智慧交通协管系统设计

第1章绪论1.1研究背景和意义随着社会的发展，交通管理和安全问题变得越来越重要。但由于公路的修建周期太长，工期跟不上车流量，造成了每天的拥堵，这也是各大城市共同面对的问题。要提高公路的通行能力，就必须加强对公路的监测，提高公路的通行能力。本项目研究成果将为城市快速路的建设提供理论依据，为城市快速路建设提供技术支撑[10]。目前的智慧交通，主要用于监测路况，并对路面上的各类交通工具进行统一的监测与管理，从而确保高速公路的行驶安全与顺畅。随着科学技术和智能自动化的发展，智慧交通也将逐步走向现代化，为设施的质量、性能以及服务等都提供了保证，与道路状态共同组成了整个交通环境，具有重大的意义。公路交通安全设施的建立，既是改善公路交通状况的一种方法，也是防止和减少交通事故发生的主要途径。通过对城市道路的规划设计，可以对城市的城市道路进行合理的规划设计，从而达到城市道路的整体规划设计。智慧交通协管系统是一种通过集成传感器、通信技术和计算机技术等技术手段，实现交通管理和服务的系统。以下是智慧交通协管系统的设计要点：1.传感器技术：通过在道路上安装传感器，可以实时获取交通流量等数据，并将这些数据发送到中央控制中心进行处理和分析。2．通信技术：通过建立无线网络，可以实现车辆之间、车辆与路边设备之间的通信。这可以帮助车辆避免拥堵和事故，并提高交通效率。3.中央控制中心：中央控制中心是智慧交通协管系统的核心部分，可以通过分析传感器收集的数据，实时监测交通状况，车流量过多时告警模块触发，并根据需要进行调度和协调。4.交通管理：智慧交通协管系统可以通过智能交通信号控制系统，调整路口信号的时间和周期，优化路口通行能力，减少交通拥堵和排放量。1.2国内外的研究现状城市发展离不开交通系统的支持，城市规模越大，建设速度越快，对交通系统的要求也就越高。因此，构建智慧交通系统正受到全球科研工作者、交通专业人士、汽车行业和相关政府部门的关注[12]。道路交通安全对于人民群众和国家有着至关重要的作用，当前随着科技水平的不断上升，人民经济水平的提高对于道路交通安全的不断了解，直接的促进了交通安全的发展。通过关键技术规模应用和管理创新，提升了智慧交通产业的核心竞争力和综合优势，在跨界融合、系统重组、商业模式服务创新等方面，实现了智能交通行业的规模化、规模化、高质量发展；聪明的物流，聪明的驾驶，聪明的智慧。在这当中形成了以智慧交通研究创新为基础的，科研机构等，构成了一个不断创新的体系，紧跟时代发展，如许多视频监控系统，在发安生状况时，指挥中心第一时间做出反应，而国家在不断搭建高速公路，使其车辆更快的通过。上海虹桥在智能化管理方面已达到或接近先进国家的水平。科技创新推动我国智慧交通系统的建设和发展实现了从全面跟踪向跟跑、并跑并存的历史性转变。前两年出现的交通设施监控方法，通过通信卫星或5G传输网传输至服务器,以使服务器对目标交通设施进行监控.可以实现对目标交通设施的有效维护。2019年，迟红,滕虓宇在《一种交通设施监控方法,装置,通信卫星和服务器》中申请提供一种交通设施监控方法。通过通信卫星或5G传输网传输至服务器,以使服务器对目标交通设施进行监控.可以实现对目标交通设施的有效维护[1]。这种不足在与有些地方检测不及时，需要许多人工，对于设备部门也是也是一种负担。而在当年，梅义,傅建锋,刘清林在《交通设施实时监控系统》中提供了交通设施实时监控系统。该系统的出现大大减少发生故障时对故障原因的排除时间和成本[2]。随后在本年，唐婧,刘圯莎,刘德新,等在《城市道路交通设施智能监测系统》中公布了城市道路交通设施智能监测系统，完全实现了道路交通设施监测的智能化和自动化[3]。不仅节约了大量的人力物力,将人工从复杂,恶劣的工作环境中解放出来,且提高了道路设施维护信息记录反馈效率,可广泛用于各种道路。解决现代城市地区交通问题的一项有前途的技术，为车辆安全、交通管理和信息娱乐等领域提供智能应用。在西方发达国家，对部门间信息共享以及公有、私有关系进行了大量的专题研究，从法规、政策、机制等方面为部门间信息共享提供了一些保障。而在欧美，

