基于MSP430F149 的红绿灯自动显示装置的设计

吴振英，金 薇

(苏州工业职业技术学院电子与通信工程系，江苏 苏州 215104)

随着轿车行业的快速发展和我国道路交通建设的加快，道路不断扩建和增加，随之红绿灯装置也越来越多，传统的红绿灯都是通过电缆线传输到灯架上。对于驾驶员来说，如果前方有视力障碍时，例如前方公交车、卡车等大型车辆的遮挡、有雾时视线不清等情况出现时，后面车辆的驾驶员就很难看到红绿灯的状态从而导致闯红灯而带来的交通事故，或者后方车辆闯红灯前方车辆紧急刹车而导致追尾等交通事故。目前由于闯红灯带来的交通事故也越来越严重。本项目设计的红绿灯自动显示装置能显著降低闯红灯现象从而大大减少交通事故的发生。

1 无线传输的技术特点和拓扑结构

1.1 技术特点

Wi-Fi 技术即IEEE802.11 协议，其主要技术特点是无线接入和高速传输［1］。IEEE802.11 只负责在站点使用的无线的媒介上的寻址，它定义了分配系统应该提供的服务。Wi-Fi 的主要优点有:Wi-Fi 具有可靠、稳定的网络;Wi-Fi 可以随时、随地接入;WiFi 无线技术架构不再因线材连接面受限，无需专业操作技术、可以即装即用［2］。

1.2 Wi-Fi 的总体拓扑结构

Wi-Fi 的总体拓扑结构如图1 所示。AP 一般称为网络桥接器或接入点，它既有普通站点的身份，又有接入到分配系统的功能［3］。

图1 Wi-Fi 总体拓扑结构图

2 系统整体设计方案

电路主要由红绿灯状态指示、电源模块、无线发射模块、无线接收模块、液晶屏显示模块、MP3 模块、车内控制器等模块构成。系统设计框图如图2 所示。本设计采用单片机的串口1 与 Wi-Fi 无线模块通讯，电路采用 TI 公司MSP430F149 作为MCU，单片机作为下位机，而无线模块作为上位机，无线发射模块发射红绿灯信号状态，无线接收模块接收到红绿灯状态后将信息送到单片机，单片机处理后送往显示器进行正确的显示。

图2 基于Wi-Fi 无线传输的红绿灯自动报警装置框图

2.1 电源电路

电源电路如图3 所示。其中Q1，Z1，R2 构成输入防反接保护电路，其工作原理是:当电源正负极性接反的时候，场效应管Q1 不导通，则系统无法正常上电，也就是当电源反接时电路不能正常工作;由C1、C2 构成滤波电路，当输入电源的电压值发生变化时，滤波电路可以滤掉输入电源中脉动成分，经过滤波电容后可以提供比较平滑的电压，从而保证了工作电源的稳定性;电源监测电路由R3、R4、C3 构成，它们主要构成电池电压输入反馈，经过R3、R4 分压以及C3 滤波之后信号进入微处理器，进行电源电压诊断及处理。

图3 电源电路

2.2 液晶屏显示电路

液晶屏显示电路采用的是128 行64 列的显示电路。数据的传输采取的是并口方式，通过单片机的P2 口和12864的数据口相连，用以数据的传送。

2.3 收发模块

RF1100 单片无线收发器工作在433/868/915 MHz 的ISM 频段，由一个完全集成的频率调制器，一个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体震荡器和一个调节器组成［4］。连接时，只要将管脚与单片机的接口相连即可。引脚功能介绍如表1 所示［5］。

表1 RF1100 引脚功能

电路中所有配置字都是通过SPI 接口送给CC1100。SIP接口的工作方式可通过SPI 指令进行设置。

2.4 MP3 语音控制电路

考虑到实用性，在电路中加入了MP3 语音模块，用来提示当前状态是“红灯”、“绿灯”。或“黄灯”。该模块采取的是集成语音芯片，可直接读取SD 卡中的语音文件，与单片机采取串口通讯模式，有利于程序的调试。当单片机的控制口给出一个低电平信号，MP3 工作，MMP3 模块的串口脚为15脚(RXD)16 脚(TXD)，用来接单片机的对应串口引脚，串口命令为单字节指令。

3 软件设计

无线传输连接部分如图4 所示。

图4 无线连接部分图

3.1 驱动程序设计

系统对设备的控制和操作是由设备驱动程序完成的，设计正确的驱动才能让设计的电路正常工作。系统软件流程图如图5 所示。

图5 系统软件流程图

4 结束语

本项目设计的基于Wi-Fi 无线传输的红绿灯自动报警装置是通过无线接收模块采集无线发射模块的信号，从而通过车内控制收到接收装置的红绿灯状态信息并向驾驶员发出相应的信息。本项目不受外界环境变化的影响，识别距离长，抗干扰能力强，可靠性高且使用方便，具有较好的应用价值。本电路具有较高的推广应用价值。

［1］胡大可.MSP430 系列单片机接口技术及系统设计实例［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2002：12－29.

［2］何鹏举，张捷，张亮亮.基于WiFi 的超低功耗温湿度网络传感器设计［J］.测控技术，2013(2) ：25－29.

［3］余海，曹蕾.基于WiFi 的无线网状(Mesh) 组网技术［J］.现代电子技术，2011(10) ：120－123.

［4］刘虎，沈元元.基于WiFi 的无线语音接收终端设计［J］.工况自动化，2012(12) ：37－40.

［5］祝彦，谭凯，罗剑.基于WiFi 技术的矿用机车无线通信系统的应用［J］.辽宁工程技术大学学报(自然科学版)，2012(10) ：650－653.