一种智能的远程交通灯信息提示系统论文和设计-唐茂淞

全文摘要

本实用新型公开了一种智能的远程交通灯信息提示系统，包括交通灯协调器终端和车载路由器终端，交通灯协调器终端包括第一单片机，给第一单片机提供采集到的数据的第一传感器模块，与第一单片机连接的第一ZigBee通讯模块，给第一单片机提供电源的第一可充电锂电池组，给第一可充电锂电池组供电的第一太阳能充电模块；车载路由器终端包括第二单片机，给第二单片机提供采集到的数据的第二传感器模块，与第二单片机连接的第二ZigBee通讯模块，与第二单片机连接的语音提示模块，给第二单片机提供电源的第二可充电锂电池组，给第二可充电锂电池组供电的第二太阳能充电模块。本实用新型实用性强，能够使用户远程实时了解交通灯状态信息。

主设计要求

1.一种智能的远程交通灯信息提示系统，其特征在于，包括交通灯协调器终端和车载路由器终端，所述交通灯协调器终端包括第一单片机，给所述第一单片机提供采集到的数据的第一传感器模块，与所述第一单片机电气连接并实现数据传输的第一ZigBee通讯模块，给所述第一单片机提供电源的第一可充电锂电池组，给所述第一可充电锂电池组供电的第一太阳能充电模块；所述车载路由器终端包括第二单片机，给所述第二单片机提供采集到的数据的第二传感器模块，与所述第二单片机电气连接并实现数据传输的第二ZigBee通讯模块，与所述第二单片机电气连接并显示交通灯提示信息的液晶显示模块，与所述第二单片机电气连接并语音播报交通灯提示信息的语音提示模块，给所述第二单片机提供电源的第二可充电锂电池组，给所述第二可充电锂电池组供电的第二太阳能充电模块。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种智能的远程交通灯信息提示系统，其特征在于，所述第一传感器模块包括与所述第一单片机电气连接的第一电子罗盘传感器；和\/或所述第二传感器模块包括与所述第二单片机电气连接的第二电子罗盘传感器。

3.根据权利要求1所述的一种智能的远程交通灯信息提示系统，其特征在于，所述第一太阳能充电模块包括第一太阳能电池板和第一太阳能充电控制器，所述第一太阳能电池板与所述第一太阳能充电控制器电连接，所述第一太阳能充电控制器与所述第一可充电锂电池组电连接；和\/或所述第二太阳能充电模块包括第二太阳能电池板和第二太阳能充电控制器，所述第二太阳能电池板与所述第二太阳能充电控制器电连接，所述第二太阳能充电控制器与所述第二可充电锂电池组电连接。

4.根据权利要求1所述的一种智能的远程交通灯信息提示系统，其特征在于，所述语音提示模块包括语音播报模块和与所述语音播报模块连接的喇叭，所述语音播报模块与所述第二单片机电气连接。

5.根据权利要求1所述的一种智能的远程交通灯信息提示系统，其特征在于，所述第一单片机和所述第二单片机均采用Arduino Uno单片机。

6.根据权利要求2所述的一种智能的远程交通灯信息提示系统，其特征在于，所述第一电子罗盘传感器和\/或所述第二电子罗盘传感器的型号为HMC5883L。

7.根据权利要求1所述的一种智能的远程交通灯信息提示系统，其特征在于，所述第一ZigBee通讯模块和所述第二ZigBee通讯模块的型号为DRF1609H。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及交通领域，尤其涉及一种智能的远程交通灯信息提示系统。

背景技术

随着我国城市化和信息化进程的加快，依托工业4.0思潮，响应中国制造2025战略号召，建设智慧城市，提高人们的生活水平、工作效率以及保障人们的生命财产安全已成为社会热点问题，尤其是交通安全已成为人们密切关注的话题。

