【正文】 晚間平峰、晚間過渡和夜間低谷。ISO15693是針對射頻識別應(yīng)用的一個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)，符合此標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)簽最遠(yuǎn)識讀距離達(dá)到2米。首先對嵌入式系統(tǒng)的原理有了比較深刻的理解，因?yàn)橐粋€(gè)完整的嵌入式系統(tǒng)包括了很多方面的知識，充分利用和鞏固了以前所學(xué)的各種知識和相關(guān)理論。感謝各位評委對論文評審并提出寶貴意見。OrCAD制作FPGA頂層模塊連接圖 使用Altera174?？傊@次畢業(yè)設(shè)計(jì)使自己獲得了很大的鍛煉。圖57 通用請求格式圖58 響應(yīng)請求格式圖58 ISO15693協(xié)議命令關(guān)看門狗定時(shí)器430時(shí)鐘初始化SPI通信協(xié)議初始化430端口初始化開中斷IA4432無線通信初始化通信中斷Light_Key指令Warning_Key指令報(bào)警交通信號燈時(shí)長配置交通信號燈顯示控制否是否是 圖55 交通信號燈控制流程圖關(guān)看門狗定時(shí)器430時(shí)鐘初始化SPI通信協(xié)議0初始化430端口初始化開中斷IA4432無線通信初始化通信中斷TRF7970a_KeyLMP4_Key喚醒休眠磁場數(shù)據(jù)傳輸否是否是是SPI通信協(xié)議1初始化I2C通信協(xié)議初始化LMP4_EXIT_KeyTRF7970a初始化HMC5843初始化否圖56 傳感器程序流程圖初始狀態(tài)：設(shè)置掩碼長度為0發(fā)送引導(dǎo)指令讀取卡號，并發(fā)送保持靜默指令掩碼長度加一，掩碼值最高位前面補(bǔ)零如果掩碼長度為0，返回初始狀態(tài)；否則把掩碼長度修改為最高零位到最低有效位的位數(shù)，掩碼值的最高零位置一是否有響應(yīng)是否發(fā)生碰撞是是否否圖57 推挽式二進(jìn)制搜索算法流程圖第6章 總結(jié)與收獲嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)軟硬件結(jié)合的系統(tǒng)，本文中設(shè)計(jì)的交通信號燈控制器設(shè)計(jì)知識面寬泛，內(nèi)容復(fù)雜，憑個(gè)人能力無法完成如此繁重的工作，從本設(shè)計(jì)目的出發(fā)，只是從理論的角度完成了一個(gè)簡易的具有相對完整功能的演示系統(tǒng)。UID信息查詢模塊負(fù)責(zé)控制UID信息接收存儲(chǔ)，時(shí)間控制模塊負(fù)責(zé)控制器的日期信息，及時(shí)鐘。其論域?yàn)椋篏1=G2=T1=T2={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10} (57)取三個(gè)語言值，其賦值表如表53所列。將測得的東西向，南北向累計(jì)值L1，L2看作模糊變量。圖52 車輛存在圖53 車輛方向交通流量監(jiān)測模塊計(jì)算交通累計(jì)值，其公式如下：累積值=車流量時(shí)間/車道長 (51)風(fēng)險(xiǎn)控制模塊分為狀態(tài)控制和風(fēng)險(xiǎn)評估兩個(gè)部分。通過建立合適的閥值，可以濾掉旁邊車道的車輛或遠(yuǎn)距離車輛帶來的干擾信號。 算法與程序設(shè)計(jì)流程圖 主控制器程序設(shè)計(jì)主控制器程序由硬件編程語言VHDL語言設(shè)計(jì)，其模塊連接圖如圖51所示。濾波匹配網(wǎng)絡(luò)見圖415，TRF7970A電路見圖4—16。I2C（Inter－Integrated Circuit）總線是由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。晶體振蕩器起振電容計(jì)算見式（31），起振電路見圖49。JTAG(Joint Test Action Group。該接口一般使用4條線：串行時(shí)鐘線（SCLK）、主機(jī)輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線MISO、主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI和低電平有效的從機(jī)選擇線SS(有的SPI接口芯片帶有中斷信號線INT、有的SPI接口芯片沒有主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI)。TRF7960與微控制器之間通信可以使用8位并行或者串行(SPI)的靈活的通信方式。這些傳感器的主要特點(diǎn)在于軸向高靈敏度和線性、固相結(jié)構(gòu)、垂直軸間低靈敏度，用于測量地球磁場的方向和磁力，從十萬分之幾高斯到6高斯(gauss)。IA4432具有特有的連續(xù)頻率覆蓋范圍(240 MHz～960 MHz)、寬工作電壓(+ V~+ V)、高靈敏度(在BER0．