一種基于GPRS通信的車輛檢測器的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

摘要：為了實(shí)現(xiàn)交通信號機(jī)檢測模塊與交通控制中心聯(lián)網(wǎng)并為其提供有用的路況信息功能，同時交通控制中心可以實(shí)時監(jiān)控與控制路口的交通信號機(jī)的參數(shù)，設(shè)計采用STC89C52單片機(jī)控制GPRS M1206B模塊的方法來完成這個功能。首先對作為數(shù)據(jù)采集部分的環(huán)形線圈檢測器的從理論到軟硬件的設(shè)計做了具體說明；然后介紹了M1206B模塊的GPRS功能，并且具體敘述了交通信號機(jī)與交通指揮中心的通信軟硬件的開發(fā)與設(shè)計。
關(guān)鍵詞：智能交通系統(tǒng)；環(huán)形線圈車輛檢測；STC89C52；GPRS；WAVACOM；M1206B

0 引言
隨著人們汽車擁有量的快速增長，城市交通擁堵問題已不容忽視。為了了解道路上車輛行駛、擁堵等情況，加上信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能交通系統(tǒng)(ITS)應(yīng)運(yùn)而生。通過掌握道路上車輛行駛的情況，采取相應(yīng)的措施可極大地改善城市的交通狀況。而能聯(lián)網(wǎng)的交通信號機(jī)在此起著至關(guān)重要的作用，但是現(xiàn)有的交通信號機(jī)的聯(lián)網(wǎng)存在以下一些問題：
(1)一邊是交通信號機(jī)與交通指揮中心聯(lián)網(wǎng)都采用基于CAN總線、TCP／IP以太網(wǎng)的有線等方式的聯(lián)網(wǎng)；另一邊是還有部分老式的信號機(jī)的控制部分是單片機(jī)，聯(lián)網(wǎng)困難。這是由于單片機(jī)的硬件資源和處理能力有限，這樣對信號機(jī)與上位機(jī)通信的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理就成為一個很大的難題。
(2)網(wǎng)絡(luò)的快速普及，在城市的網(wǎng)絡(luò)覆蓋面越來越廣，這給交通信號機(jī)聯(lián)網(wǎng)提供了條件；但是對于一些網(wǎng)絡(luò)不健全的城市、以及縣城的交通信號機(jī)聯(lián)網(wǎng)就存在著問題。
(3)在城市中，當(dāng)一些異常情況出現(xiàn)時，比如：停電、交通信號機(jī)出現(xiàn)故障等，上述聯(lián)網(wǎng)的交通信號機(jī)也會存在問題。在一些城市，通常的做法是放置一個太陽能的交通信號機(jī)在路中間，此信號機(jī)雖然可以控制交通但是它不能和交通指揮中心聯(lián)網(wǎng)，交通指揮中心也無法及時監(jiān)控及控制路口的車輛通行情況。
出于對上述問題的考慮分析。本設(shè)計采用GPRS(General Packet Radio Service)技術(shù)來嘗試解決這些問題。

1可行性分析
整體方案：采用單片機(jī)控制M1206模塊來實(shí)現(xiàn)此功能。單片機(jī)采用的是STC公司的STC89C52，STC89C52完全兼容C51，而且編程簡單，下載時采用ISP(In-System Programming)使下載調(diào)試程序非常簡單，因此開發(fā)方便成本低廉，同時比普通的51的速度快，完全可以滿足本設(shè)計的要求。GPRS模塊采用市場占有率高的WAVECOM代表型號Q24中的M1206模塊。
M1206模塊雖然是WAVECOM比較早的一款產(chǎn)品，但是其性能穩(wěn)定、價格適中，而且接口采用RS 232，為單片機(jī)控制帶來了方便。同時它被廣泛運(yùn)用于直放站、GPS車輛管理定位系統(tǒng)、短信息軟件、無線遠(yuǎn)程監(jiān)控、無線POS、移動辦公以及醫(yī)療監(jiān)護(hù)等領(lǐng)域。其具有115 Kb／s全雙工傳輸率、支持AT命令設(shè)置、支持TCP／IP，UDP以及PPP協(xié)議、2 W射頻功率輸出、高靈敏度天線、供電輸入5～24 V、自動進(jìn)入省電模式等特點(diǎn)。
從價格方面來說，單片機(jī)性價比高，GSM網(wǎng)絡(luò)連接可靠、費(fèi)用按流量計算；從應(yīng)用范圍方面看，幾乎所有的交通信號系統(tǒng)都有串口，所以選用GPRS模塊是可行的；從網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面來說，GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了現(xiàn)有的有線網(wǎng)絡(luò)，可以說在有人聚居的地方就有GSM網(wǎng)絡(luò)的覆蓋；從機(jī)動靈活性、不受斷電情況的制約方面上講，此方式也是可行的；同樣的采用GSM聯(lián)網(wǎng)的交通信號機(jī)還有其在一個區(qū)域內(nèi)快速架設(shè)的優(yōu)勢。

2 GPRS簡介
GPRS是通用分組無線服務(wù)技術(shù)的簡稱，它是GSM移動電話用戶可用的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS可以說是GSM的延續(xù)。GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌且苑獍?Packet)的形式來傳輸，因此使用者所負(fù)擔(dān)的費(fèi)用是以其傳輸資料大小來計算，并非使用其整個頻道，理論上較為便宜。GPRS的傳輸速率可提升至56 Kb／s甚至114 Kb／s。GPRS的特點(diǎn)如下：高速數(shù)據(jù)傳輸速度，可以達(dá)到10倍于GSM；設(shè)備是可以永遠(yuǎn)在線。

3 系統(tǒng)整體圖
系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，它是系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)的分布圖，下位機(jī)(即信號控制機(jī))由串口連接到GPRS模塊然后通過GSM網(wǎng)絡(luò)連接到交通指揮中心端的上位機(jī)。下位機(jī)與上位機(jī)的通信是由單片機(jī)控制的。其通信過程是下位機(jī)部分通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)到上位機(jī)，然后由上位機(jī)軟件將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中為以后決策做準(zhǔn)備，同時通過圖表將路口數(shù)據(jù)的變化展現(xiàn)給控制中心的工作人員；工作人員根據(jù)信號燈的配時方案將交通信號機(jī)參數(shù)發(fā)送給下位機(jī)。基于單片機(jī)的交通信號控制機(jī)的整體框圖如圖2所示。