嵌入式交通灯论文完整资料doc

摘要在对交叉路口车流信息的Internet传输与控制进行设计需求分析和功能分析的基础上，选用ATMEL公司的ATmega128单片机做为智能交通主控芯片，以太网卡控制芯片采用RTL8019AS芯片将TCP/IP协议栈嵌入到单片机，提供一个接入Internet的低成本嵌入式系统和网络访问的有效方法。用它的网络传输、远程监视控制功能和TCPSocket远程控制实时通，设计出新型简单的智能交通控制系统。本文重点介绍客户端的实现，它跟交通灯控制系统如何利用中断相互控制，和它跟控制中心如何通过网络相互交换信息。关键词智能交通InternetATmega128TCP/IP协议AbstractOnthefoundationofdesignneedanalysisandfunctionanalysisoftheInternetinformationtransmissionandcontrolofTrafficCrossing,thispaperchoosestheATmega128single-chipmicrocomputerofATMELcorporationandasthemainchipofintelligenttrafficcontrol,RTL8019ASasEthernetcontrolchipandembedtheTCP/IPprotocolstackintothesingle-chip.Itisalow-costembeddedsystemforlinkingwithInternet,andaneffectivewaytoaccessthenetwork.Usingit’snetworktransmission,long-distancewatching-control,andthereal-timedatacommunicationbysocket-technology,wecanimplementthedevelopofnew-kindandstraightforwardintelligenttrafficcontrolsystem.Thispaperfocusesonintroducinghowtoimplementtheclient,withtheinterruptithowtomutuallycontrolwiththetrafficlightcontrolsystem,andithowtomutuallyexchangeinformationwiththecontrolcenterthroughtheInternet.Keyword:IntelligentTraffic;Internet;ATmega128;TCP/IPProtocol;目录1.绪论............................................................11.1选题的背景和意义...............................................11.2本课题主要研究内容研究方法.....................................12.系统分析与设计.................................................32.1系统分析........................................................32.2方案论证........................................................32.3系统设计........................................................53.客户端系统的分析与设计.......................................83.1开发工具.......................................................83.2系统分析......................................................113.3总体设计......................................................134.结果分析.......................................................195.总结...........................................................215.1毕业设计工作的总结.............................................215.2工作展望.......................................................21附录..............................................................22参考文献.........................................................35致谢...........................................错误!未定义书签。11.绪论1.1选题的背景和意义1.1.1选题的背景目前，大多交通路口的信号灯的控制都是固定的、局部的，不能随车流的变化而改变。这对缓解交通拥挤、减少交通事故、节约能耗、降低污染等带来不便。建立实时、准确、高效的交通路口车流自动统计分析及诱导控制系统，通过采集和分析动态信息，然后有针对性地控制诱导，也即建立智能交通系统，将各个交通路口车流信息及时送到控制中心，在控制中心使得整个城市得到实时监控。这对一个城市整体交通拥挤问题得到改善，交通事故能够降低有重大意义。