目前，交通灯提示系统绝大多数采用传统的交通灯信号系统，存在着物理空间上的弊端。交通路口为事故高发地段，红、绿、黄三种交通信号的提示信息转换可能会因车况复杂而影响驾驶员在第一时间做出正确的反应，比如位于后方的车辆可能会因为前方有大货车遮挡信号灯而对已经转换提示信息的信号灯误判导致违规驾驶，再比如车辆排长队的后方车辆连续跟车行驶而驾驶员在潜意识中忽视信号灯已经改变等信号灯情况下可能会造成交通事故。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提出了一种智能的远程交通灯信息提示系统。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种智能的远程交通灯信息提示系统，包括交通灯协调器终端和车载路由器终端，所述交通灯协调器终端包括第一单片机，给所述第一单片机提供采集到的数据的第一传感器模块，与所述第一单片机电气连接并实现数据传输的第一ZigBee通讯模块，给所述第一单片机提供电源的第一可充电锂电池组，给所述第一可充电锂电池组供电的第一太阳能充电模块；所述车载路由器终端包括第二单片机，给所述第二单片机提供采集到的数据的第二传感器模块，与所述第二单片机电气连接并实现数据传输的第二ZigBee通讯模块，与所述第二单片机电气连接并显示交通灯提示信息的液晶显示模块，与所述第二单片机电气连接并语音播报交通灯提示信息的语音提示模块，给所述第二单片机提供电源的第二可充电锂电池组，给所述第二可充电锂电池组供电的第二太阳能充电模块。

较佳的，所述第一传感器模块包括与所述第一单片机电气连接的第一电子罗盘传感器；和\/或所述第二传感器模块包括与所述第二单片机电气连接的第二电子罗盘传感器。

较佳的，所述第一太阳能充电模块包括第一太阳能电池板和第一太阳能充电控制器，所述第一太阳能电池板与所述第一太阳能充电控制器电连接，所述第一太阳能充电控制器与所述第一可充电锂电池组电连接；和\/或所述第二太阳能充电模块包括第二太阳能电池板和第二太阳能充电控制器，所述第二太阳能电池板与所述第二太阳能充电控制器电连接，所述第二太阳能充电控制器与所述第二可充电锂电池组电连接。

较佳的，所述语音提示模块包括语音播报模块和与所述语音播报模块连接的喇叭，所述语音播报模块与所述第二单片机电气连接。

较佳的，所述第一单片机和所述第二单片机均采用Arduino Uno单片机。

较佳的，所述第一电子罗盘传感器和\/或所述第二电子罗盘传感器的型号为HMC5883L。

较佳的，所述第一ZigBee通讯模块和所述第二ZigBee通讯模块的型号为DRF1609H。

本实用新型达到了以下有益效果：

本实用新型采用电子罗盘传感器检测方向角度数据，通讯模块实现数据传输，液晶显示模块实现交通灯信息的显示，语音提示模块实现交通灯信息的语音播报及报警，从而提供了一种结构简单、操作方便、时效性高、工作稳定、成本低、功耗低、具有警示作用，同时可以实现智能提示的远程交通灯信息提示系统；

交通灯协调器终端通过DRF1609H ZigBee通讯模块向周围装有车载路由器终端的车辆实时发送交通灯信号，交通灯协调器终端和车载路由器终端通过各自的电子罗盘传感器数据对比分析，得出向十字路口纵横方向上装载车载路由器终端的车辆发送不同的交通灯信号提示；

本实用新型采用直插电源和太阳能充电两种电源供电方式，供电方便，节能环保；采用液晶显示模块帮助用户以数字化的形式实时远程了解交通灯情况；采用语音播报模块和喇叭帮助用户以语音的形式实时远程了解交通灯情况。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的全部优点。