ITS的建设已达到相当成熟的水平，并在国际上广泛地进行着高水平的运输情报服务。要想提供高质量的交通信息服务，必须要有一个功能强大，信息资源丰富的公共信息平台来支持。发达国家已经提出并实施了一系列研究计划，这些研究计划的核心内容是：面对日益严重的交通需求和环境保护压力，运用信息技术、通信技术、计算机技术，控制技术等，对传统交通运输系统展开深度的改造，以提升系统资源的使用效率，提升系统安全性。降低信息来源的消耗量和对环境的污染。而日本的

ITS通信系统则包含了四个部分，分别是：路旁设施通信技术、路旁车辆通信技术、车辆内部通信技术以及车辆对车辆通信。DSRC技术是一种利用远程RFID技术实现的微薄无线传送，可以实现快速传送，同时还可以确保通讯链接的低延迟和可靠；是一种专用于车载通讯的技术，主要是为了实现车载道路和车载道路的双向通讯而设计的。2018，PereiraSR,CostaC,LuciP在《Rapidvideoassessmentformonitoringtestingfacilityfraud》中设计出车辆通信（VC），已成为解决现代城市地区交通问题的一项有前途的技术，为车辆安全、交通管理和信息娱乐等领域提供智能应用[17]。对出行提供了一些便利。在随后的一年里，DionGL,NewtonSW,HarrisonCW,etal在《VIDEOQUALITYMONITORING》中公开了用于监视通过移动视频传送网络设施传输的视频会话的质量度量的方法。通过视频质量探测器确定与所识别的单个视频会话相对应的视频质量参数[16]。综合国内外发展情况不难看出，现在国内外智慧交通在猛烈发展。1.3课题研究内容本系统是一个基于stm32f103c8t6单片机的智慧交通协管系统，通过RFID射频模块、2.4G通讯模块和告警模块对红绿灯路口车流量进行监测。此外，该系统还可以改变红绿灯的周期，通过对红绿灯路口的车流量，来改变红绿灯的周期，方便改善红绿灯路口拥堵情况。该系统主要功能包括：射频监测、实时数据传输、上位机模块、告警提醒、更改红绿灯周期，皆是为了解决红绿灯路口堵塞情况，使其路口车流通畅。第2章系统设计2.1系统的整体方案本系统设计一个智慧交通协管系统。系统的主要芯片是STM32单片机，RFID频识别技术，2.4G无线通信传输模块，上位机，预警模块，这些功能是为了统计红绿灯周期内路口道路车辆是否拥挤，然后根据车流量来改变路口交通状况，当通过2.4G无线通信模块将数据发送出去，后台有c#开发电脑上位机，在上位机展示当前路口车辆如果在红绿灯周期内超过6个，上位机发出告警，进而来决定这条道路上红绿灯的周期。该系统应完成的主要功能有:1.RFID射频识别技术进行车辆的统计，统计红绿灯周期内经过车辆的数量；2.2.4G无线通信模块会把信息传输到上位机中，并进行储存；3.上位机可接受下位机传送的数据存入数据库并红绿灯周期后自动覆盖，并实时显示；4.报警模块：当上位机红绿灯周期内展示路口车辆过多时会发出报警信号；5.通过查看路口车的数量，进而来决定这条道路上红绿灯的周期；图2.1系统结构框图2.2系统的需求分析近年来我国城市人均道路面积较少，与世界发达国家相比存在较大，我国人口数量众多，容易在一些地区造成堵塞，而路口红绿灯周期又是固定的，只能靠交警来进行疏通，所以近一段时间在网上，通过所查找的信息，对我进行设计的系统提出的需求，对于他们所提出来的功能是适用于大的范围，而不是单单用于一个路口或者一条街道，就比如现在的路况，在早高峰的时候还是会堵车，于是我在想是不是可以单独对路口进行研究一个系统，主要作用于路口杜塞的情况，众所周知路口的红绿灯是固定的周期进行调节，只有在重大情况才会调节，当一方车辆较少，另一方车辆较多时，要是能通过调节红绿灯的周期进行调节路口的路况，会不会解决道路状况。