智能交通系统[1](简称ITS),是将先进的信息技术,计算机技术,数据通信技术,传感技术,电子控制技术,自动控制理论,运筹学,人工智能等有效地综合运用于交通运输,服务控制和车辆制造,加强了车辆,道路和使用者三者之间的联系,从而形成一种定时,准确,高效的综合运输系统。1.1.2选题的意义（1）有利于缓解交通的阻塞问题。因为我们在现实生活中经常碰到有很长的车队在等待着绿灯亮。有了这个智能交叉路口控制系统，就能够有效的解决这个问题，不仅提高了交通灯的利用效率，也及时的疏散车流，缓解了交通压力。（2）有利于减少交通事故在我们的现实生活中经常听到报道，说某个人因抢红绿灯，而导致的车祸的情况也有很多的，追究其原因，那就是赶时间，因为有时交叉路口中的一个车道没有车但是该车道显示绿灯，而有车等待的却是绿灯，所以那些人就抢红绿灯，所以导致了车祸的发生。但是用了这个智能效能控制系统就是够避免这种情况，它能够让有车等待的车道显示绿灯让其通过。1.2本课题主要研究内容研究方法1.2.1课题研究的内容本课题利用WebClient模块内部的TCP/IP网络协议[5]，以及10Base-T网络接口，连接到以太网，方便的实现串口设备的联网。在交叉路口终端，将传感器采集到的信息利用WebClient上网，将信息上传交通监控中心，在监控中心对数据加工处理并通过网络实时监控整个城市的交通。基本的框图如图1-1：图1-1系统基本框图21.2.2课题研究的方法本课题采用了客户端/服务器端的编程模式并利用windowssocketAPI函数，把WebClient作为客户端，把监控中心作为服务器端，把从WebClient中的车流信息通过10Base-T网络接口传输到服务器端,服务器端把车流信息保存在数据库，并且对该车流信息进行分析，然后发送控制信息，控制交通信号灯的显示时间与变换。32.系统分析与设计2.1系统分析2.1.1系统简介本系统是交叉路口车流信息的Internet[6]传输与控制，它主要是把从交叉路口终端采集到的车流信息通过Internet发送给监控中心，监控中心根据交叉路口发送的车流信息发出相应控制命令，以控制交叉路口的交通情况。2.1.2系统详细介绍系统采用客户端/服务端的模式，把车流信息采集终端作为客户端，监控中心作为服务端，因此系统可为三个模块分别是：客户端模块、传输模块、服务端模块。客户端模块：负责采集车流信息，并把车流信息发送给传输模块，也可以接受传输模块的控制命令数据，以控制交通灯的显示情况。传输模块：负责数据在客户端模块与服务端模块之间数据的传输。服务端模块：接收传输模块发送的车流信息，并把控制命令发送给传输模块。2.2方案论证本系统采用高速单片机ATmega128[7]加RTL8019AS以太网控制器。用嵌入式TCP／IP[3]协议，可以实现TCP网络传输功能。而在交通灯控制系统这部分，我们采用了80C51作为控制芯片。ATmega128[7]为基于AVRRISC结构的8位低功耗微处理器。由于其先进的指令集以及单周期指令执行时间，ATmega128的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。128K字节的系统内可编程Flash(具有在写的过程中还可以读的能力即RWW)、4K字节的EEPROM、4K字节的SRAM、53个通用I/O口线、32个通用工作寄存器、实时时钟RTC、4个灵活的具有比较模式和PWM功能的定时器/计数器(T/C)、两个USART、面向字节的两线接口TWI、8通道10位ADC、具有片内振荡器的可编程看门狗定时器、SPI串行端口、与IEEE1149.1规范兼容的JTAG测试接口，以及六种可以通过软件选择的省电模式。由于ATMEL的ATmega128单片机丰富的片内资源所以很方便就可以运行一个小型的操作系统如uC/OS，可以嵌入TCP/IP协议，从而达到嵌入式WebClient的目的，同时又大大简化了外围电路,提高了可靠型。RTL8019AS是由台湾睿昱(Realtek)公司生产的一种高度集成的10M以太网控制器．与NE2000兼容，支持8位、l6位数据总线；内置16KB的SRAM作为缓存；可连接同轴电缆和双绞线，并可自动检测所连接的介质。因此利用ATmega128与RTL8019AS就可以组成一个具有TCP/IP协议的并且能够与其它网络通信程序进行通信的设备WEBClient。两者结合的硬件连接图如图2-1：4RJ45隔离变压器网卡芯片RTL8019ASATmega128MAX232ISPJTAG图2-1硬件框图它跟控制中心相连接是基于Internet[6]的网络信息传输，其传输协议是因特网已经成熟的TCP/IP协议，不仅可以完成本地信息的接收和发送而且TCP保证了收到的数据都是准备无误，另外在远距离上可以完成同样的功能，这就使该系统能较少的受地域的限制，应用范围广阔。它既是一个网络化的系统，也是一个广义的交通信息传输。跟以住的无线通信智能交通相比，用网络实现智能交通可以利用现有四通八达的网络光缆，只要在各个交叉路口留下网络端口就可以通过网络进行数据的传输，这大大节约的成本，而且不用专门铺设线路和购买专门的设备，用户可以通过手机或者其它方式上网就可以实时的了解交通情况，不仅方便而且快捷。而控制中心服务端的实现，使用Windows操作系统下VC[5]，Microsoft公司的VisualC++平台不仅具有很强的网络程序处理能力，与VisualC++捆绑的MFC提供了大量封装良好的类，为用户开发网络应用程序提供全方位的支持。由于在客户端用ATmega128芯片基本能实现了跟控制中心通信的功能，所以在交通灯控制系统只用80C51就足够了，而MCS-51的开发环境要求较低，软件资源十分丰富，它内置中央处理单元、128字节内部数据存储器RAM、32个双向输入/输出(I/O)口、2个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。MCS-51单片机可以算是相当成功的产品，一直到现在，MC