附图说明

图1为本实用新型的一种智能的远程交通灯信息提示系统的结构框图；

图2为本实用新型的交通灯协调器终端的单片机电路原理图；

图3为本实用新型的交通灯协调器终端的通讯模块电路原理图；

图4为本实用新型的交通灯协调器终端的电子罗盘传感器电路原理图；

图5为本实用新型的交通灯协调器终端的太阳能充电控制器电路原理图；

图6为本实用新型的交通灯协调器终端的太阳能电池板电路原理图；

图7为本实用新型的交通灯协调器终端的可充电锂电池组电路原理图；

图8为本实用新型的车载路由器终端的单片机电路原理图；

图9为本实用新型的车载路由器终端的通讯模块电路原理图；

图10为本实用新型的车载路由器终端的电子罗盘传感器电路原理图；

图11为本实用新型的车载路由器终端的太阳能充电控制器电路原理图；

图12为本实用新型的车载路由器终端的太阳能电池板电路原理图；

图13为本实用新型的车载路由器终端的可充电锂电池组电路原理图；

图14为本实用新型的车载路由器终端的液晶显示模块电路原理图；

图15为本实用新型的车载路由器终端的语音播报模块电路原理图；

图16为本实用新型的车载路由器终端的喇叭电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。

如图1所示，一种智能的远程交通灯信息提示系统，整个系统分为交通灯协调器终端和车载路由器终端，交通灯协调器终端附着在十字路口的交通灯上，实时向周围400米范围内的装有车载路由器终端的车辆发送交通灯信号状态，车载路由器终端可以将接收到的交通灯信号借助OLED液晶屏显示出来，还可以借助语音播报模块和喇叭将交通灯信号播报出来，交通灯协调器终端和车载路由器终端可由直接电源和太阳能充电的两种方式进行供电。

如图2至图4所示，本实用新型的一种较佳实施例中，交通灯协调器终端包括第一单片机U1、第一ZigBee通讯模块U2和第一电子罗盘传感器U3，第一单片机U1采用ArduinoUno单片机，Arduino Uno单片机稳定性好，保证了此系统良好的性能；与第一单片机U1电气连接的第一ZigBee通讯模块U2采用DRF1609H，工作温度范围：-40℃～+85℃，最低通讯距离为400米，可配置为协调器和路由器；与第一单片机U1电气连接的第一电子罗盘传感器U3采用HMC5883L，精度为1°～2°，能直接输出角度值数字量。

本实施例中，第一ZigBee通讯模块U2的TX引脚、RX引脚、3.3V电源引脚、GND地引脚、RESET引脚和KEY引脚分别连接第一单片机U1的RX←0引脚、TX→1引脚、3.3V电源引脚、GND地引脚、2引脚和～3引脚，其余JTAG_TCK引脚和JTAG_TMS引脚均悬空。第一ZigBee通讯模块U2的LED4引脚连接LED1的正极，LED1的负极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接地，第一ZigBee通讯模块U2的LED3引脚连接LED2的正极，LED2的负极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接地。第一电子罗盘传感器U3的VCC引脚、GND引脚、SCL引脚和SDA引脚分别连接第一单片机U1的5V电源引脚、GND地引脚、SCL引脚，其余DRDY引脚悬空。

如图5至图7所示，本实用新型的一种较佳实施例中，交通灯协调器终端包括第一太阳能充电控制器U4、第一太阳能电池板U5和第一可充电锂电池组BT1。第一太阳能充电控制器U4的12V_IN+引脚和12V_IN-引脚分别连接交通灯协调器终端的12V的第一太阳能电池板U5的+引脚和-引脚，第一太阳能充电控制器U4的5V_OUT+引脚和5V_OUT-引脚分别连接第一可充电锂电池组BT1的VCC端和GND端，第一可充电锂电池组BT1的VCC端和GND端分别连接第一单片机U1的5V电源引脚和GND地引脚。第一可充电锂电池组BT1为交通灯协调器终端提供电能，第一太阳能充电控制器U4能使12V的第一太阳能电池板U5为交通灯协调器终端的第一可充电锂电池组BT1进行脉冲恒压充电，有效保护第一可充电锂电池组BT1，提高第一可充电锂电池组BT1的使用寿命。