我所找到的信息是城市道路的红绿灯的设置，每个城市都不同，大多城市是有交通指挥中心统一管理，并根据道路、路口的摄录看到的流量，也就是高峰时间，个别城市还是由交警在路口现场控制，这样做不到整条街路的畅通，只局限于这个路口，还可以在车辆经过时，对车辆进行分类，如大中小，分类可以有效的知道这个路口今天通过车流量的型号，来进行对路口放置安全标语，引起驾驶员的警觉，在进行分类以后，通过查询后台近一个月的车流量来改变下一个月的红绿灯周期，有效减少人工成本。RFID射频模块：是要在交叉路口来检测通过的车辆，在这个前提下，这个模块的反应要快，无线射频识别技术通过\t"/item/%E5%B0%84%E9%A2%91%E8%AF%86%E5%88%AB%E6%8A%80%E6%9C%AF/_blank"无线电波不接触快速信息交换和存储技术，通过无线通信结合数据访问技术，然后连接上位机系统，加以实现非接触式的双向通信，从而达到了识别的目的，串联起一个极其复杂的系统。在识别系统中，通过电磁波实现电子标签的读写与通信。2.4G无线通讯模块：用于组建通讯传输的无线通讯网络。并且必需是多点的星型拓扑结构，某些非凡场所需要无线通讯。一方面这种发射和接收模块的价格低廉，构成星型拓扑结构的费用相对较低;另一方面这种发射和接收模块可采用模块化设计，体积小、使用方便、易于集成。对于通讯速度要求不太高、距离较近的无线网络来说，这种发射和接收模块十分实用。能及时发送到上位机，并在后台显示出来。2.3主控芯片的选型控制模块是一切设计的主要核心部分。在选择芯片时主要考虑芯片的性能、成本两个方面的因素。考虑到技术的成熟度，本文在设计主要考虑两种芯片，分别是STM32和51单片机。STM32单片机在当下的应用领域可以说最为广泛，尤其是在工业领域，由于他各方面性能的卓越表现，使得它受到了业内人士的青睐。由于这种优越的表现，他在造价成本方面并不占优势，同时由于本文这款芯片的编程难度相对较大，因此不选择这款芯片。51单片机相比于其他大多数的芯片来说，它的功耗低，拥有8K字节，能够在系统快速读写对程序进行编写和修改。利用Atmel公司制造精度高存储数据不会消失的存储器技术生产，和工业生产的80C51芯片在功能上基本可以兼容。可以在系统快速读写对程序进行编写和修改，也同样适用于普通的编程器。在51芯片中，具有灵敏的8位CPU和在系统可编程，使大部分的嵌入式系统利用51芯片可以解决很多的问题，不只更加灵活而且效率更高。综合比较，本文最后选择STM32单片机作为主控芯片，它的优势非常明显，首先是在满足设计需要的基础上拥有者最小的芯片体积，而且价格十分的低廉，工作性能稳定可靠。在编程方面的难度也比较小，可参考的资料十分的丰富，很适合本次研究设计的需要。2.4RFID模块的选型MFRCC522模块是一种基于射频识别技术的RFID读写器模块，能够快速、准确、稳定地读写标签。其中射频模块中有电路，天线这两部分，控制模块包括处理器、存储器和算法，接口模块包括多种通信接口。MFRCC522模块灵活、兼容性强，能够适应多种控制器和开发板，并支持多种射频协议，如ISO14443A/B、ISO15693等。MFRCC522模块广泛应用于智能门禁、智能物流、智能医疗等领域，是物联网和智能化领域中不可或缺的一部分。RDM6300是一种高频RFID读写器模块，具有强大的性能和广泛的应用。