1％， kb/s時(shí)為118 dBm)等特點(diǎn)，還集成了一些可節(jié)省應(yīng)用成本的特性，如喚醒定時(shí)器、溫度傳感器、發(fā)射和接收數(shù)據(jù)FIFO、高性能ADC[2]，這些特性可大幅簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)師的工作，并允許使用低端的微控制器。Cyclone V系列完成了Altera的28nm定制系列產(chǎn)品的全系列發(fā)售，提供多種器件以滿足用戶的各類設(shè)計(jì)需求——從最大帶寬到最低功耗。這種方式只需要一臺 PC 機(jī)和一個(gè) JTAG 調(diào)試器，而不需要仿真器和編程器?！　SP430 系列單片機(jī)的各系列都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。其次，獨(dú)特的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)。靈活的時(shí)鐘源可以設(shè)置不同的工作模式以適應(yīng)不同的低功耗狀態(tài)，內(nèi)置數(shù)字控制振蕩器（DCO）可以在中斷喚醒時(shí)快速喚醒CPU達(dá)到活動(dòng)模式。主控制器負(fù)責(zé)對交通數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的處理以及選擇執(zhí)行相應(yīng)的命令。其中一位數(shù)碼管顯示信號燈切換倒計(jì)時(shí)，而另一個(gè)數(shù)碼管則顯示報(bào)警信息。控制系統(tǒng)采用模糊控制技術(shù)，可對交通進(jìn)行自適應(yīng)性調(diào)節(jié)。9. 主控制器根據(jù)交通監(jiān)控識別裝置采集的車輛信息對違規(guī)行為進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)違規(guī)車輛后進(jìn)行車輛身份識別，并根據(jù)電子車牌信息進(jìn)行罰款。2. 東西向按綠燈，綠燈閃爍，黃燈，紅燈的順序顯示；南北向按綠燈閃爍，綠燈，黃燈，紅燈的順序顯示。本文所設(shè)計(jì)的交通信號燈控制器應(yīng)具有綠色化的特點(diǎn)。本文所設(shè)計(jì)的交通信號燈控制器應(yīng)具有一體化的特點(diǎn)。在本文中主要體現(xiàn)在報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。本文所探討的交通信號燈控制器具有綠色化的特點(diǎn)。例如對交通進(jìn)行智能化疏導(dǎo)，對一些違規(guī)車輛進(jìn)行監(jiān)控輔助交警對其進(jìn)行處罰。是中國共產(chǎn)黨人堅(jiān)持全心全意為人民服務(wù)的黨的根本宗旨的體現(xiàn)?；谏漕l識別(RFID)技術(shù)的電子標(biāo)簽可應(yīng)用于智能車牌的制作中，在智能交通系統(tǒng)中可以用來對車輛信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與識別。如果將其各部分功能統(tǒng)一起來，才能真正發(fā)揮出智能交通系統(tǒng)的潛力。智能交通系統(tǒng)在發(fā)達(dá)國家的應(yīng)用較為成熟，尤其在日本應(yīng)用較為廣泛，其次是美國和歐洲。用來進(jìn)行靜態(tài)交通數(shù)據(jù)采集常見設(shè)備有光電傳感器、超聲波傳感器、雷達(dá)傳感器、紅外線傳感器、感應(yīng)線圈傳感器器、地磁場傳感器等。車輛控制系統(tǒng)可以躲避障礙物，可以對駕駛員的錯(cuò)誤駕駛提供警告。（3）涉及職能部門較為復(fù)雜。智能交通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是提高交通運(yùn)行效率，因此還具有高效率的特點(diǎn)。未來智能交通系統(tǒng)的發(fā)展方向?qū)⒊惑w化、物聯(lián)化、綠色化、人性化四大方向發(fā)展。 automatic identification ii佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文II佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院目 錄摘 要 iAbstract ii第1章 緒論 1第2章 城市智能交通系統(tǒng)介紹 2 基本概念 2 智能交通的主要特點(diǎn) 2 智能交通系統(tǒng)組成 3 交通信息服務(wù)系統(tǒng)(ATIS) 3 交通管理系統(tǒng)(ATMS) 3 車輛控制系統(tǒng)(AVCS) 4 電子收費(fèi)系統(tǒng)(ETC) 4 緊急救援系統(tǒng)(EMS) 4 智能交通數(shù)據(jù)采集 5 智能交通系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r 5 智能交通系統(tǒng)前景展望 6 智能交通技術(shù)在本文中的應(yīng)用 7第3章 