gprs的交通信号灯运维装置的软件设计(附件)
本文介绍的是一种采用无线通讯模块（GPRS）技术来实现基于路况监测与报警的交通信号灯运维装置的软件设计。硬件部分主要由STM32F107型号的主控芯片，SIM800A GPRS通讯模块，DHT11温湿度传感器和电流互感器以及继电器组成。系统主要使用的开发环境为keil5，其中还使用了花生壳软件对IP地址进行映射以及使用网络调试助手进行网络的调试以及数据的接收。其中通过DHT11和电流互感器对交通灯进行实时的监测，STM32F107主控芯片进行数据的接收和处理，再通过SIM800C GPRS模块将数据发送给电脑接收端。最终实现了以GPRS为通讯方式，实时监控交通灯的工作环境和工作状况，并在交通灯故障时发送报警信息。通过测试得出系统能够实现预期需求，缩短了交通灯故障时发现问题的时间，减少了人力财力的过多消耗并且实现能够实时对交通灯进行监控的功能。关键词 道路交通灯，故障检测与报警，GPRS通信
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外研究与发展现状 1
1.3 课题主要研究内容 2
2 系统总体设计 2
2.1 系统需求分析 2
2.2 系统方案设计 3
3 硬件设计 5
3.1 硬件总体结构 5
3.2 电源模块 5
3.3 微处理器 6
3.4 GPRS通信传输模块 7
3.5 DHT11传感器模块 8
3.6 ACS712电流互感器模块 9
3.7 继电器模块 10
3.8 本章小结 10
4 软件设计 10
4.1 软件结构设计 10
4.2 A/D采集 11
4.3 GPRS模块设计 13
4.4 DHT11模块设计 16
4.5 本章小结 19
5 系统测试 19
5.1 硬件测试 19
5.2 GPRS发送数据测试 20
5.3 电脑端接收数据及测试 20
5.4 本章小结 22
结 论 23
致 谢 24 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
参 考 文 献 25
引言
研究背景及意义
道路交通信号灯现在是城市中必不可少的一个部分和环节，没有它城市管理将大大增加难度，而交通灯也可以体现出一个城市的现状，它的好与坏关系着整个城市的居民生活。但随着时代的不断发展，城市建设的不断扩大，城市的交通灯也出现越来越多的问题，这些问题主要表现在如下几个方面：
(1)控制范围的层次性过差，不能够及时的维护故障。目前国内许多城市，在交通灯出现故障的时候只能由行人或者过往车辆发现并上报，缺乏实时性，在某些偏僻区域若是长时间没有发现故障上报的话就会一直损坏。在另外一些城市虽会安排巡查人员，但是导致人力财力大幅度浪费。
(2)通讯传输的距离过于短，受电磁影响很大，可靠性也比较差。目前部分城市已采用电力载波技术实现交通灯与网关的数据传输。但是因为供电的网络不稳定，传输信号的时候受干扰严重，没有太高可靠性；另外一方面，变压器会使电力载波通信的信号大幅度衰减，导致通信范围大幅下降，所以在实际应用的时候并没有预想的那么好。
国内外研究与发展现状
国内外交通灯运维装置发展现状
现如今交通灯监测运维装置正在慢慢普及，最终想要实现的目的都是能够及时的给出故障报警信息。目前，大多数城市采用的监控系统通信方式主要有以下几种： 通过GSM短消息传输，通过有线传输，通过CDPD传输以及无线集群通信方式和通过GPRS进行通信传输。
GSM短消息通讯方式都是架设在移动公共网络之上，相对而言建设费用和维护费用要少不少。但是依旧有几个致命的缺点：平均下来传输的延时比较大，不能全双工通信，而且尤其是高峰期时会发生信道拥堵。
有线通讯方式只能用在一个小范围或一个小区域的系统中，由于大面积范围的铺设有线网络花销过大，而且维护困难，所以在大面积大范围的城市中，或者需要监控的点特别多且分散很厉害的情况下并不适用，这种方式也在逐渐被无线通讯技术所淘汰。
CDPD，翻译成中文的话叫做蜂窝式数字分组数据技术，是由AMCI（美国移动 通信公司）等公司一起推出的一种无线通信的技术规范。这种有技术规范的通信方式需要以数字分组为基础的数据技术，再把移动通信作为组网方式，以此形成技术规范。虽然CDPD和GPRS都是提供数据业务服务的通信方式，但是CDPD在某些方面还是不如GPRS通信来的好，主要体现在用户使用成本高，通信数据传输速度要比GPRS慢不少，而且工作的频段比GPRS要窄，信道数也比GPRS要少。
另一方面，GPRS无线通信方式则是充分利用了中国移动公共网络的资源，节约了建设和维护的成本，建设周期和难度也大大减小；通信范围覆盖广，系统规模拓展相对而言较为容易，容易进行升级；同时最重要的是通信速度相比较其他四种都要快，最高能达到171.2Kb/s，通信传输时的延迟也相对而言比较小，最长不会超过三秒；在系统建成以后用户的费用相对而言也比较低；通信服务质量安全可靠。
国内外交通灯运维装置技术发展现状
现如今的交通信号灯的监控系统已经做的越来越完善了，从最早的人工巡查到有线传输再到现在的无线传输在慢慢的进步。张芙蓉等人提出的基于ZigBee的智能照明系统就是采用现如今较为常见的无线通讯方式来进行对系统的监控。同样的Qu X等人利用ZigBee无线通讯方式实现街道照明系统的监控。还有刘亮等人使用了PTM105模块作为远程监控系统设计中的GPRS模块，更为高效的实现了监测通讯报警的功能。
课题主要研究内容
基于GPRS的交通信号灯运维装置的软件设计，主要研究GPRS远距离数据传输、互感器工作情况、阈值报警等相关内容。