如图8至图10所示，本实用新型的一种较佳实施例中，车载路由器终端的第二单片机U6采用Arduino Uno单片机，Arduino Uno单片机稳定性好，保证了此系统良好的性能。与第二单片机U6电气连接的第二ZigBee通讯模块U7采用DRF1609F，工作温度范围：-40℃～+85℃，最低通讯范围为400米，可配置为协调器和路由器。与第二单片机U6电气连接的第二电子罗盘传感器U8采用HMC5883L，精度为1°～2°，能直接输出角度值数字量。

本实施例中，第二ZigBee通讯模块U7的TX引脚、RX引脚、3.3V电源引脚、GND地引脚、RESET引脚和KEY引脚分别连接第二单片机U6的RX←0引脚、TX→1引脚、3.3V电源引脚、GND地引脚、2引脚和～3引脚，其余JTAG_TCK引脚和JTAG_TMS引脚均悬空。第二ZigBee通讯模块U7的LED4引脚连接LED3的正极，LED3的负极连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接地，第二ZigBee通讯模块U7的LED3引脚连接LED4的正极，LED4的负极连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接地。第二电子罗盘传感器U8的VCC引脚、GND引脚、SCL引脚和SDA引脚分别连接第二单片机U6的5V电源引脚、GND地引脚、SCL引脚，其余DRDY引脚悬空。

如图11至图13所示，本实用新型的一种较佳实施例中，车载路由器终端包括第二太阳能充电控制器U9、第二太阳能电池板U10和第二可充电锂电池组BT2。第二太阳能充电控制器U9的12V_IN+引脚和12V_IN-引脚分别连接第二太阳能电池板U10的+引脚和-引脚，第二太阳能充电控制器U9的5V_OUT+引脚和5V_OUT-引脚分别连接第二可充电锂电池组BT2的VCC端和GND端。第二可充电锂电池组BT2的VCC电源和GND地分别连接第二单片机U6的5V电源引脚和GND地引脚，第二可充电锂电池组BT2为车载路由器终端提供电能。第二太阳能充电控制器U9能使12V的第二太阳能电池板U10为第二可充电锂电池组BT2进行脉冲恒压充电，有效保护第二可充电锂电池组BT2，提高第二可充电锂电池组BT2的使用寿命。

如图14所示，本实用新型的一种较佳实施例中，车载路由器终端包括液晶显示模块U11，液晶显示模块U11是OLED12864液晶显示屏，液晶显示模块U11的GND引脚、VCC引脚、SCL引脚和SDA引脚分别第二单片机U6的GND地引脚、5V电源引脚、SCL引脚和SDA引脚。液晶显示模块U11可显示前方交通灯的交通灯协调器终端实时发送的交通灯信号。

如图15和图16所示，本实用新型的一种较佳实施例中，车载路由器终端包括语音播报模块U12和喇叭LS1，语音播报模块U12的5V引脚、GND引脚、A1引脚、A2引脚、A3引脚分别连接第二单片机U6的5V电源引脚、GND地引脚、4引脚、～5引脚和～6引脚。语音播报模块U12的Speaker+引脚和Speaker-引脚分别连接喇叭LS1的Speaker+引脚和Speaker-引脚。语音播报模块U12可以存储语音播报的语料，喇叭LS1可以播报前方交通灯的交通灯协调器终端实时发送的交通灯信号。

本实用新型的工作原理是：本系统分为交通灯协调器终端和车载路由器终端，两个终端均通过可充电锂电池组或直接电源给设备供电，同时采用太阳能充电模块给可充电锂电池组供电；两个终端均通过与单片机电气连接的电子罗盘传感器模块采集角度数据，将采集的角度数据提供给所述单片机，通过交通灯协调器终端单片机对车载路由器终端的角度数据处理，得出十字路口纵横两个方向上装载车载路由器终端的车辆是否应该红灯等待还是应该绿灯前进，通过所述液晶显示模块显示交通灯信号，还可以通过所述语音播报模块及喇叭播报交通灯信号，并提示驾驶员应该红灯等待还是绿灯前进。本实用新型提供了一种结构简单、操作简便、时效性高、工作稳定、成本较低、功耗较低、具有警示作用，同时可以实现智能的远程交通灯信息提示系统。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

设计图

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