以下是RMD6300射频的详细介绍：1.工作频率：RDM6300射频工作频率为13.56MHz，符合ISO14443A/B和ISO15693标准。2.读写范围：RDM6300射频读写范围可达10cm，可根据不同应用场景的需要进行调整。3.接口：RDM6300射频提供UART和USB接口，方便与外部设备进行通信和控制。4.高可靠性：RDM6300射频具有良好的抗干扰性和稳定性，可以在复杂的电磁环境下正常工作。5.多种卡片支持：RMDM6300射频支持ISO14443A/B和ISO15693标准的多种射频卡片，如Mifare1K/4K/Ultralight卡、NTAG203卡、ICODESLI卡等。6.多种工作模式：RDM6300射频支持多种工作模式，包括主动模式、被动模式、自动感应模式等，可以根据应用场景的需要进行灵活切换。7.小巧便携：RDM6300射频模块体积小巧，重量轻，易于携带和安装。8.广泛应用：RDM6300射频广泛应用于门禁、电子票务、物流管理、仓储管理、交通出行等领域。总之，RDM6300射频是一种功能强大、性能稳定、应用广泛的RFID读写器模块，具有重要的应用价值。本设计主要用于过往车辆，需要读取低频标签、对价格有限制，适合选择RDM6300。2.52.4G模块的选型目前市场上比较热门的2.4G模块有以下几款：1.NRF24L01：具有高速率、低成本、易于使用等特点，被广泛应用于物联网、智能家居、遥控器等领域。2.CC2500：具有高性能、低功耗的2.4G无线通信模块，适用于无线遥控、智能家居、安防等领域，具有灵活的应用接口和多种调制方式。3.HC-12：具有高灵敏度、高速率、长距离等特点，被广泛应用于遥控器、测距仪、GPS定位等领域。4.ECB02模块是一种基于射频识别（RFID）技术的读写器模块，可用于进行无线标签的识别和读写操作。该模块采用高性能的处理器，具有快速、准确、稳定等特点，并支持ISO15693和ISO18000-3协议，可用于识别不同类型的标签。鉴于本课题的研究内容主要是基于RFID技术。所以在2.4G模块的选择方面，亦选择了ECB02这款模块。ECB02模块是一款性能优良、功能丰富的RFID读写器模块，可用于实现无线标签的识别和读写操作，广泛应用于物联网、智能家居、智能物流等领域。第3章系统硬件设计3.1单片机电路设计主控部分的单片机的工作电压基本保持在2.0V~3.6V，由于其内部集成了电压调节器，可以将供电电压转换为1.8V的低压供芯片使用。STM32的IO输出电平为TTL3.3V，部分引脚还可以承受5V耐压操作。在STM32单片机的最小系统中并不是一定需要外接外部晶振的，因为其内部带有一个8Mhz的晶振，如果对时钟的精度没有严格的要求，那么使用内部晶振就足以满足一般的设计需求了。若是需要外部晶振的话就在OSCIN以及OSCOURT两个引脚接入无源晶振，一般配值为8Mhz，STM32单片机的复位电路设计：单片机技术手册中有说明上电源时，要求在重置引脚处有一个低于2μs的低压。通常采用10k电阻和10uf电容构成的复位电路进行上电复位的工作，其值根据其时间进行计算。电容上电的时间一般为0.1S，从0V充电至3.5V，将其复位端降低到1.5V，因此高电平上的复位电平超过2μs，使得单片机恢复正常工作。程序下载用JTAG或SWD接口，其电路设计只需要在信号线上分别添加10k左右的上拉电阻在加上JLINK或者STLINK就可以完成程序的烧录。STM32F103C8T6部分采用了最小系统电路模块实现，其余模块和单片机接口如图所示。