交通信號燈控制器總體設(shè)計(jì)方案 9 總體設(shè)計(jì)思路 9 設(shè)計(jì)任務(wù) 9 設(shè)計(jì)要求 9 設(shè)計(jì)功能描述 10 與傳統(tǒng)方式的比較及系統(tǒng)可行性分析 11 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 11 系統(tǒng)各功能模塊設(shè)計(jì)方案 12 交通信號燈 12 車量及人員監(jiān)測模塊 12 交通控制模塊 13 自動(dòng)報(bào)警模塊 13第4章 交通信號燈控制器硬件實(shí)現(xiàn) 14 整體硬件實(shí)現(xiàn)原理介紹 14 硬件設(shè)計(jì)部分主要芯片功能簡介 14 MSP430F5438A—MCU 14 28nm Cyclone174。該控制系統(tǒng)由交通控制系統(tǒng)，車輛監(jiān)控系統(tǒng)，自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，等部分組成。隨之而來的汽車私有化大潮，引起了交通負(fù)荷加重，交通問題也因此日趨嚴(yán)重。報(bào)警系統(tǒng)采用有限狀態(tài)機(jī)技術(shù)，對一部分違反交通規(guī)則的車輛進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警并可以手動(dòng)強(qiáng)制進(jìn)入突發(fā)事件處理狀態(tài)暫停路面交通。ITS系統(tǒng)將各種先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用于交通控制系統(tǒng)中，使其在交通管理與服務(wù)兩方面發(fā)揮著較為重要的作用。第2章 城市智能交通系統(tǒng)介紹 基本概念智能交通系統(tǒng)英文名稱為Intelligent Transportation System，其縮寫為ITS。由于智能交通系統(tǒng)交通由信息服務(wù)系統(tǒng)(ATIS)、交通管理系統(tǒng)(ATMS）、先進(jìn)的車輛控制系統(tǒng)(AVCS)、電子收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)、緊急救援系統(tǒng)(EMS)等部分組成，因此涉及行業(yè)范圍跨度較大，是一項(xiàng)極其復(fù)雜的大型項(xiàng)目。所有交通相關(guān)人員、車輛通過各種安裝的交通設(shè)備例如安裝在氣象中心、停車場、交通公路、公交站點(diǎn)、停車路面行駛車輛的各種信息傳送設(shè)備和傳感器，為交通控制中心提供各種交通數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)信息；交通信息服務(wù)系統(tǒng)通過對采集的各種交通數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)信息進(jìn)行處理后，可以對所有交通相關(guān)人員、車輛提供停車場信息、換乘信息、公共交通信息、道路交通信息、交通氣象信息以及其他各種對交通相關(guān)人員有用的信息；人們出行的時(shí)候可以由交通控制系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)來選擇個(gè)人的行進(jìn)路線以避免交通擁堵。可以在已有的交通道路上安裝電子收費(fèi)系統(tǒng)，使交通道路的運(yùn)行效率提高3~5倍。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車的產(chǎn)量逐年提高，汽車的造價(jià)也越來越低，因此擁有一輛汽車不再是夢想。在國內(nèi)主要應(yīng)用于車輛管理與交通疏導(dǎo)方面，而在交通服務(wù)系統(tǒng)及一些前沿技術(shù)領(lǐng)域，存在著一定的不足，與發(fā)達(dá)國家還有著不小的差距。物聯(lián)化是指智能交通系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)化。石油等重要的能源也將在幾十年，最長不超過二百年的時(shí)間內(nèi)消耗殆盡。例如我們可以對十字路口的交通信號燈做一些改動(dòng)，使之成為語音智能信號交通燈，為殘疾人，尤其是盲人朋友發(fā)放基于射頻識別技術(shù)的綠色通行卡，當(dāng)其通過十字路口時(shí)，停止所有車輛的通行，并進(jìn)行語音提示，順利的幫助殘障人士順利通過路口，這也是胡錦濤總書記提出的以人為本的重要思想在交通控制領(lǐng)域的良好體現(xiàn)。例如本文設(shè)計(jì)的智能交通燈控制系統(tǒng)雖然沒有使用數(shù)字圖像處理技術(shù)，但仍可以安裝在具有視頻圖像處理技術(shù)監(jiān)控探頭的現(xiàn)有智能交通系統(tǒng)中，輔助配合完成一些監(jiān)控任務(wù)，而在沒有智能交通設(shè)備的場合下又可以獨(dú)立運(yùn)行，完整的完成設(shè)計(jì)者對其定制的全部功能，成為獨(dú)立的智能交通系統(tǒng)。