根据需求，设计与开发一种基于GPRS的交通信号灯运维装置的软件设计，包括硬件的程序设计，硬件线路设计和样板机的制作。最终实现数据实时发送以及能够报警的功能，从而实现交通信号灯的实时监测和报警功能。
系统总体设计
系统需求分析
主控模块设计是交通信号灯运维装置的一部分，具有接收传感器采集的数据、互感器的工作情况以及控制继电器的功能。
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外研究与发展现状 1
1.3 课题主要研究内容 2
2 系统总体设计 2
2.1 系统需求分析 2
2.2 系统方案设计 3
3 硬件设计 5
3.1 硬件总体结构 5
3.2 电源模块 5
3.3 微处理器 6
3.4 GPRS通信传输模块 7
3.5 DHT11传感器模块 8
3.6 ACS712电流互感器模块 9
3.7 继电器模块 10
3.8 本章小结 10
4 软件设计 10
4.1 软件结构设计 10
4.2 A/D采集 11
4.3 GPRS模块设计 13
4.4 DHT11模块设计 16
4.5 本章小结 19
5 系统测试 19
5.1 硬件测试 19
5.2 GPRS发送数据测试 20
5.3 电脑端接收数据及测试 20
5.4 本章小结 22
结 论 23
致 谢 24 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
参 考 文 献 25
引言
研究背景及意义
道路交通信号灯现在是城市中必不可少的一个部分和环节，没有它城市管理将大大增加难度，而交通灯也可以体现出一个城市的现状，它的好与坏关系着整个城市的居民生活。但随着时代的不断发展，城市建设的不断扩大，城市的交通灯也出现越来越多的问题，这些问题主要表现在如下几个方面：
(1)控制范围的层次性过差，不能够及时的维护故障。目前国内许多城市，在交通灯出现故障的时候只能由行人或者过往车辆发现并上报，缺乏实时性，在某些偏僻区域若是长时间没有发现故障上报的话就会一直损坏。在另外一些城市虽会安排巡查人员，但是导致人力财力大幅度浪费。
(2)通讯传输的距离过于短，受电磁影响很大，可靠性也比较差。目前部分城市已采用电力载波技术实现交通灯与网关的数据传输。但是因为供电的网络不稳定，传输信号的时候受干扰严重，没有太高可靠性；另外一方面，变压器会使电力载波通信的信号大幅度衰减，导致通信范围大幅下降，所以在实际应用的时候并没有预想的那么好。
国内外研究与发展现状
国内外交通灯运维装置发展现状
现如今交通灯监测运维装置正在慢慢普及，最终想要实现的目的都是能够及时的给出故障报警信息。目前，大多数城市采用的监控系统通信方式主要有以下几种： 通过GSM短消息传输，通过有线传输，通过CDPD传输以及无线集群通信方式和通过GPRS进行通信传输。
GSM短消息通讯方式都是架设在移动公共网络之上，相对而言建设费用和维护费用要少不少。但是依旧有几个致命的缺点：平均下来传输的延时比较大，不能全双工通信，而且尤其是高峰期时会发生信道拥堵。
有线通讯方式只能用在一个小范围或一个小区域的系统中，由于大面积范围的铺设有线网络花销过大，而且维护困难，所以在大面积大范围的城市中，或者需要监控的点特别多且分散很厉害的情况下并不适用，这种方式也在逐渐被无线通讯技术所淘汰。
CDPD，翻译成中文的话叫做蜂窝式数字分组数据技术，是由AMCI（美国移动 通信公司）等公司一起推出的一种无线通信的技术规范。这种有技术规范的通信方式需要以数字分组为基础的数据技术，再把移动通信作为组网方式，以此形成技术规范。虽然CDPD和GPRS都是提供数据业务服务的通信方式，但是CDPD在某些方面还是不如GPRS通信来的好，主要体现在用户使用成本高，通信数据传输速度要比GPRS慢不少，而且工作的频段比GPRS要窄，信道数也比GPRS要少。
另一方面，GPRS无线通信方式则是充分利用了中国移动公共网络的资源，节约了建设和维护的成本，建设周期和难度也大大减小；通信范围覆盖广，系统规模拓展相对而言较为容易，容易进行升级；同时最重要的是通信速度相比较其他四种都要快，最高能达到171.2Kb/s，通信传输时的延迟也相对而言比较小，最长不会超过三秒；在系统建成以后用户的费用相对而言也比较低；通信服务质量安全可靠。
国内外交通灯运维装置技术发展现状
现如今的交通信号灯的监控系统已经做的越来越完善了，从最早的人工巡查到有线传输再到现在的无线传输在慢慢的进步。张芙蓉等人提出的基于ZigBee的智能照明系统就是采用现如今较为常见的无线通讯方式来进行对系统的监控。同样的Qu X等人利用ZigBee无线通讯方式实现街道照明系统的监控。还有刘亮等人使用了PTM105模块作为远程监控系统设计中的GPRS模块，更为高效的实现了监测通讯报警的功能。
课题主要研究内容
基于GPRS的交通信号灯运维装置的软件设计，主要研究GPRS远距离数据传输、互感器工作情况、阈值报警等相关内容。
根据需求，设计与开发一种基于GPRS的交通信号灯运维装置的软件设计，包括硬件的程序设计，硬件线路设计和样板机的制作。最终实现数据实时发送以及能够报警的功能，从而实现交通信号灯的实时监测和报警功能。
系统总体设计
系统需求分析
主控模块设计是交通信号灯运维装置的一部分，具有接收传感器采集的数据、互感器的工作情况以及控制继电器的功能。
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