图3.1系统结构框图3.2串口通讯电路本设计中，主要用到的通讯方式便是串口通讯。其中，单片机和RFID识别模块以及2.4G通讯模块，包括2.4G通讯模块和PC端都是通过串口来进行通讯的。可以把串口通信模式分为：异步和同步通信。异步与同步的不同之处是：异步并不需要两个人的时钟都是完全相同的，而同步则需要两个人的时钟都是非常苛刻的；为此，本文提出了一种基于异步串口的通讯方法。有三个系统的串行通讯系统：一种工作。单工意味着只能在一个方向上进行资料的传送，而不能进行逆向传送。半复式。半双工是指资料可以双向传送，但是必须是时间分开传送。全二进制全双工意味着资料可以在同一时间内两个方向传送。串行通讯的Bug检查：奇偶检验：用来检验资料传送的结果。检查是基于一套被发送的二进制码中数字“1”的数目是奇还是偶来完成的。取奇号码的叫做奇号码，取奇号码的叫做偶号码。图3.2异步串行通信在实际应用中，经常会使用星型、环型和主从式多机型等多种，是由多个单片机对一个主机负责，也可以形容成多机通信系统。主机可以将数据发送至每台从机上，主机的TXD和RXD引脚应该与每个从机的TXD和RXD引脚交叉连接。我所应用的2.4G串口通讯模块在本次设计中的作用是，把RFID射频模快采集到的信息传输到上位机中，上位机统计采集通过的车辆，到达上位机阀值时，告警模块发出告警而红灯时，上位机控制射频模块不能采集信息。在单片机的通信中，保持电平的一致是正常相互通信的基础。STM32单片机采用相同的电平，可是单片机之间直接通信就没有问题吗？不是的，在实验的过程中，仅仅直接连接单片机TX、RX引脚两者通信是不成功的。图3.3主机与从机通信以下是RFID模块，2.4G模块与单片机的连接原理图：图3.4模块与单片机串口连接图3.3RFID射频模块RFID射频技术是一种无线电波自动识别技术，能够实现非接触式的数据传输和识别。它由标签、读写器和中间件三部分组成，标签内部包含一个芯片和一个天线，能够存储和传输数据；读写器通过发射电磁波来激活标签，读取标签中的信息并将其发送给中间件，最终将数据转换成计算机可识别的格式。RFID射频技术可以根据工作频率和识别距离来分类。根据工作频率，可以分为低频（LF）、高频（HF）和超高频（UHF）三种类型；根据识别距离，可以分为近距离和远距离两种类型。RFID射频技术广泛应用于物流、仓储、零售、医疗、公共交通等领域。例如，在物流领域，RFID技术可以实现货物追踪和库存管理；在零售领域，RFID技术可以实现商品管理和反盗窃。RFID射频技术具有许多优点，如非接触式、高效率、高安全性和长寿命等。与条形码相比，RFID技术具有更高的识别速度和识别率，能够实现多标签同时识别和远距离识别。但是，RFID射频技术也面临着一些挑战，如系统安全性、成本和隐私问题等。综上所述，RFID射频技术是一种广泛应用的自动识别技术，而对于我所作的智慧交通协管系统设计也是非常重要的一个模块。图3.5RFID射频识别模块3.42.4G通信模块2.4G通信模块是一种利用2.4GHz无线电频段进行数据传输和通信的技术。其工作原理是通过无线电波实现设备之间的通信，主要包括发送端和接收端两部分。发送端将数据转换为无线电信号并通过天线发射出去，接收端通过天线接收无线电信号并将其转换为原始数据。2.4G通信模块具有快速、稳定、可靠等优点，被广泛应用于无线鼠标、键盘、智能家居等领域。此外，2.4G通信模块还可以采用加密等措施，提高数据传输的安全性和隐私保护。2.4G通信模块的发展不断推动着现代科技的进步，为人们的生活带来了更多便利和高效。图3.62.4G通讯模块3.5上位机通讯连接电路图上位机与通讯模块连接，确保将正确的引脚连接到对应的接口线路。为通讯模块提供适当的电源。通讯模块通常需要稳定的电源电压和电流。可以使用电源管理电路、稳压器等组件来确保通讯模块的稳定供电。对于通讯模块，串口设计至关重要，影响通信距离和质量。根据模块要求选择合适串口连接。以下是2.4G模块与PC端的连接原理图：图3.7模块与PC串口连接图3.6数据积累现在各个地方都用到了数据，也有很多企业愿意用数据去办事。打个比方：对于个人而言，由于身体感应设备的原因，让我们每天锻炼身体健身各种指标可以数字化，最终完成对个人身体和生活习惯的自我量化，然后完善对个人日常生活规律的调节，使我们过上更好的生活。所以数据积累还是很重要的，我可以统计一个月，交叉路口车辆通过的情况然后提前计算好下个月红绿灯的周期。第4章系统软件设计4.1开发环境以及工具（1）.下位机软件开发环境以C语言编写的

