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道路交通信息监测系统1道路交通信息监测系统技术手册2010年6月道路交通信息监测系统2第一部分数据采集器硬件设计1.硬件结构2.资源分配A.GPIO资源分配GPIO管脚功能和作用GPIO管脚功能和作用P0.7GPIO,接LEDP1.7接SHT11的SDA信号P0.6未用,接PCF8563的CLKOUTP1.6接SHT11的SCL信号P0.5IRQ1,接WT3224模块中断P1.5IRQ2,传感器A的中断信号P0.4IRQ0,两个传感器同时有效中断P1.4IRQ3,传感器B的中断信号P0.3未用,JTAG的TRST信号P1.3I2C接口的SDA信号P0.2接外部RAM的BHEP1.2I2C接口的SCL信号P0.1接外部RAM的BLEP1.1串口TXD信号P0.0未用,专门用于下载P1.0串口RXD信号P2.7未用P2.6未用P4.0-P4.7外部RAM的D8-D15P2.5配置选通信号,低有效P3.0-P3.7外部RAM的D0—D7P2.4外部RAM的CS信号P2.3外部RAM的AE信号P2.2外部RAM的RD信号P2.1外部RAM的WR信号P2.0未用B.数据采集部分道路交通信息监测系统31)模拟信号数据采集ADC0----传感器A的输入信号ADC1----传感器B的输入信号ADC2----电池电压ADC16----ADuC芯片内部工作温度2)数字信号采集SHT11----温湿度采集，由P1.7/P1.6接口PCF8563----实际时间采集，标准I2C接口配置信息----由D7—D0数据线连接，由P2.5片选(用GPIO方式采集)C.DAC参考电压输出部分DAC3----传感器A的低阀值DAC2----传感器A的高阀值DAC1----传感器B的低阀值DAC0----传感器B的高阀值DAC输出需要增加一个跟随器以提高阻抗能力D.I2C接口部分用于连接实时时钟芯片PCF8563E.外部扩展存储器RAM部分外部RAM选用ISSI的IS61WV12816，共有64X16K空间F.无线通讯模块部分选用WT3224。G.电源部分选用7.4V锂电池，为了保证电源的稳定性，使用BL1085进行稳压到5V给传感器供电，同时转换到3.3V给主控芯片供电。H.其它(指示灯和配置)指示灯共有三个,其中有3.3V电源指示灯、工作状态指示灯、RF模块工作指示灯，3.3V电源灯可以根据需要使用（实际使用时不需要）；工作状态指示灯的表现为工作时亮休眠时灭；RF模块指示灯为模块工作时亮，RF模块不工作时灭。3.数据采集部分原理采用GMR传感器实时采集地磁信号，经放大后送A/D采样，同时送阀值比较电路。当突然来车时，GMR发生变化，阀值比较电路产生信号引起CPU中断，从而获得需要的车流量和相关的车速和车长估计；最后通过RF模块将数据发送出去。为了避免干扰信号造成GMR信号变化，使用CPU的DAC功能输出跟踪地磁信号的变化；为了省电，主CPU采用休眠模式工作，RF模块只有在发送的时候才打开工作。另外使用了外部RAM进行数据保存，使用了日历芯片控制程序流程。可以手工配置工作模式、阀值大小和RF模块地址。第二部分数据采集器软件设计道路交通信息监测系统41.软件结构软件系统使用u-Vision3.0编写，程序结构如下：TMS-Aproject-----main.c主程序（包括初始化、流程控制程序）------IRQ.c中断服务程序（包括车流量检测程序）-------sub.c子程序（包括各类数据采集、保存、发送子程序）-------myADuC7026.h头文件2.主程序框图数据采集器的设计思路是尽量快速而有效地采集车流量和计算车速和车长，同时为了节约能源，在软件设计时，所有的车辆信息测量（包括车流量、车速、车长）都有GMR传感器的中断服务程序完成（GMR-A管理进入，GMR-B负责退出）。也就是说平常时刻，系统都处于休眠状态，来车后才唤醒工作。为了保证地磁跟踪，采集周期为2秒。整个软件有工作模式配置，分为三个模式：Mode=1为定时发送，一小时为一个循环，包括存取、发送和计数；Mode=2为实时发送模式，即来一辆车发送一次，但计数按天计算；Mode=3为测试方式，每分种发送一次最新的测试数据（即使没有车辆信息），同时也实时发送实际测量信息，需要注意的是发送的测试数据地址是0X20，结果数据发送地址为0x10，Mode3下的计数不清零。计数值就是车流量。3.各种函数定义主程序main.c----main();道路交通信息监测系统5中断服务程序IRQ.c-----IRQ_hander()__irq唤醒中断------FIQ_hander()__fiq车流量/车速/车长测试程序子程序sub.c-----ADC()模拟信号采集子程序-----DACout()模拟信号输出子程序（阀值跟踪）----Get_T_H()温度湿度采集子程序（包括各类相关子程序）----Get_Real_time()实际时间采集子程序（包括各类相关子程序）----UART_Send_Buffer()数据发送子程序（包括各类发送相关子程序）----常用延时子程序----Save_Current_Data()保存当前测试结果子程序（Mode1使用）----Send_Save_Data()发送保存数据子程序（Mode1使用）----Send_Current_Data()发送当前测试结果子程序（Mode2使用）----Send_Test_Data()发送当前测试数据子程序（Mode3使用）4.