府的重中之重。本课题的设计目的就是开发一套智能车流调度系统，使汽车司机能够提前预知交通路口车流量信息，以解决交通堵塞问题。
智能车联网系统涵盖道路车辆图片收集、信息传输、射频识别、结点发射等技术，以及全球定位、数字地球等系统。在国内外的车联网这一领域的发展中，出现了各种各样关于车联网体系的创新技术，在实际的车辆网体系运用中，比如管系统主要是实现车与车、车辆与道路、车与人等之间的信息相互传输。随着车辆网技术的不断成熟，在许多领域中，车辆网技术发挥了不可替代的作用。如今，车联网技术在许多发达国家已经高度普及，但是在国内，人们对它的热情并没有太过高涨。研究调查显示，人为疏导依然是中国交通管理部门交通指挥的主要手段，车联网技术也仅仅存在于一些公共运输方面，这就造成了开头所提到的大城市的交通拥堵问题。所以，发展智能车联网交通体系在我国已是迫在眉睫的。
1.2 设计要求
本设计利用压力传感器设备记录路口一定时间内的车辆数据，利用MSP430单片机对采集的数据进行技术处理，并采用cc2420进行发射。车流监测控制中心由计算机组成，它先分析选择出堵塞的路口，然后将信息反馈给单片机，并通过电子牌显示，实现车流量调度。最终达到解决堵车，并将车流量信息在LCD上显示。本部分完成软件部分设计，要求实现整机调试。
2 系统设计方案
2.1 系统组成框图
系统通过压力传感器采集数据后，经过A/D转换后存入单片机的内部RAM。监控中心通过无线模块与单片机形成连接，并读取单片机RAM中的数据。同时，单片机从监控中心获得反应回来的车流讯息，经由处理，在LCD上进行体现，并且将讯息传送给车主，而实现车流量调度的目的。
图2.1 系统硬件框图
2.2 设计方案选择比较
在进行设计之前，主要考虑到了系统的以下几个特点：
1、微型化：本设计中，要求涉及的产品轻巧易携带，可以随时移动到不同的路口，这就要求各个部件高度集成，尺寸相对较小；
2、低功耗：由于本设计要放置在无人值守的交通路口，所以要使用电池供电，这就需要各个模块具有低功耗；
3、处理速度快：由于道路上车流量较多，所以传感器采集的信息量会很大，这就要求单片机要具备较快的处理速度；
4、成本低：传感器网络要置于室外环境，受外部环境影响较大，损坏率会较高，所以要求各个部件成本要低廉；
5、量程大：由于传感器结点要置于路面，会接触到各种力的作用，所以压力传感器的测量精度要高，范围要大一些，而且受温度影响要小；
2.2.1单片机的选择
在日常的学习及生活中，我们见到最多的是51系列的单片机。对于初学者，大家接触到的单片机都是51系列。而在本设计中，我们采用MSP430系列单片机。之所以选择MSP430单片机，主要是基于以下几点：
MSP430系列单片机拥有内部AD转换模块，不需要外接ADC模块；
MSP430单片机选用了精简指令布局，仅有精简的27条指令；
MSP430单片机拥有极低的功耗（6种低功耗模式，AM，LM0~LM4）；
MSP430单片机具有16位架构，同时数据总线可以转换为8位，而51只有8位总线；
基于以上几点，本系统采用MSP430单片机作为控制芯片
2.2.2无线模块的选择
本设计要求节点具有简单轻巧、超低功耗、外围电路简单易设计，不需要复杂的外围调理数字转换器等，而cc2420正是一款体积小，功耗低，适合短距离无线数据收发的无线收发芯片，并且，它兼容2.4GHZ IEEE802.15.4无线通信协议。
2.2.3压力传感器
本设计采用德州仪器公司的高精度应变片压力传感器BF350作为路面车辆信息采集元件。它具有体积小，精度高，受温度影响小等优点，BF350的典型电阻值是350Ω，灵敏系数是2.12，灵敏度系数分散是<=±0.1％，应变极限是2.0％，温度自补偿系数是9,11,16,23,27，温度使用范围是-30℃~+150℃。
3 系统硬件介绍
3.1 MSP430单片机
MSP430系列单片机是TI于研发并且推向市场的一种16位超低功耗的单片机，它是具有精简指令集（RISC）的混合信号处理器，又被称为混合信号处理器
目 录 1
1 引言 2
1.1 研究背景及意义 2
1.2 设计要求 2
2 系统设计方案 2
2.1 系统组成框图 2
2.2 设计方案选择比较 3
2.2.1单片机的选择 3
2.2.2无线模块的选择 4
2.2.3压力传感器 4
3 系统硬件介绍 4
3.1 MSP430单片机 4
3.1.1 MSP430内部ADC12介绍? 4
3.1.2 WDT看门狗定时器 6
3.1.3 USART异步通信 7
3.2 无线模块cc2420介绍 7
3.2.1 cc2420主要性能特点 8
3.2.2 ZigBee技术 8
3.3 LCD1602模块 9
4 系统软件设计 10
4.1 软件设计流程图 10
4.2 各模块子程序 12
4.2.1初始化程序 12
4.2.2 转换子程序 15
4.2.3 LCD显示子程序 15
4.2.4 无线模块cc2420发送子程序 17
5 软件编译调试 18
5.1 程序定义阶段 19