KeilUvision程序，使其具有更高的精度和更高的效率。此外，Keil软件还可以提供在线模拟，还可以提供各种调试方式（单步、全速等），它的应用比较简单，人们很容易就可以掌握这个软件的基本操作和使用方法，还可以用

C语言和汇编两种语言来进行编程。也可以进行混合编写，并且可以用C编写程序，为新手用户带来极大的便利。可以直观地看到变量的立即效果，并且可以很方便地产生对象的代码。基尔的发展工具的基础流程：建立一个C或一个汇编的原始程式。对原始档案进行编辑或编辑。在原始程式档里更正错误。建立来自编译程序和装配程序的目的档案。在申请中测试连接。（2）.下位机硬件开发环境AltiumDesigner:AltiumDesigner是由

Protel的软件开发者

AltiumInc.所引进的一种集成式的电子器件开发系统。AltiumDesigner主要用于设计原理图，印刷电路板的绘制和编辑，以及拓扑逻辑的自动化线路；完成了对信号的完整度的分析及输出的设计等工作。并将以上研究成果与本系统有机地结合起来，为用户提供一种方便快捷的新的设计方法。通过对该程序的应用，可以有效地改善系统的工作品质和工作效率。在这一次的设计中，我主要运用了硬件的原理图和

PCB的制作。（3）.上位机软件开发环境C#（简称

CSharp）是微软公司（MicrosoftCorp.）所研发的一种常用程序设计语言，其开发环境包含如下内容：1.IDE

(IntegratedDevelopmentEnvironment):

VisualStudio作为C#Development的标准选项，由微软公司推出。VisualStudio为用户提供了大量的代码编辑器，调试器，代码分析器，测试器等等。另外，

VisualStudio还提供了一些其它的编程工具，比如

C++,

Python等等，它是一个功能很强的集成开发环境。2.编辑器：除了VisualStudio之外，还有其他一些C#编程的编辑器可供选择，如VisualStudioCode、Atom、SublimeText等。这些编辑器提供了基本的编辑和调试功能，并且可以通过插件来扩展它们的功能。3.SDK

(SoftwareDevelopmentToolkit):

C#的

SDK包含了编译器、库、工具和文档等资源。Microsoft.

NETFramework是

C#的标准

SDK，它提供了一系列的类库和运行时环境，可以让开发人员利用C#来创建不同类型的应用程序，包括桌面应用、

Web应用、移动应用和游戏等。4.NuGet：NuGet是C#的包管理器，它可以让开发人员方便地安装、升级和删除C#应用程序所需要的各种依赖包。NuGet拥有庞大的包库，可以帮助开发人员快速搭建应用程序的基础框架。4.2系统整体软件方案在软件设计方面，系统的软件设计方面主要分为上位机和下位机方面，上位机主要采用C#语言和2.4g模块通过串口进行通讯[11]，通过下位机反馈的信息，对信息进行反馈。本章节主要讲述的是下位机的软件设计。下位机的软件主要分为RFID识别以及2.4G上报。系统通过主循环实时读取RFID识别模块的信息，通过返回的信息来确认当前车辆经过的数量，并通过单片机内部定时器确认10s内的车辆数量对上位机进行示警。其主要的流程图如下：图4.1系统下位机主程序流程图4.3串口通讯软件流程在本设计中，我们使用了RFID模块以及2.4G模块。这两个模块的通讯方式都是使用串口的通讯方式。串口的使用方法主要分为以下几步。1.串口的初始化，这一节的重点是用软件来设定串口

TX、

RX的引脚、设定串口波特率、设定串口终止比特和检查比特、设定中断优先权。2.串行传送功能和串行断开功能的处理，我们需要在这部分对对应模块的驱动一一编写，分成模块调用。串口部分流程图如下所示：图4.2串口使用流程图4.4定时器软件流程在本设计中，为了合理的分配程序跑一个循环的运行时间，所以采用了一个STM32外设中的TIM定时器作为程序计时的工具，STM32的系统时钟最大频率能达到72MHZ，定时器在采取72分频后，定时器的频率是1MHZ，平均一秒定时器能计数1000000次，然后配置当加载到1000后便产生一个中断，这样便可以得到一个1ms产生一次的时钟中断，定义一个全局变量time，每进一次中断便使time的值加1，当主程序中判断到time的值大于5000ms时，程序便会往服务器上传一次数据，然后清零time值，直到下一次time累计到5000,，再重新执行一次。值得注意的是，time的值必须是双字节以上的类型，否则将会导致数据越位。图4.3定时器使用流程图4.5C#上位机软件设计智慧交通协管系统是一个涉及到多个领域的复杂系统，其中上位机软件是系统中的一个重要组成部分。下面是一个基本的智慧交通协管系统C#上位机软件设计流程：1.需求分析：确定上位机软件的功能需求，包括对车辆、行人、道路、信号灯等交通元素进行监控、控制和调度等操作。2.总体设计：将需求分析得出的结论，以及整个系统的功能模块、主要接口等进行分类。3.细致的设计：仔细地对每个步骤进行精炼，确认寻找到各个模块之间的界面，整体的数据结构，还有算法的设计等等。这一步可以通过

