【摘要】：山區(qū)的道路狀況比較復雜,陡坡、急彎等危險路段較多,導致交通事故頻發(fā),影響山區(qū)的經(jīng)濟建設。因此,如何有效地預防和減少山區(qū)危險路段的交通事故成為急需解決的社會問題。目前的道路預警與照明系統(tǒng)采用市電對系統(tǒng)供電,并通過GPRS無線網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸,存在成本高、性價比低等缺點,不適用于山區(qū)道路危險路段。因此,本文結(jié)合ZigBee技術和風光互補電源技術的優(yōu)勢,針對一些風能、太陽能較豐富的山區(qū)道路危險路段,設計了一種基于ZigBee的風光互補危險路段預警與照明系統(tǒng),該系統(tǒng)具有低復雜度、低成本和低功耗等特點。本文主要做了以下四個方面的工作。(1)在對現(xiàn)有預警與照明系統(tǒng)存在問題分析的基礎上,針對山區(qū)危險路段供電和通信設施不完善的情況,設計了風光互補危險路段預警與照明系統(tǒng)的總體方案。系統(tǒng)由風光互補電源和ZigBee無線預警與照明系統(tǒng)兩部分組成。風光互補電源為整個系統(tǒng)提供電能。ZigBee無線預警與照明系統(tǒng)通過布置在危險路段兩側(cè)的傳感器節(jié)點采集路段信息并通過ZigBee技術進行網(wǎng)絡內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸,主控制器對匯總的信息進行綜合分析處理,如果有險情,便通過預警裝置向路段內(nèi)的車輛和行人提醒。同時系統(tǒng)結(jié)合LED燈在夜晚提供照明功能。(2)設計了系統(tǒng)的硬件電路。根據(jù)系統(tǒng)協(xié)調(diào)器、路由器和終端節(jié)點的功能不同將硬件電路分為數(shù)據(jù)采集模塊、無線通信射頻模塊、主控制器模塊、預警照明模塊和供電模塊五個模塊。數(shù)據(jù)采集模塊通過微波傳感器、人體紅外傳感器和光強傳感器采集外界信息;無線通信射頻模塊采用CC2530芯片,組成ZigBee網(wǎng)絡,完成節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸以及和主控制器的通信;主控制器模塊選用MSP430F169芯片,主要完成信息的綜合處理;預警電路及照明驅(qū)動電路實現(xiàn)系統(tǒng)的預警措施和照明功能;供電模塊將12V電壓轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)需要的5V和3.3V電壓。(3)實現(xiàn)了系統(tǒng)的軟件設計。通過系統(tǒng)節(jié)點組網(wǎng)程序設計,ZigBee協(xié)調(diào)器、路由節(jié)點、終端節(jié)點程序設計和主控制平臺程序設計完成協(xié)調(diào)器建立ZigBee網(wǎng)絡,終端節(jié)點和路由節(jié)點請求加入網(wǎng)絡;終端節(jié)點和路由節(jié)點完成傳感器數(shù)據(jù)采集,并將數(shù)據(jù)發(fā)送給協(xié)調(diào)器,同時可以執(zhí)行協(xié)調(diào)器的控制命令;協(xié)調(diào)器通過串口與MSP430主控制器通信等功能。(4)完成系統(tǒng)的ZigBee組網(wǎng)測試、無線傳輸質(zhì)量測試和功能測試,并對本文內(nèi)容總結(jié)。通過組網(wǎng)測試確定系統(tǒng)可以自組建穩(wěn)定的信息傳輸網(wǎng)絡。通過無線傳輸質(zhì)量測試確定實際環(huán)境中節(jié)點的最佳通信距離,在設定的模擬測試環(huán)境中進行功能測試,通過對每個節(jié)點的串口數(shù)據(jù)監(jiān)測,分析系統(tǒng)功能執(zhí)行的可靠性。
【圖文】：

具有更加靈活的消息路由方式，相鄰的路由節(jié)點之通信。因此，網(wǎng)狀拓撲的通信效率更高，而且也大大出現(xiàn)了故障，消息可以自動的沿著其他的路由路徑進，NWK 層會提供相應的路由發(fā)現(xiàn)功能，以便尋找最優(yōu)撲的選擇及規(guī)劃險路段布置傳感器節(jié)點檢測進入危險路段的行人和險路段范圍內(nèi)所有節(jié)點組成一個 ZigBee 無線傳感器擇對系統(tǒng)復雜度及信息傳輸時效等極為重要。危險路節(jié)點的通信距離為 30-40m，所以要通過多跳來實現(xiàn)跳，很難滿足系統(tǒng)需要。網(wǎng)狀網(wǎng)絡的覆蓋范圍可以達高、抗干擾能力強等特點[40-42]，但是其結(jié)構(gòu)復雜，狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的通信距離也可以滿足系統(tǒng)需要，雖然是能很好的滿足系統(tǒng)需要，，重要的是樹狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)也低。經(jīng)過綜合權(quán)衡，本系統(tǒng)選用樹狀網(wǎng)絡拓撲。

圖 3.5 HW-M10-2 微波感應模塊實物圖選用的是 HC-SR501，該模塊是基于紅外線技的人體和動物，采用德國進口的 LHI778 探頭，紅外線經(jīng)過菲涅爾透鏡加強后匯集到紅外感應，會在兩個電極上產(chǎn)生電荷量導致電荷失去平 的實物圖，其主要性能參數(shù)及特性為：：直流 4.5V-20V，靜態(tài)電流小于 50uA，延時時15-70 度；：32*24mm，感應透鏡尺寸：直徑 23mm，感應示，在加上菲涅爾透鏡后，檢測范圍達到 7m。，當有人出現(xiàn)在感應范圍內(nèi)，觸發(fā)傳感器，則輸時并且關閉高電平，輸出 0V 低電平；，功耗低，可靠性好。
【學位授予單位】：中南民族大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU113.666;TN92

【參考文獻】

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本文編號：2606874