各种全程变量定义流程控制类:unsignedshortMode1_Counter,Mode2_Counter,Mode3_Counter----车流量计数器unsignedcharLocal_Addreee----RF模块本地地址unsignedcharConfig_Data-------配置数据unsignedcharWork_Mode--------配置信息（工作模式）其中：Config_Data=Work_Mode(D7/D6)+Vref_Bias(D5/D4)+Local_Address(D3—D0)参数类：unsignedcharStart_time[6],Real_time[6]--------初始化时间，实际时间unsignedshortSensorA_Data,SensorB_Data----两个GMR传感器信号unsignedshortTemperature,Humidity------------地表温度和湿度unsignedshortOperation_Temperature,Battery_Voltage----工作温度和电池电压unsignedshortCar_Speed,Car_Length------------车速和车长unsignedshortVerf_Bias----------------------------阀值其它：UnsignedcharUART_Buffer_length,UART_Buffer_Data[90]-----串口发送长度和数据自定义：UART_Test_Address0x20----RF模块发送测试数据地址为0x20UART_Object_Address0x10----RF模块发送结果数据地址为0x105.发送信息格式标准WSN设计，发送信息就一条，总共27个字节，格式如下：道路交通信息监测系统6AA5510模块地址2016时间车流量车速车长温度湿度工作温度电池电压校验其中：所有数据均为16进制AA55---------为帧头；10------------目标地址，为固定值；模块地址------为本地RF模块地址；20--------------为RF模块要求固定值；16--------------为RF模块要求后续信息长度（20个字节）；时间------------为6个字节，分别为年、月、日、时、分、秒；车流量---------为2个字节，高位在前，低位在后；车速------------为2个字节，高位在前，低位在后；车长------------为2个字节，高位在前，低位在后；温度------------为2个字节，高位在前，低位在后，实际温度为除以10再减40；湿度------------为2个字节，高位在前，低位在后；工作温度------为2个字节，高位在前，低位在后，实际温度为除以10；电池电压------为2个字节，高位在前，低位在后，实际电压为除以10；校验------------为1个字节，为上述所有字节的异或值。道路交通信息监测系统7第三部分数据集中器硬件设计1.硬件结构2.资源分配A.GPIO资源分配GPIO管脚功能和作用GPIO管脚功能和作用P0.7GPRS-RXDP1.7接SHT11的SDA信号P0.6T1功能，接风速传感器记数P1.6接SHT11的SCL信号P0.5IRQ1,接GPRS模块中断P1.5IRQ2,雨量传感器中断信号P0.4IRQ0,接WT3224中断P1.4GPIO，接蜂鸣器控制P0.3未用,JTAG的TRST信号P1.3I2C接口的SDA信号P0.2接外部RAM的BHEP1.2I2C接口的SCL信号P0.1接外部RAM的BLEP1.1串口TXD信号（WT3224）P0.0接LED灯，同时用于下载P1.0串口RXD信号（WT3224）P2.7GPIO，接GPRS的DTR信号P2.6GPIO，接配置选通信号，低有效P3.0-P3.7外部RAM的D0—D7P2.5GPIO，接风向选通信号，低有效P4.0-P4.7外部RAM的D8-D15P2.4外部RAM的CS信号P2.3外部RAM的AE信号P2.2外部RAM的RD信号P2.1外部RAM的WR信号P2.0GPRS-TXDB.数据采集部分道路交通信息监测系统81)模拟信号数据采集ADC0-----大气压力传感器ADC9-----能见度传感器（选配）ADC10----电池电压ADC11----太阳光总辐射ADC16----ADuC芯片内部工作温度2)数字信号采集SHT11----温湿度采集，由P1.7/P1.6接口PCF8563----实际时间采集，标准I2C接口配置信息----由D7—D0数据线连接，由P2.6片选(用GPIO方式采集)风向采集----由D7—D0数据线连接，由P2.5片选(用GPIO方式采集)风速采集----由定时器T1计数雨量采集----有IRQ2中断计数3)RF信号采集通过IRQ0中断（WT3224）来获取数据采集器的交通信息测试数据C.EEPROM部分标准EEPROM（BL24C32），存储配置信息，标准I2C接口，存取内容为：Page1：WinTechTMSV1.02010-5-30-------公司名，项目名称，版本号，生成日期Page2：SIM卡卡号，共6个字节，BCD码格式Page3：IP地址和端口号，共6个字节，16进制格式D.I2C接口部分用于连接实时时钟芯片PCF8563E.外部扩展存储器RAM部分外部RAM选用ISSI的IS61WV12816，共有64X16K空间F.无线通讯模块部分选用WT3224。北京沃英泰科有限公司设计。G.无线远程通讯模块部分选用M580，为深圳有方科技有限公司设计。H.电源部分选用12V太阳能，为了保证电源的稳定性和省电，使用LM2596进行稳压到5V给传感器供电，同时转换到3.3V给主控芯片供电。I.其它(指示灯和配置)指示灯共有五个,其中有3.3V电源指示灯、工作状态指示灯、RF模块工作指示灯各一个，GPRS模块用指示灯2个。3.3V电源灯可以根据需要使用（实际使用时不需要）；工作状态指示灯的表现为工作时亮休眠时灭；RF模块指示灯为模块工作时亮，RF模块不工作时灭；GPRS灯为GPRS专用，可以省去电源指示灯。3.数据集中器工作原理道路交通信息监测系统9数据集中器主要有两个任务，一是采集本地的气象环境数据，包括气象7要素和光能见度，这些功能都是选配，可根据需要使用；另一个是通过RF模块（WT