UML图表来实现。4.代码的执行：按照具体的设计文件，采用C#编程，编写相应的程序。在这个进程中，我们必须关注代码的可维护和可伸缩。5.调试测试：对编写好的代码进行测试，包括单元测试和系统测试。检测代码的正确性和稳定性，并及时处理发现的问题。6.部署上线：将测试通过的上位机软件部署到目标硬件平台上进行实际应用。在此过程中，需要注意安装和配置软件所需的相关环境和设备。7.维护优化：对已部署的上位机软件进行定期维护和优化，以确保软件的稳定性和可靠性。这包括修复已知问题、升级新功能等。在以上流程中，需要充分考虑智慧交通协管系统的特殊性，充分利用现有的开源工具和第三方库，以提高开发效率和软件质量。同时，在软件的开发过程中，需要与系统的其他组成部分进行良好的协调和沟通，以确保整个系统的功能和性能的一致性。第5章系统调试5.1实物制作根据本设计的功能要求，选择好了主控模块及各传感器，然后用进行了该装置的电路原理图设计，在altiumdesigner拥有着超过5万个电子元器件的图库，原理图设计起来非常方便。下单购买系统所需的各种元器件。然后在洞洞板上进行了元器件的焊接工作，将所有用到的模块与主控开发板进行整合、焊接和调整稳定性。在整个硬件静态的调试中存在的问题：买回来的电子元器件我也没有检查就进行焊接，等焊接时发现有一个焊接的元器件烧毁了，检查时发现这个电路板，有一个引脚出错了位置，和另外一个冲突了，我立刻联系客服给我补了一个电路板，还有部分元器件，有些元器件不是在他这里买的，我让他补钱给我，我又买的，总结一下就是在购买电子元器件时没有进行检查错误，导致元器件的烧坏。在系统上电前，我没有对系统电源电压的极性和振幅进行检测，导致了集成模块的损坏。通电之后没有使用万用变的直流电压功能检查各个模块上的相应引脚的电压，我在找问题时想到电抗法，假设一个元器件短路，然后最小的就是怀疑对象，检查出来以后发现是元器件坏了，但是都焊接好了也不能换板，想到了切割法，最后电源调试正常。为了检测集成模块是否有效，在检测时应该没有烧入程序前，给其通入正常的电源电压，使用多功能用万用表进行测量，以探测整合组件的不同管脚的电压。如果所检测的综合组件的管脚电压不符合标准，则需要重新更换一个综合组件，重新检测；若测试的引脚电压与典型电压值基本相同，说明集成模块可以正常使用。采取这样的测试虽然较为繁琐，但是可以减少设计成本，同时又能确保集成模块的正常运行。这是我总结出来的一种方法。焊接后用酒精进行了清洗，最终制作完成了智慧交通协管系统下位机实物。如图5.1所示：图5.1下位机实物图5.2实物功能展示第一步：给下位机通上电，打开电源，单片机红灯亮起，下位机2.4G通信蓝灯开始闪烁，电源正常。图5.2给下位机通电第二步：连接上位机，把上位机通信端口插进电脑端口中，让端口和上位机软件连接，当端口处红灯常亮时，说明功能正常，尾端蓝灯慢闪。图5.3上位机端第三步：2.4G通讯连接，上位机及下位机两个蓝灯慢闪烁时，连接后两个蓝灯同时快闪，说明上位机与下位机通讯正常，下位机的数据可以传输到上位机。图5.42.4G通讯连接

第四步：2.4G通讯连接正常后，打开上位机端，选择正确串口进行打开连接，上位机打开程序显示主界面，调整串口信息，打开串口，打开正常，显示信息正常。有设置和显示信息两界面，设置是找串口，打开对应的串口，连接正常。显示信息，显示经过的车辆、有无告警、设定周期和当前信息。图5.5打开串口前主界面图5.6打开串口后主界面