5.2 无线模块配置阶段 19
5.3 系统总的编译调试图 20
结 论 21
致 谢 22
参考文献 23
附 录 24
1 引言
1.1 研 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
4.2.4 无线模块cc2420发送子程序 17
5 软件编译调试 18
5.1 程序定义阶段 19
5.2 无线模块配置阶段 19
5.3 系统总的编译调试图 20
结 论 21
致 谢 22
参考文献 23
附 录 24
1 引言
1.1 研究背景及意义
如今，随着生活水平的提高，越来越多的人选择汽车作为出行工具，据统计，目前我国私家车拥有量已跃居世界第一位。汽车的普及也带来了一个不可避免的问题——城市道路拥挤。如何解决交通堵塞问题已成为各地政府的重中之重。本课题的设计目的就是开发一套智能车流调度系统，使汽车司机能够提前预知交通路口车流量信息，以解决交通堵塞问题。
智能车联网系统涵盖道路车辆图片收集、信息传输、射频识别、结点发射等技术，以及全球定位、数字地球等系统。在国内外的车联网这一领域的发展中，出现了各种各样关于车联网体系的创新技术，在实际的车辆网体系运用中，比如管系统主要是实现车与车、车辆与道路、车与人等之间的信息相互传输。随着车辆网技术的不断成熟，在许多领域中，车辆网技术发挥了不可替代的作用。如今，车联网技术在许多发达国家已经高度普及，但是在国内，人们对它的热情并没有太过高涨。研究调查显示，人为疏导依然是中国交通管理部门交通指挥的主要手段，车联网技术也仅仅存在于一些公共运输方面，这就造成了开头所提到的大城市的交通拥堵问题。所以，发展智能车联网交通体系在我国已是迫在眉睫的。
1.2 设计要求
本设计利用压力传感器设备记录路口一定时间内的车辆数据，利用MSP430单片机对采集的数据进行技术处理，并采用cc2420进行发射。车流监测控制中心由计算机组成，它先分析选择出堵塞的路口，然后将信息反馈给单片机，并通过电子牌显示，实现车流量调度。最终达到解决堵车，并将车流量信息在LCD上显示。本部分完成软件部分设计，要求实现整机调试。
2 系统设计方案
2.1 系统组成框图
系统通过压力传感器采集数据后，经过A/D转换后存入单片机的内部RAM。监控中心通过无线模块与单片机形成连接，并读取单片机RAM中的数据。同时，单片机从监控中心获得反应回来的车流讯息，经由处理，在LCD上进行体现，并且将讯息传送给车主，而实现车流量调度的目的。
图2.1 系统硬件框图
2.2 设计方案选择比较
在进行设计之前，主要考虑到了系统的以下几个特点：
1、微型化：本设计中，要求涉及的产品轻巧易携带，可以随时移动到不同的路口，这就要求各个部件高度集成，尺寸相对较小；
2、低功耗：由于本设计要放置在无人值守的交通路口，所以要使用电池供电，这就需要各个模块具有低功耗；
3、处理速度快：由于道路上车流量较多，所以传感器采集的信息量会很大，这就要求单片机要具备较快的处理速度；
4、成本低：传感器网络要置于室外环境，受外部环境影响较大，损坏率会较高，所以要求各个部件成本要低廉；
5、量程大：由于传感器结点要置于路面，会接触到各种力的作用，所以压力传感器的测量精度要高，范围要大一些，而且受温度影响要小；
2.2.1单片机的选择
在日常的学习及生活中，我们见到最多的是51系列的单片机。对于初学者，大家接触到的单片机都是51系列。而在本设计中，我们采用MSP430系列单片机。之所以选择MSP430单片机，主要是基于以下几点：
MSP430系列单片机拥有内部AD转换模块，不需要外接ADC模块；
MSP430单片机选用了精简指令布局，仅有精简的27条指令；
MSP430单片机拥有极低的功耗（6种低功耗模式，AM，LM0~LM4）；
MSP430单片机具有16位架构，同时数据总线可以转换为8位，而51只有8位总线；
基于以上几点，本系统采用MSP430单片机作为控制芯片
2.2.2无线模块的选择
本设计要求节点具有简单轻巧、超低功耗、外围电路简单易设计，不需要复杂的外围调理数字转换器等，而cc2420正是一款体积小，功耗低，适合短距离无线数据收发的无线收发芯片，并且，它兼容2.4GHZ IEEE802.15.4无线通信协议。
2.2.3压力传感器
本设计采用德州仪器公司的高精度应变片压力传感器BF350作为路面车辆信息采集元件。它具有体积小，精度高，受温度影响小等优点，BF350的典型电阻值是350Ω，灵敏系数是2.12，灵敏度系数分散是<=±0.1％，应变极限是2.0％，温度自补偿系数是9,11,16,23,27，温度使用范围是-30℃~+150℃。
3 系统硬件介绍
3.1 MSP430单片机
MSP430系列单片机是TI于研发并且推向市场的一种16位超低功耗的单片机，它是具有精简指令集（RISC）的混合信号处理器，又被称为混合信号处理器
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