本文所設(shè)計(jì)的交通信號燈控制器屬于低功耗的智能交通燈，如果配合使用太陽能系統(tǒng)，則會(huì)使其在能耗方面的控制更加突出。第3章 交通信號燈控制器總體設(shè)計(jì)方案 總體設(shè)計(jì)思路 設(shè)計(jì)任務(wù)本文的設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)一種交通信號燈控制器，主要應(yīng)用于十字路口，可以對來往車流量進(jìn)行控制、疏導(dǎo)，減少交通擁堵次數(shù)及交通事故的發(fā)生率，并為人員出行提供人性化服務(wù)。3. 物聯(lián)化。5. 人性化。4. 發(fā)生事故或特殊情況時(shí)，報(bào)警器報(bào)警。 與傳統(tǒng)方式的比較及系統(tǒng)可行性分析交通燈控制器設(shè)計(jì)的目的就是為了減少交通事故的發(fā)生及交通擁堵的現(xiàn)象。本系統(tǒng)最大的特點(diǎn)在于其獨(dú)有的智能預(yù)警系統(tǒng)可有效降低事故發(fā)生率，這是在交通控制系統(tǒng)中最重要的因素。車輛檢測模塊負(fù)責(zé)交通數(shù)據(jù)的采集分析，而RFID射頻識別模塊則對來為車輛及人員身份進(jìn)行驗(yàn)證。主控制電路，傳感器電路以及交通信號燈控制電路三部分之間通過無線傳輸芯片控制三者之間的通信傳輸，傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)兩公里。　　MSP430 系列單片機(jī)能在25MHz晶體的驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)40ns的指令周期。由系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)產(chǎn)生 CPU 和各功能所需的時(shí)鐘。MSP430 系列單片機(jī)的這些片內(nèi)外設(shè)為系統(tǒng)的單片解決方案提供了極大的方便。圖42 MSP430F5438A 28nm Cyclone174。Cyclone V FPGA提供功耗最低的串行收發(fā)器，每通道在5 Gbps時(shí)功耗只有88mW，處理性能高達(dá)4,000MIPS。圖44 IA4432 HMC5843—3軸數(shù)字羅盤霍尼韋爾 HMC5843是一種表面安裝的多芯片件模塊，專門為帶有一個(gè)數(shù)字接口的低場磁傳感器而設(shè)計(jì)，應(yīng)用于諸如低成本羅盤和測磁學(xué)領(lǐng)域。圖45 HMC5843 TRF7970A—射頻識別TRF7970A是TI(德州儀器)公司推出的高頻(13．56MHz)多標(biāo)準(zhǔn)射頻識別(RFID)閱讀器IC產(chǎn)品系列之一。其芯片引腳圖如圖46所示。主控制器電路如圖48所示。標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口是4線：TMS、TCK、TDI、TDO，分別為模式選擇、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出線。圖410 共陽型圖411 SR410561K交通信號燈控制框圖如圖412所示，詳細(xì)電路圖見附錄。I2C接口只有兩條總線：一條串行數(shù)據(jù)線SDA，一條串行時(shí)鐘線SCL。單級運(yùn)放選頻編碼電路見圖419，其選頻公式見式（42）。具體指令如下：HMC5843_KEYx（交通行為數(shù)據(jù)1通信指令），HMC5843_KEYx1（交通行為數(shù)據(jù)2通信指令），TRF7970a_KEY（UID查詢指令），Warning_KEY（報(bào)警指令），Keyx（道路切換指令），Light_KEYx（交通燈時(shí)長配置指令），LMP4_KEYx（節(jié)能模式開），LMP4_EXIT_KEYx（節(jié)能模式關(guān)）。當(dāng)有車輛接近時(shí)，地磁場的磁力線將會(huì)偏向鐵磁性的車輛。交通信號燈控制模塊采用簡易的模糊控制技術(shù)來控制綠燈時(shí)長，紅燈，黃燈，轉(zhuǎn)彎指示由相關(guān)動(dòng)態(tài)參數(shù)決定。將測得的東西向，南北向風(fēng)險(xiǎn)值Q1，Q2看作模糊變量。表53 模糊控制表1G1（G2）風(fēng)險(xiǎn)值累計(jì)值PLPSPLNNPSPZ表54 模糊控制表2T1（T2）風(fēng)險(xiǎn)值累計(jì)值PLPSPLNPPSNZ對于模糊決策部分，其中每一條模糊條件語句都決定一個(gè)模糊關(guān)系。程序流程圖見圖55，56。并在設(shè)計(jì)的過程中，使用了嵌入式C語言,硬件編程語言VHDL，及相關(guān)設(shè)計(jì)工具。在這里還要感謝佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院的其他老師對我學(xué)習(xí)和生活上給予的關(guān)心和