第五步：射频模块在本系统主要功能是对交叉路口过路安装射频卡的车辆进行识别，通过识别监测车流量，控制红绿灯的周期。图5.7射频模块

第六步：在交叉路口，绿灯正常通过时，射频模块识别有安装射频卡的车辆经过，射频模块自动传输到通信模块，传输到上位机，在界面中进行实时显示。图5.8模拟安装射频卡的车辆通过第七步：当绿灯时，模拟安装射频卡的车辆经过射频模块时，通过2.4G通讯模块传输数据，上位机界面实时显示，这是模拟一辆车通过的时候。5.9车辆通过时上位机界面

第八步：绿灯时，模拟安装射频卡的车辆，陆续通过，当在绿灯周期内车辆超过6辆时，告警模块发出告警。图5.10功能展示第九步：调整周期，发出告警后就可以适当增加绿灯周期，使其在交叉路口通过更多车辆。图5.11功能展示

第十步：当路口红灯时，射频模块不进行工作，上位机界面，车辆不会增多。图5.12红灯时射频模块不工作图5.13红灯时上位机界面展示总结与展望智慧交通协管系统是一个涉及到多个领域的复杂系统，它的目标是通过先进的技术手段，实现对城市交通的智能监管和调度，提高交通效率、减少交通拥堵、改善交通安全等方面的问题。在做毕业设计的途中遇到的很多问题都是林和都老师帮助我完成的。下面是智慧交通协管系统设计总结：1.智慧交通协管系统的是对数据采集和处理。需要采集车辆、道路、信号灯等各种交通元素的数据，并对这些数据进行处理，以实现对交通状态的实时监控和调度。2.智慧交通协管系统需要使用多种技术手段。智慧交通协管系统需要使用多种技术手段，如物联网、云计算、大数据、人工智能、智能传感器等技术，以实现数据采集、数据存储、数据处理和决策支持等方面的功能。3.智慧交通协管系统需要高度集成化。智慧交通协管系统需要将各种技术手段进行高度集成，包括硬件设备、软件系统、通信网络等方面。通过集成，可以提高系统的效率和稳定性。4.智慧交通协管系统需要具备高可靠性和安全性。智慧交通协管系统是一个涉及到大量人员和车辆的复杂系统，需要具备高可靠性和安全性。因此，在系统的设计、实现和维护过程中，需要充分考虑安全和可靠性的问题，并采取相应的措施进行保护。5.智慧交通协管系统具有广阔的应用前景。随着城市化进程的不断加速，交通拥堵、环境污染、交通安全等问题日益突出，智慧交通协管系统的应用前景非常广阔。通过科技手段的不断创新和完善，智慧交通协管系统可以为城市交通管理带来更多的创新和变革。综上所述，我们可以看到智慧交通在中国还有着很多问题，根据生活中的观察发现很多城市在高峰期的时候，还是交警去疏通道路，可是在这只是解决一个红绿灯的问题，并不能缓解整个城市，而且浪费人力。现在交通发展迅速，道路已经扩展到了郊区，路上的车辆不断增多，使其道路不堪重负。在人工智能、大数据、云计算技术的发展下形成了基于交通云的“感知-分析-决策-评估”的闭环管控策略，把人工智能技术运用于交通行政工作的各个方面，实现了交通执法、检查布控和分析研判；交通诱导，维护监督，指挥调度；高度精细化和全方位的服务，如形势监测高复杂度、超快速、高科学性的解决方案设计，显著扩大交警业务范围和提升应用深度。同时，出行者也能够依托交通大脑享受高满意度、超精准的全链条出行信息服务，以及基于个体行为特征的智能分析。未来随着交通大脑功能的逐步落地实现，交通管理新业态将逐步成熟，并进入快速发展阶段，促进城市营造安全、畅通、文明、和谐的出行环境。参考文献[1]迟红,滕虓宇.一种交通设施监控方法,装置,通信卫星和服务器:.2021.[2]梅义,傅建锋,刘清林.交通设施实时监控系统:,CN209085603U[P].2021.[3]唐婧,刘圯莎,刘德新,等.城市道路交通设施智能监测系统:,CN208833236U[P].2021.[4]闫虹润.一种用于交通运输管理的监控摄像头:,CN210440931U[P].2020.[5]吴瑾.轨道交通电力监控系统设计及其应用[J].华东科技:学术版,2021(7):272-272.[6]潘福全,王健,罗淑兰,等.自动检测限高交通设施系统的设计和开发[J].现代交通技术,2022,015(001):87-90.[7]秦淑丽.公路工程交通安全设施的施工质量管理分析[J].消费导刊,2020.[